物理与光电工程学院：《大学物理》课程PPT教学课件（讲稿，英文第三版）Chapter 32 time dilation and length contraction

Chapter32 Relativity Chapter32 Special relativity(狭义相对论) Two Postulates(狭义相对论的两个基本假设) The relativity of simultaneit!y(同时性的相对性 The relativity of time(时间间隔的相对性 The relativity of length(长度收缩 ● The lorentz transformation(洛仑兹变换式) a new look at momentum, energy(相对论质量、 动量、能量)

Two Postulates（狭义相对论的两个基本假设） The relativity of simultaneity （同时性的相对性） The relativity of time （时间间隔的相对性） The relativity of length（长度收缩） The Lorentz Transformation （洛仑兹变换式） A new look at momentum， energy（相对论质量、 动量、 能量） Chapter 32 Special relativity（狭义相对论）

Chapter32 Relativity What is relativity all about? Newton's laws of motion give us a complete description of the behavior moving objects at low speeds. a Einstein's Special Theory of relativity describes the motion of particles moving at close to the speed of light Special means that the theory deals only with inertial reference frames。 Space and time are entangled(牵连 相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。局 限于惯性参考系的时空理论称为狹义相对论

What is relativity all about? ￭ Newton's laws of motion give us a complete description of the behavior moving objects at low speeds. ￭ Einstein's Special Theory of Relativity describes the motion of particles moving at close to the speed of light. Special means that the theory deals only with inertial reference frames。 Space and time are entangled（牵连）. 相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。局 限于惯性参考系的时空理论称为狭义相对论

Chapter32 Relativity In fact, Einstein gives the correct laws of motion for any particle. This doesnt mean Newton was wrong, his equations are contained within the relatiⅳ istic(相对论 A)equations. For particles moving at slow speeds (very much less than the speed of light), the differences between einstein's laws of motion and those derived (导出) by Newton are tiny(微小的) Because most of us have little experience with objects moving at speeds near the speed of light einsteins predictions may seem strange. However, many years of high energy physics experiments have thoroughly tested Einstein's theory and shown that it fits all results to date

Because most of us have little experience with objects moving at speeds near the speed of light, Einstein‘s predictions may seem strange. However, many years of high energy physics experiments have thoroughly tested Einstein’s theory and shown that it fits all results to date. In fact, Einstein gives the correct laws of motion for any particle. This doesn‘t mean Newton was wrong, his equations are contained within the relativistic（相对论 的） equations. For particles moving at slow speeds (very much less than the speed of light), the differences between Einstein’s laws of motion and those derived （导出） by Newton are tiny（微小的）

Chapter32 Relativity Key words: The theory of relativity and quantum theory Classical Physics and modern physics Inertial reference frames(惯性参考系) Event(事件) Postulate(假设) Simultaneity!y(同时性) Time dilation(时间延缓) Length contraction(长度收缩)

Key words: The theory of relativity and quantum theory Classical Physics and Modern Physics Inertial reference frames（惯性参考系） Event（事件） Postulate（假设） Simultaneity（同时性） Time dilation（时间延缓） Length contraction（长度收缩）

Chapter32 Relativity 32-8 Galilean transformation伽利略变换(P746) 伽利略变换式经典力学的相对性原理 Examine in detail the mathematics of relating quantities in one inertial reference frame to the equivalent quantities in another. 牛顿力学的回答 对于任何惯性参照系,牛顿力学的规律都具有 相同的形式.这就是经典力学的相对性原理

32-8 Galilean Transformation 伽利略变换 (P746) 对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有 相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 . Examine in detail the mathematics of relating quantities in one inertial reference frame to the equivalent quantities in another. 牛顿力学的回答: 一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理

Chapter32 Relativity Assume 当t=t"=0时 S S O与O'重合 P(x,y’,z) 位置坐标变换公式 (x,y2z2) ut X Galilean transformation equations X x'=x-ut 经典力学认为:1)空间的 量度是绝对的,与参考系无关; 2)时间的量度也是绝对的,与 参考系无关

当 t  t'  0 时 o 与 o'重合 x'  x  vt y'  y z'  z t'  t 位置坐标变换公式 Galilean transformation equations 经典力学认为：1）空间的 量度是绝对的，与参考系无关； 2）时间的量度也是绝对的，与 参考系无关 . x x' y y' v  o o' z z' s s' * ( ' , ' , ') ( , , ) x y z P x y z x vt x' z z' y y' Assume:

Chapter32 Relativity 伽利略速度变换公式 (Galilean Velocity Transformation Equations) L-= 加速度变换公式 F=ma <> F=ma 在两相互作匀速直线运动的惯性 a=a-系中,牛顿运动定律具有相同的形式

z z a'  a y y a'  a a x  ax ' 加速度变换公式 a a '    F ma    F ma'     v x x u' u y y u'  u z z u'  u 伽利略速度变换公式 在两相互作匀速直线运动的惯性 系中，牛顿运动定律具有相同的形式. (Galilean Velocity Transformation Equations)

Chapter32 Relativity 注意 牛顿力学的相对性原理,在宏观、 低速的范围内,是与实验结果相一致 的 二经典力学的绝对时空观 相对于不同的参考系,长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念:时间和空间的量度和参考系无 关,长度和时间的测量是绝对的 牛顿的绝对时空观<→牛顿力学的相对性原理 实践已证明,绝对时空观是不正确的

相对于不同的参考系 , 长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无 关 , 长度和时间的测量是绝对的. 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 二 经典力学的绝对时空观 注 意 牛顿力学的相对性原理，在宏观、 低速的范围内，是与实验结果相一致 的 . 实践已证明 , 绝对时空观是不正确的

Chapter32 Relativity 对于不同的惯性系,电磁现象基本规律的形式 是一样的吗? 真空中的光速c 2.998×103m/s 对于两个不同的 惯性参考系,光速满 S S 足伽利略变换吗? c'=c±?

对于不同的惯性系，电磁现象基本规律的形式 是一样的吗 ？ 真空中的光速 2.998 10 m/s 1 8 0 0      c 对于两个不同的 惯性参考系 , 光速满 足伽利略变换吗 ？ v?    c '  c  x x' y y' v  o o' z z' s s' c 

Chapter32 Relativity 试计算球被投出前后的瞬间,球所发出的光波达 到观察者所需要的时间(根据伽利略变换) 球投出前球投出后 △t C MC+ △t2= +0 △t,>△t 结果:观察者先看到投出后的球,后看到投出前的球

球 投 出 前 c  d c d t1  1 2  v t  t   c d t2 结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球. 试计算球被投出前后的瞬间，球所发出的光波达 到观察者所需要的时间. (根据伽利略变换) 球 投 出 后 v   c  v 