伽利略变换关系牛顿的绝对时空观.pptVIP

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. 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 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 （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 一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理 伽利略变换 * 当 时 与 重合 时空坐标 变换公式 : : t 时刻，P点时空坐标 S’相对于S的速度 正 变 换 逆 变 换 分别在S,S’系中测量同一物体（细棒）的长度： 根据伽利略变换，有 两式相减得 即 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 加速度变换公式 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. * 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。 （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。 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 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。 球投出前 A B 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 A B 迈克尔孙 — 莫雷实验的设计思想 人们假设超新星发出的光，其传播速度只与传播介质的运动速度有关， 而与爆发物的速度无关 .传播光的介质为“以太” , 在“以太”绝对参考系中光向各个方向传播速度均为 . 若把“以太”比喻作无处不在的大气 , 在其中飞行的地球应感到迎面吹来的以太风 . 为了测量地球相对于“以太”的运动 , 1881年迈克尔孙用他自制的干涉仪进行测量, 没有结果 . 1887年他与莫雷以更高的精度重新做了此类实验,仍得到零结果, 即未观测到地球相对“以太”的运动 . * * * * * * * * * * * 第十五章 狭义相对论 * * * * * * * * * * *