狭义相对论速度变换式和动力学基础
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狭义相对论公式及证明单位符号单位符号坐标: m (x, y, z) 力: N F(f)时间: s t(T) 质量:kg m(M)位移: m r 动量:kg*m/s p(P)速度: m/s v(u) 能量: J E加速度: m/s^2 a 冲量:N*s I长度: m l(L) 动能:J E k路程: m s(S) 势能:J E p角速度: rad/s ω力矩:N*m M角加速度:rad/s^2α功率:W P一:牛顿力学(预备知识)(一):质点运动学基本公式:(1)v=dr/dt, r=r0+∫rdt(2)a=dv/dt, v=v0+∫adt(注:两式中左式为微分形式,右式为积分形式)当v不变时,(1)表示匀速直线运动。
当a不变时,(2)表示匀变速直线运动。
只要知道质点的运动方程r=r(t),它的一切运动规律就可知了。
(二):质点动力学:(1)牛一:不受力的物体做匀速直线运动。
(2)牛二:物体加速度与合外力成正比与质量成反比。
F=ma=mdv/dt=dp/dt(3)牛三:作用力与反作与力等大反向作用在同一直线上。
(4)万有引力:两质点间作用力与质量乘积成正比,与距离平方成反比。
F=GMm/r2,G=6.67259*10-11m3/(kg*s2)动量定理:I=∫Fdt=p2-p1(合外力的冲量等于动量的变化)动量守恒:合外力为零时,系统动量保持不变。
动能定理:W=∫Fds=E k2-E k1(合外力的功等于动能的变化)机械能守恒:只有重力做功时,E k1+E p1=E k2+E p2(注:牛顿力学的核心是牛二:F=ma,它是运动学与动力学的桥梁,我们的目的是知道物体的运动规律,即求解运动方程r=r(t),若知受力情况,根据牛二可得a,再根据运动学基本公式求之。
同样,若知运动方程r=r(t),可根据运动学基本公式求a,再由牛二可知物体的受力情况。
)二:狭义相对论力学:(注:γ=1/sqr(1-u2/c2),β=u/c, u为惯性系速度。
《大学物理》学习指南《大学物理》是理工科及医学类学生的一门公共基础课,该课程内容多,课时少,建议学生课前预习,上课认真听讲,理解物理概念、掌握物理定理和定律,学会分析物理过程,课后适当做些习题,以巩固物理知识。
为了学生更好学好《大学物理》,给出了每章的基本要求及学习指导。
第一章 质点力学一、基本要求1.掌握描述质点运动状态的方法,掌握参照系、位移、速度、加速度、角速度和角加速度的概念。
2.掌握牛顿运动定律。
理解惯性系和非惯性系、保守力和非保守力的概念。
3.掌握动量守恒定律、动能定理、角动量守恒定律。
4.理解力、力矩、动量、动能、功、角动量的概念。
二、学习指导1.运动方程: r = r (t )=x (t )i +y (t )j +z (t )k 2.速度:平均速度 v =t ∆∆r 速度 v =t d d r平均速率 v =t ∆∆s 速率 dtdsv =3.加速度:平均加速度 a =t ∆∆v 加速度 a =t d d v =22d d tr4.圆周运动角速度t d d θω==Rv角加速度 t t d d d d 2θωβ== 切向加速度 βτR tva ==d d 法向加速度 a n =22ωR R v = 5.牛顿运动定律 牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直至其他物体所施的力迫使它改变这种运动状态为止.牛顿第二定律:物体受到作用力时所获加速度的大小与物体所受合外力的大小成正比,与物体质量成反比,加速度a 的方向与合外力F 的方向相同。
即dtPd a m F ρρρ==牛顿第三定律:力总是成对出现的。
当物体A 以力F 1作用于物体B 时,物体B 也必定以力F 2作用于物体A ,F 1和F 2总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
6.惯性系和非惯性系:牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系。
牛顿运动定律不成立参考系称为非惯性系。
7.变力的功 )(dz F dy F dx F r d F W z y x ++=⋅=⎰⎰ρρ 保守力的功 pb pa p ab E E E W -=∆-= 8.动能定理 k k k E E E W ∆=-=129.功能原理 W 外+W 非保守内力=E -E 010.机械能守恒定律 ∆E k =-∆E p (条件W 外+W 非保守内力=0)11.冲量 ⎰=21t t dt F I ρρ12.动量定理 p v m v m I ρρρρ∆=-=12质点系的动量定理 p 系统末态-p 系统初态=∆p13.动量守恒定律 p =∑=n i 1p i =恒矢量 (条件 0=∑ii F ρ)14.力矩、角动量 F r M ρρρ⨯= P r L ρρρ⨯=15.角动量定理 1221L L dt M t t ρρρ-=⎰16.角动量守恒 恒矢量=∑i L ρ (条件0=∑ii M ρ第二章 刚体力学一、基本要求1.掌握描述刚体定轴转动运动状态的方法,掌握角速度和角加速度的概念。
⼤学物理相对论复习资料狭义相对论基本内容⼀、狭义相对论的基本原理1. 迈克⽿逊实验迈克⽿逊莫雷实验的⽬的是测定地球相对以太的速度,实验结果:地球相对以太的速度为零,当时的物理理论不能解释该实验结果。
2. 爱因斯坦狭义相对论的基本假设相对性原理:物理学定律在所有的惯性系中形势都是相同的,即⼀切惯性系都是等价的。
光速不变原理:在所有的惯性系中,真空中(⾃由空间)光速具有相同的量值c 。
⼆、狭义相对论时空观1. 洛仑兹变换⼀个事件在惯性系S 中的时空坐标为(x, y, z, t),在沿x 轴以速度v 匀速运动的另⼀惯性系S '中的时空坐标为()x ,y ,z ,t ''''(0t t '==时刻两惯性系原点重合且相应轴重合),则该事件的时空坐标的变换关系称为洛仑兹变换:=-===-2'('''(x x vt y y z z v t t x c或?=+=??==+??2('''('x x vt y y z z v t t x c2. 同时是相对的两个事件在⼀个惯性系中同时同地发⽣,在⼀切惯性系中该两事件必同时同地发⽣;两个事件在⼀个惯性系中不同地点同时发⽣,在其它惯性系中该两事件不⼀定同时发⽣。
3. 时钟变慢(时间变缓)在⼀个惯性系中同⼀地点先后发⽣的两事件,在该惯性系静⽌的时钟测得的时间间隔为固有时间0τ,在另⼀相对该惯性系以速度v 匀速运动的时钟测得的时间间隔为t ?,两者的关系为?γττ==0t 。
4. 尺缩短(长度收缩)观测者与尺相对静⽌时测得尺长称固有长度0L ,观测者沿尺长⽅向以速度v 匀速运动时测得尺长为L ,两者关系为=L L 观察者垂直于尺长⽅向以速度v 匀速运动时测得尺长为L ',0L L '=。
5. 狭义相对论时空观与经典时空观的⽐较当v c 时在x ≯ct 的时空范围内洛仑兹变换转化为伽利略变换,经典时空观是上述条件下狭义相对论时空观的极限。