伽利略变换关系牛顿的绝对时空观(已阅)

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1、1第十五章相对论2教学基本要求一理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.二理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.三了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.前言：相对论产生的历史背景和物理基础形成三大理论体系1.机械运动：以牛顿定律和万有引力定律为基础的经典力学2.电磁运动：以麦克斯韦方程组为基础的经典电磁学3.热运动：以热力学定律为基础的宏观理论(热力学)以分子运动为基础的

2、微观理论(统计物理学)经典物理：伽利略时期——19世纪末经过300年发展，到达全盛的“黄金时代”物理学家感到自豪而满足，两个事例：在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。也就是在测量数据的小数点后面添加几位有效数字而已。——开尔芬（1899年除夕）理论物理实际上已经完成了，所有的微分方程都已经解出，青年人不值得选择一种将来不会有任何发展的事去做。——约利致普朗克的信三大发现：1.电子：1894年，英国，汤姆孙因气体导电理论获1906年诺贝尔物理奖2.X射线：1895年，德国，伦

3、琴1901年获第一个诺贝尔物理奖3.放射性：1896年，法国，贝克勒尔发现铀，居里夫妇发现钋和镭，共同获得1903年诺贝尔物理奖物理学还存在许多未知领域，有广阔的发展前景。两朵乌云：1.迈克尔孙—莫雷实验的“零结果”2.黑体辐射的“紫外灾难”实验结果与理论不符两朵乌云——暴风骤雨——20世纪初物理学危机物理学正在临产中，它孕育着的新理论将要诞生了——列宁新理论：相对论、量子力学，深刻影响现代科技和人类生活相对论的思想基础：对称性观念物理规律不因人（参考系）而异，参考系变换应该是物理定律的对称操作。一切惯性系对

4、物理定律等价——狭义相对论惯性系和非惯性系对物理定律等价——广义相对论相对论并不神秘——需要摆脱日常生活（低速领域）经验的束缚，自觉地进行理性思维训练。对称性扩展力学相对性原理狭义相对性原理广义相对性原理在上世纪初，发生了三次概念上的革命，它们深刻地改变了人们对物理世界的了解，这就是狭义相对论（1905）、广义相对论（1916）和量子力学（1925）。91905爱因斯坦奇迹年3月提出光量子假说4月关于分子大小的测量5月关于布朗运动6月《论动体的电动力学》9月《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》导致E=mc21

5、02005“奇迹年”100周年爱因斯坦逝世50周年世界物理年12111、基本内容A、力学相对性原理和伽利略变换B、狭义相对论的基本假设C、狭义相对论的时空观D、洛仑兹坐标变换E、相对论的动力学问题狭义相对论是一门关于时间、空间与物质运动之间关系的理论，用新的时空观取代了牛顿的绝对时空观。经典力学是相对论力学在v<

6、13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14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对应牛顿力学的相对性原理对应伽利略变换狭义相对性原理对应洛仑兹变换在基本观点明确的前提下重要的是变换式151、伽利略变换一伽利略变换式经典力学的相对性原理两个惯性系：一物理事件：质点到

7、达P点两个惯性系的描述分别为：两个描述的关系称为变换161、伽利略变换一伽利略变换式经典力学的相对性原理两个惯性系：一物理事件：质点到达P点两个惯性系的描述分别为：两个描述的关系称为变换当时与重合*位置坐标变换公式经典力学认为：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.171、伽利略变换一伽利略变换式经典力学的相对性原理两个惯性系的描述分别为：两个描述的关系称为变换当时与重合*位置坐标变换公式经典力学认为：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

8、考系无关.伽利略速度变换公式加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.18两个惯性系的描述分别为：两个描述的关系称为变换位置坐标变换公式经典力学认为：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.加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.2、经典力学的相对性原理相对于不同的参考系,基本力学定律的形式是