大学物理学-狭义相对论教案

大 学 物 理 学 教 案授课章节第 4 章 狭义相对论1. 理解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理及洛伦兹坐标、速度变换式；2. 掌握狭义相对论的时空观：即理解同时的相对性、长度的收缩和时间的膨胀，并能进行相关的计算；3. 了解狭义相对论动力学的几个结论及其具体应用。1. 正确地理解相对论的时空观；2. 掌握洛伦兹变换的物理意义；3. 理解长度收缩效应只发生在运动方向上；4. 理解“时间膨胀”效应是指运动着的钟比静止的钟慢；教学目的教学重点、难点5. 在相对论动力学中，动能不能用12mv 进行计算，只能用2EK  mc2  m0c2 进行计算；6. 在经典物理中能量守恒律与质量守恒律彼此独立。而在相对论中通过质能关系式把两个定律统一起来了。即在相对论中能量守恒与质量守恒总是同时成立的。教学内容备注第四章狭义相对论相对论研究的内容：研究物质的运动与空间、时间的联系。狭义相对论：研究自然定律在所有惯性系中都表示为相同的形式（数学）问题。广义相对论：研究自然定律在所有参照系中都表示为相同的形式（数学）问题。§4.1 伽利略变换和经典力学时空观一、伽利略变换经典力学时空观1、伽利略坐标变换方程：如图，两个参照系的坐标轴互相平行，参照系 S 相对于参照系 S 沿 x 轴的正方向以速度 u 运动，时间t时点的坐标变换方程为 t  0 时、两坐标系的原点o 和o 重合。则某一空—x  x utx  x uty  y或y  y（1）z  zz  zt  tt  t1大学物理学大 学 物 理 学 教 案2、经典力学时空观伽利略坐标变换方程已经对时间、空间性质作了两条假设： （1）t  t ，（2）L  L ，即空间长度与t  t，即时间间隔与参考系的运动状态无关；参考系的运动状态无关。（同时测量棒两端点的坐标值），总之，时间和空间是彼此独立的，互不相关，并且不受物质和运动的影响，这就是经典力学的时空观，也称绝对时空观。二、伽利略相对性原理一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对描述运动的力学规律来说是完全相同的。把（4-1）对时间求导一次，得vx  vx  uvy  vy（2）vz  vz这就是伽利略速度变换法则。把（4-2）对时间再求导一次，得ax  axay  ay（3）az  az上式说明在所有惯性系中，加速度是不变量。由于经典力学中质量和力也是与参考系的选择无关的物理量，所以，牛顿第二定律...