大學(xué)物理ch14.1(第一次課)PPT演示課件

1、兩朵小烏云,黑體輻射實(shí)驗(yàn),強(qiáng)調(diào),近代物理不是對(duì)經(jīng)典理論的簡(jiǎn)單否定。,近代物理不是對(duì)經(jīng)典理論的補(bǔ)充，而是全新的理論。,狹義相對(duì)論,量子力學(xué),近代物理學(xué)的兩大支柱，逐步建立了新的物理理論。,邁克耳遜莫雷實(shí)驗(yàn),空間只是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的“場(chǎng)所”是與其中的物質(zhì)完全無關(guān)而獨(dú)立存在的，并且是永恒不變、絕對(duì)靜止的。因此，空間的度量就應(yīng)當(dāng)與慣性系無關(guān)，絕對(duì)空間觀。,14.1.1 經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀,時(shí)間也是與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)無關(guān)而永恒地、均勻地流逝的，也是與慣性系無關(guān)的，絕對(duì)時(shí)間觀。,相對(duì)于不同的參考系 , 長(zhǎng)度(空間)和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果是一樣的嗎?,經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為：時(shí)間和空間的量度和參考系無關(guān) ，,實(shí)踐已證明 , 絕對(duì)時(shí)空

2、觀是不正確的.,14.1 經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理 伽利略變換,因此，時(shí)間和空間的測(cè)量是絕對(duì)的。,并且與物質(zhì)的存在和運(yùn)動(dòng)無關(guān)。,相對(duì)于不同的參考系 , 經(jīng)典力學(xué)定律的形式是 完全一樣的嗎 ？,14.1.2 經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理,牛頓力學(xué)的回答:,在所有慣性系中，物體運(yùn)動(dòng)所遵循的牛頓力學(xué)規(guī)律是完全相同的，具有完全相同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。即:對(duì)于描述力學(xué)現(xiàn)象的規(guī)律而言，所有慣性系是等價(jià)的。,2. 經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理，在宏觀、低速的范圍內(nèi)，是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的。,1. 關(guān)鍵詞：慣性系、力學(xué)規(guī)律相同。,3. 經(jīng)典力學(xué)相對(duì)性原理與絕對(duì)時(shí)空觀密切相關(guān)。,14.1.3 伽利略坐標(biāo)和時(shí)間變換式,在兩個(gè)慣性系中分析描

3、述同一物理事件。,伽利略時(shí)空變換式,在 t 0 時(shí)刻，物體在 O 點(diǎn), S 、 S系原點(diǎn)重合以u(píng)運(yùn)動(dòng)。t 時(shí)刻，物體到達(dá) P 點(diǎn)。,由定義,u 是恒量,速度變換和加速度變換式為,并注意到,寫成分量式,請(qǐng)大家思考，速度、加速度的逆變換式如何？,u 是恒量,速度變換和加速度逆變換式為,請(qǐng)大家寫出速度、加速度逆變換的分量表示式,14.1.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有伽利略變換的不變性,在牛頓力學(xué)中,質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)無關(guān),力與參考系無關(guān),14.2 狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè),14.2.1 光速的伽利略變換未能被實(shí)驗(yàn)證實(shí) 真空中光速是恒量,對(duì)于兩個(gè)不同的慣性參考系 , 光速滿足伽利略變換嗎 ？,結(jié)果: 觀察者先看到投出

4、后的球，后看到投出前的球.,試計(jì)算球被投出前后的瞬間，球所發(fā)出的光波到達(dá)觀察者所需要的時(shí)間.,邁克耳孫 - 莫雷實(shí)驗(yàn),14.2.2 狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè),在所有慣性系中,一切物理學(xué)定律都相同,即具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式?；蛘哒f,對(duì)于描述一切物理現(xiàn)象的規(guī)律來說，所有慣性系都是等價(jià)的。,假設(shè)2. 光速不變?cè)?在所有慣性系中，真空中光沿各個(gè)方向傳播的速率都等于同一個(gè)恒量，與光源和觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。,說明: (1) 相對(duì)性原理是自然界的普遍規(guī)律.,(2) 所有慣性系都完全處于平等地位，沒有任何理由選某一個(gè)參考系，把它置于特殊的地位.,關(guān)鍵詞：慣性系、物理學(xué)定律形式相同。,假設(shè)1. 愛因斯坦相對(duì)性

5、原理,討論,(1) Einstein 相對(duì)性原理是 Newton力學(xué)相對(duì)性原理的發(fā)展。,在牛頓力學(xué)中，與參考系無關(guān)。,在狹義相對(duì)論力學(xué)中，與參考系有關(guān)。,(2) 時(shí)間和長(zhǎng)度等的測(cè)量。,(3) 光速不變?cè)砼c伽利略的速度合成定理不符。,14.4 洛倫茲變換,Einstein依據(jù)相對(duì)性原理和光速不變?cè)淼玫搅霜M義相對(duì)論的坐標(biāo)變換式，即洛倫茲坐標(biāo)變換式。它是關(guān)于同一物理事件在兩個(gè)慣性系中的兩組時(shí)空坐標(biāo)之間的變換關(guān)系。,假設(shè)某一事件在慣性系 S 中的時(shí)空坐標(biāo)為(x, y, z, t )，在慣性系 S 中的時(shí)空坐標(biāo)為(x, y, z, t ) ，,則其坐標(biāo)之間的變換關(guān)系，即洛倫茲坐標(biāo)變換式表示為,14.4.1 洛倫茲坐標(biāo)和時(shí)間變換式,正變換式,逆變換式,(2) 空間測(cè)量與時(shí)間測(cè)量相互影響，相互制約。,請(qǐng)大家自己寫出逆變換式,(3) 當(dāng)u c 洛倫茲變換簡(jiǎn)化為伽利略變換式,(4) 光速是各種物體運(yùn)動(dòng)的極限速度,為虛數(shù)（洛倫茲變換失去意義）,解,由洛倫茲變換式得，在 S 系中測(cè)得炸彈爆炸的空間和時(shí)間坐標(biāo)分別為,按伽利略變換,解,取地面為 S 系，和飛船一起運(yùn)動(dòng)的參考系為S 系，北京站為坐標(biāo)原點(diǎn)，北京 至西安方向?yàn)?x 軸正方向， 依題意有,Dt 0，說明西安站的乙火車先開，時(shí)序顛倒。若北