（精）清华大学物理学概论第2章运动与时空1(原理和变换).ppt

2.爱因斯坦的狭义相对论基本假设 1.知道爱因斯坦的狭义相对论基本原理 x 由洛伦兹变换 x 由洛伦兹变换 两事件不同时发生 从上述式子，可产生一个疑问： 时序与因果关系 ？ 讨论 时序: 两个事件发生的时间顺序 事件1： 子弹出膛 子弹 时序: 两个事件发生的时间顺序 在实验室参考系中 应先开枪后中靶 在高速运动的参考系中 是否能先中靶 后开枪？ 结论： 有因果律联系的两事件的时序不会颠倒！ 事件2： 中靶 0 有因果联系的两事件的时序不会颠倒 因为 子弹速度 信号传递速度 所以 与 同号 1）相对性原理：一切物理规律在任何惯性系中形式相同 2）光速不变原理：光在真空中的速度与发射体的运动状态无关， 或说，在任何惯性系中光在真空中的速度相等 教学要求： 知道：正确叙述，表述清楚 2.会使用洛伦兹坐标变换做题 正变换 逆变换 例1 (指导P.47.3) 一宇宙飞船长为L 以速度u相对于地面作匀速直线运动 有个小球从飞船的尾部运动到头部 宇航员测得小球的速度为 试求： 1)宇航员测得小球由尾部至头部所需的时间 2)地面观察者测得小球由尾部至头部所需的时间 解： 建坐标：飞船上建S系 地面上建S系 事件1：小球从飞船尾部飞出 事件2: 小球飞到飞船头部 在飞船参考系中有 由已知可知 在地面参考系中： 由洛伦兹变换 得： # 例2 S系中有一根米尺固定在x轴上 其两端各装一把手枪 固定于S系中的x轴上有另一根长刻度尺 当后者从前者旁边经过时 S系观察者同时扳动两枪 使子弹在S系中的刻度尺上打出两个记号 求:S系的刻度尺上两记号之间的刻度值差 x x S′ S (张三慧力学教材P.339 第6.3题) S S S系中同时放枪 解：确定两事件（左右放枪打记号） 题目：求S系中尺上记号之间刻度值 事件1 左边打枪 事件2 右边打枪 已知S系中：两事件 同时发生 空间间隔 S S S系中同时放枪 题目：求S系中尺上记号之间刻度值 系中： 由洛伦兹变换 S系中看 打记号不同时右边先打 左边后打 * 爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人 二十世纪的哥白尼 第2章 运动与时空 §2.1 相对性原理和变换 §2.2 狭义相对论的运动学效应 §2.3 相对论速度变换 §2.4 狭义相对论的质量能量 §2.5 广义相对论简介 主要内容： 牛顿的时空观 爱因斯坦的时空观 爱因斯坦的狭义相对论 牛顿的相对性原理 伽利略变换 相对性原理、光速不变原理 革命性的 洛伦兹变换 运动学效应 时间膨胀 长度收缩 本章：将对运动与时空有一崭新的认识 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 归根结底是： 认识论方法论的问题 教育人们要脱离自我 客观地看问题 A君 以我为标准： A君说：头朝上 B君也说：头朝上 B君 问题是： A 君 看 B 君， 大头朝下！ 如：什么是上？下？ 科学的语言必须准确！必须用规律来表述万有引力定律： 下：指向地心 教育人们超越自我 从哥白尼到爱因斯坦 --- 参考系的选择 从哥白尼的日心说到爱因斯坦的广义相对论的过程 是人们逐步摆脱以我为核心的过程 没有特殊参考系的观点 就是以客观规律为准的观点 没有特殊参考系就是各参考系平权 平权就是各向同性 就是对称性 纪念哥白尼诞辰500周年学术会的标题 学习本章的正确态度 1) 超越自我认识的局限 2) 自觉摆脱经验的束缚 --以事实为依据 牛顿的相对性原理 狭义相对性原理 广义相对性原理 适用 规律 惯性系 力学 惯性系 物理 所有参考系 物理 逐渐深化的过程 明确本章研究的问题: 在两个惯性系中考察同一物理事件 通常： 实验室参考系 定为S系 运动参考系 定为S系 注意不要和运动叠加原理的内容相混淆 运动叠加问题只涉及同一个参考系 相对论问题包括两个方面： 1.物理规律与参考系无关－－相对性原理 2.在两个参考系中对同一事件的描述形式不同 之间存在一个变换关系－－－变换式 变换式与相应的相对性原理相