15-1伽利略变换关系牛顿的绝对时空观1ppt课件

1、15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难一一 了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原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理，以及在此基础上建立起来的洛伦兹变换式.二二 了解狭义相对论中同时的相对性，以及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时空观和狭义相对论的时空观以及

2、二者的差异.三三 理解狭义相对论中质量、动量与速度的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关系，以及质量与能量间的关系.15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难 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，自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：上帝说：“让牛顿去吧，让牛顿去吧，”于是一切都成为光明。于是一切都成为光明。后人续写道后人续写道: : 上

3、帝说完多少年之后，上帝说完多少年之后， 魔鬼说：魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，让爱因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。于是一切又回到黑暗中。爱因斯坦成就爱因斯坦成就（19051905年）年）解释光电效应，提出光子说解释光电效应，提出光子说布朗运动，分子的存在布朗运动，分子的存在狭义相对论狭义相对论质能关系式质能关系式E = mc2E = mc215 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难牛牛 顿顿 力力 学学麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论热力学与经典统计理论热力学与经典统计理论l 迈克耳逊迈克耳逊莫雷莫雷“以太漂移实验以太漂移

4、实验l 黑体辐射实验黑体辐射实验l 近代物理不是对经典理论的简单否定。近代物理不是对经典理论的简单否定。l 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。近代物理学的两大近代物理学的两大支柱，逐步建立了支柱，逐步建立了新的物理理论。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。强调强调两朵小乌云两朵小乌云狭 义 相 对 论狭 义 相 对 论量 子 力 学量 子 力 学15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难 （一已经了解的相对性（一已经了解的相对性

5、运动描述与参考系有关运动描述与参考系有关, , 运动规律与参考系无关运动规律与参考系无关。对牛顿定律的认识。对牛顿定律的认识( (惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系) ) 。 （二进一步认识相对性（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认识论方法论的问题，教育人们要脱离自我, ,客客观地看问题。观地看问题。相对性问题的核心是：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。物理规律是客观存在的，与参考系无关。 即参考系平权即参考系平权 ，没有特殊的参考系。，没有特殊的参考系。对相对性的认识问题对相对性的认识问题15-1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇

6、到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难 一一 伽利略变换式伽利略变换式 经典力学的相对性原理经典力学的相对性原理伽利略变换伽利略变换x xy yvo oz z ss*) , , (),(zyxzyxPx xt vz z当当 时时0tt oo与与 重合重合txxvyy zz tt时空坐标时空坐标变换公式变换公式S,Pxyz tS,Pxyz t :t 时辰，时辰，P点时空坐标点时空坐标 S相对于相对于S的速度的速度正正变变换换SSxxtv yy zz tt 逆逆变变换换 SS15 - 1 1

7、5 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难xyozs11,xxt v22xxt v2121xxxx分别在分别在S,S系中测量同系中测量同一物体细棒的长度：一物体细棒的长度：1212(,), ( , )xxxx1 x2 x L y xv o z s1x2x根据伽利略变换，有根据伽利略变换，有两式相减得两式相减得即即LL 空间的测量与参考系无关空间的测量与参考系无关 （空间绝对性）（空间绝对性）在两惯性系中，测得细棒在两惯性系中，测得细棒两端点坐标分别为两端点坐标分别为15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的

8、困难牛顿力学相对性原理遇到的困难zzaayyaa xxaa加速度变换公式加速度变换公式aaamFFma vxxuuyyuu zzuu 伽利略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系中，牛顿运动定律具有相同的形式.x xy yvo oz z ss*) , , (),(zyxzyxPx xt vz zuu 15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难二二 经典力学的绝对时空观经典力学的绝对时空观注注 意意 牛顿力学的相对性原理牛顿力学的相对性原理（1只

9、在宏观、低速的范围成立只在宏观、低速的范围成立（2与经典力学的绝对时空观密切相关与经典力学的绝对时空观密切相关（1伽利略变换式中伽利略变换式中 t = t ，表示在所有惯性系中，表示在所有惯性系中时间是相同的时间是相同的 ， 即时间与参考系的运动状态无关即时间与参考系的运动状态无关 ，时间是绝对的。时间是绝对的。 在所有惯性系中时间间隔也是相同的，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。即在伽利略变换下时间间隔是绝对的。 LL （2在所有惯性系中，任意确定时刻空间两点间的长在所有惯性系中，任意确定时刻空间两点间的长度都是相同的度都是相同的 ，空间长度

10、与参考系的运动，空间长度与参考系的运动状态无关，即空间长度是绝对的。状态无关，即空间长度是绝对的。15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困难经典力学的绝对时空观：经典力学的绝对时空观：绝对时间绝对时间绝对空间绝对空间时间和空间是绝对的、独立的、时间和空间是绝对的、独立的、与物质的存在和运动无关与物质的存在和运动无关三三. 伽利略变换的困难伽利略变换的困难sm10998. 2/1800cl Maxwell 电磁场方程组不服从伽利略变换电磁场方程组不服从伽利略变换l 迈克耳逊迈克耳逊 - 莫雷实验的零结果否定了莫雷实验的零结果否定了“以太的存在以太的存在l 根据伽利略变换会得到许多反常现象。根据伽利略变换会得到许多反常现象。狭义相对论的诞生狭义相对论的诞生l 1901年，考夫曼发现年，考夫曼发现 粒子荷质比与粒子运动速度粒子荷质比与粒子运动速度有关的实验结果。有关的实验结果。15 - 1 15 - 1 伽利略变换式伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难牛顿力学相对性原理遇到的困