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伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观.ppt

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伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观.ppt

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文档介绍:第十五章狭义相对论第十五章狭义相对论教学基本要求一了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理,以及在此基础上建立起来的洛伦兹变换式. 二了解狭义相对论中同时的相对性,以及长度收缩和时间延缓的概念,了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异. 三理解狭义相对论中质量、动量与速度的关系,以及质量与能量间的关系. 第十五章狭义相对论相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大,很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大,但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱歌颂牛顿的诗句: 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中, 上帝说: “让牛顿去吧, ”于是一切都成为光明。后人续写道: 上帝说完多少年之后, 魔鬼说: “让爱因斯坦去吧, ”于是一切又回到黑暗中。爱因斯坦成就(1905 年) 解释光电效应,提出光量子说布朗运动,分子的存在狭义相对论质能关系式 E = mc2 第十五章狭义相对论牛顿力学麦克斯韦电磁场理论热力学与经典统计理论迈克耳逊—莫雷“以太漂移”实验黑体辐射实验近代物理不是对经典理论的简单否定,而是极具创新性的发展. 近代物理不是对经典理论的补充,而是全新的理论。近代物理学的两大支柱,逐步建立了新的物理理论。 19世纪后期,经典物理学的三大理论体系使经典物理学已趋于成熟。强调两朵小乌云狭义相对论量子力学第十五章狭义相对论(一)已经了解的相对性运动描述与参考系有关, 运动规律与参考系无关。对牛顿定律的认识(惯性系与非惯性系) 。(二)进一步认识相对性认识论方法论的问题,教育人们要脱离自我,客观地看问题。相对性问题的核心是: 物理规律是客观存在的,与参考系无关。即参考系平权,没有特殊的参考系。对相对性的认识问题 15-1 伽利略变换式牛顿力学相对性原理遇到的困难第十五章狭义相对论一伽利略变换式经典力学的相对性原理伽利略变换 x 'x y 'yv ?o'oz'z 'ss *)',','( ),,(zyx zyxPx 'x tvz'z 当时0'??tt'oo 与重合 txxv??' ' y y ?' z z ?' t t ?时空坐标变换公式 S??, , , P x y z t S ???, , , P x y z t ? ????: : t 时刻, P点时空坐标?? S’相对于 S的速度正变换' S S ?' ' x x t ? ? v'yy?'zz?'tt?逆变换' S S ?第十五章狭义相对论 x yozs 1 1 ' , x x t ? ? v 2 2 ' x x t ? ? v 2 1 2 1 ' ' x x x x ? ??分别在 S,S ’系中测量同一物体(细棒)的长度: 1 2 1 2 ( , ), ( ' , ' ) x x x x 1'x 2'x 'L?'y'x v ?'o'z's 1x 2x 根据伽利略变换,有两式相减得即' L L ? ??空间的测量与参考系无关(空间绝对性) 在两惯性系中,测得细棒两端点坐标分别为第十五章狭义相对论 zzaa?' yyaa?' xxaa?' 加速度变换公式'aa ???amF ???' F ma ???? v?? xxuu' yyuu?' zzuu?' 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. x 'x y 'yv ?o'oz'z 'ss *)',','( ),,(zyx zyxPx 'x tvz'z u u ??? ??? ?第十五章狭义相对论二经典力学的绝对时空观注意牛顿力学的相对性原理(1)只在宏观、低速的范围成立(2)与经典力学的绝对时空观密切相关(1)伽利略变换式中 t = t ?,表示在所有惯性系中时间是相同的,即时间与参考系的运动状态无关, 时间是绝对的。在所有惯性系中时间间隔也是相同的, ? t = ? t ?, 即在伽利略变换下时间间隔是绝对的。 LL ??ΔΔ(2)在所有惯性系中,任意确定时刻空间两点间的长度都是相同的,空间长度与参考系的运动状态无关,即空间长度是绝对的。第十五章狭义相对论经典力学的绝对时空观: 绝对时间绝对空间时间和空间是绝对的、独立的、与物质的存在和运动无关三. 伽利略变换的困难 sm 10 998 .2/1 800?????c Maxwell 电磁场方程组不服从伽利略变换迈克耳逊 - 莫雷实验的零结果否定了“以太”的存在根据伽利略变换会得到许多反常现象。狭义相对论的诞生? 1901 年,考夫曼发现粒子荷质比与粒子运动速度有关的实验结果。