第六章 剛體動(dòng)力學(xué)4

1、例例3：沖擊擺測(cè)定子彈的速度。：沖擊擺測(cè)定子彈的速度。 已知擺的質(zhì)量為已知擺的質(zhì)量為 M ，對(duì)固定軸，對(duì)固定軸 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J，子彈的質(zhì)量為，子彈的質(zhì)量為 m， 子彈射入后，擺的最大子彈射入后，擺的最大角度為角度為 。 求：求：子彈的速度？子彈的速度？ 解：解： dLCvm 系統(tǒng)機(jī)械能守恒：系統(tǒng)機(jī)械能守恒： 0mvL)mLJ(2)mLJ(mvL2)dL(Mg)mLJ(2221)cosLL(mg)cosdL(Mg重力勢(shì)重力勢(shì)能零點(diǎn)能零點(diǎn) g)cos)(mLMd)(mLJ(mLv1212系統(tǒng)總動(dòng)系統(tǒng)總動(dòng)量不守恒量不守恒 O 系統(tǒng)的動(dòng)量守恒？系統(tǒng)的動(dòng)量守恒？ 系統(tǒng)動(dòng)量矩守恒：系統(tǒng)動(dòng)量矩守恒

2、： University physics AP Fang例例4：一力學(xué)系統(tǒng)，如圖示。一力學(xué)系統(tǒng)，如圖示。 已知：子彈和小球的質(zhì)量均為已知：子彈和小球的質(zhì)量均為 m , 彈彈 簧的勁度系數(shù)為簧的勁度系數(shù)為 k 。求小球末態(tài)速度？求小球末態(tài)速度？Omk解：解： 初態(tài)，初態(tài)，子彈速度子彈速度1v彈簧為原長(zhǎng)彈簧為原長(zhǎng)0l 末態(tài)，末態(tài)，系統(tǒng)速度系統(tǒng)速度 2v彈簧長(zhǎng)度為彈簧長(zhǎng)度為l 系統(tǒng)動(dòng)量守恒：系統(tǒng)動(dòng)量守恒： 0ll1v2v v )mm(mv1v 系統(tǒng)機(jī)械能守恒：系統(tǒng)機(jī)械能守恒： 221 v )mm(m 系統(tǒng)動(dòng)量矩守恒：系統(tǒng)動(dòng)量矩守恒： sinlmvsinl mv20222 lvl vsin202v 注

3、意注意：三種守恒定：三種守恒定律成立的條件律成立的條件 !202221221)ll (kmvUniversity physics AP Fang應(yīng)用動(dòng)量矩守恒定律的基本思路應(yīng)用動(dòng)量矩守恒定律的基本思路： 系統(tǒng)劃分系統(tǒng)劃分 受力（力矩）分析受力（力矩）分析 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 列守恒方程列守恒方程University physics AP Fang五、剛體的平面運(yùn)動(dòng)五、剛體的平面運(yùn)動(dòng) 進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng) 剛體平面運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)介剛體平面運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)介剛體上每一質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)都平行于某一固定平面。剛體上每一質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)都平行于某一固定平面。剛體內(nèi)垂直于固定平面的任一直線在運(yùn)動(dòng)中都始終保持剛體內(nèi)垂直于固定平面的任一直線

4、在運(yùn)動(dòng)中都始終保持垂直于該平面垂直于該平面 CCCF 運(yùn)動(dòng)學(xué)描述：運(yùn)動(dòng)學(xué)描述： 平面運(yùn)動(dòng)平面運(yùn)動(dòng) 剛體隨質(zhì)心的平動(dòng)剛體隨質(zhì)心的平動(dòng) 繞過質(zhì)心垂直于運(yùn)動(dòng)平面轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)繞過質(zhì)心垂直于運(yùn)動(dòng)平面轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 剛體質(zhì)心的速度、加速度剛體質(zhì)心的速度、加速度 剛體繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、角加速度剛體繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、角加速度University physics AP Fang 動(dòng)力學(xué)規(guī)律：動(dòng)力學(xué)規(guī)律：22CiCd rFmmadtCCJM 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理：質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理： 剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律：剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律： 222121CCKmvJE 剛體的動(dòng)能：剛體的動(dòng)能： 平面運(yùn)動(dòng)的平面運(yùn)動(dòng)的基本方程組基本方程組 思考

5、題：思考題： 如圖示，將一質(zhì)量為如圖示，將一質(zhì)量為 m 的長(zhǎng)桿用細(xì)繩從兩端水平地掛起，的長(zhǎng)桿用細(xì)繩從兩端水平地掛起，其中一根繩子突然斷了，另一根繩子內(nèi)的張力是多少？其中一根繩子突然斷了，另一根繩子內(nèi)的張力是多少？ TmlUniversity physics AP Fang111,23411,812Tmgmgmgmgmg張力張力 T是多少？是多少？ Tml進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng) ( Precession ) 高速自旋物體的軸在空間轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象高速自旋物體的軸在空間轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象Omg OCLJ剛體受到重力矩剛體受到重力矩 右手法則右手法則PCMrmg對(duì)定點(diǎn)對(duì)定點(diǎn) O，動(dòng)量矩定理：，動(dòng)量矩定理：PdLM dtCmaT

6、mg質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律轉(zhuǎn)動(dòng)定律轉(zhuǎn)動(dòng)定律2lTJ2212Cmlal13mgTTmgT41mgsinmgrCPMUniversity physics AP FangCrLLUniversity physics AP FangddtddsinL進(jìn)動(dòng)角速度：進(jìn)動(dòng)角速度：sinPCdLM dtmgrdtsinCCCdLmgrJdtJ OOdtsinJCdL結(jié)論：結(jié)論： 只是近似討論，只適用高速自轉(zhuǎn)只是近似討論，只適用高速自轉(zhuǎn) ； 自轉(zhuǎn)角速度越大，進(jìn)動(dòng)角速度越小，反之依然；自轉(zhuǎn)角速度越大，進(jìn)動(dòng)角速度越小，反之依然； 進(jìn)動(dòng)角速度與傾角無關(guān)。進(jìn)動(dòng)角速度與傾角無關(guān)。 章動(dòng)章動(dòng) 當(dāng)剛體自轉(zhuǎn)角速度較小時(shí)，它的

7、自轉(zhuǎn)軸與豎當(dāng)剛體自轉(zhuǎn)角速度較小時(shí)，它的自轉(zhuǎn)軸與豎直軸的夾角大小還會(huì)有周期性變化。直軸的夾角大小還會(huì)有周期性變化。 應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：導(dǎo)航系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)槍炮管中的來復(fù)線槍炮管中的來復(fù)線 自轉(zhuǎn)剛體的進(jìn)動(dòng)軸過定點(diǎn)且與外力平行；自轉(zhuǎn)剛體的進(jìn)動(dòng)軸過定點(diǎn)且與外力平行； 剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)剛體的平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)剛體的平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng) （自由度的概念）（自由度的概念）剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述 （相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題）（相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題）, ,(,)ns v a aa rtrddvravna 剛體動(dòng)力學(xué)剛體動(dòng)力學(xué) zzJM 剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律J 為剛體對(duì)一定軸的為

8、剛體對(duì)一定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2iizrmJ平行軸定理平行軸定理2MLJJz z對(duì)薄平板剛體的垂直軸定理對(duì)薄平板剛體的垂直軸定理yxzJJJUniversity physics AP Fang力矩力矩FrMzUniversity physics AP Fang力矩的功力矩的功21dMAddAM轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能222121CCKmvJE動(dòng)能定理動(dòng)能定理21dd()2AJ22211122AJJ剛體重力勢(shì)能剛體重力勢(shì)能pCEmgy機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律CJmgyMC2210University physics AP Fang質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量矩定理和動(dòng)量矩守恒定律質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量矩定理和

9、動(dòng)量矩守恒定律質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩LrPrmvLtMdd 12d21LLtMtt質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量矩定理質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量矩守恒定律質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量矩守恒定律常矢量，則若LM 0 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩定理和動(dòng)量矩守恒定律質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩定理和動(dòng)量矩守恒定律質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩iiiLLrPOCCiiiLrMrmLL軌道自旋vvMdtdL質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩定理質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩定理221121ddtLtLMtLLLL 外University physics AP Fang質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩守恒定律質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩守恒定律0dLdt0M LC剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩定理和動(dòng)量矩守恒定律剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩定理和動(dòng)量矩守恒

10、定律剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩2iizrmLzJ剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩定理剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩定理ZZMJt)(ddttZtZtZtMJJ00d)()(0zMCJLz剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩守恒定律剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量矩守恒定律University physics AP Fang剛體平面運(yùn)動(dòng)剛體平面運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)學(xué)描述：運(yùn)動(dòng)學(xué)描述： 剛體隨質(zhì)心的平動(dòng)剛體隨質(zhì)心的平動(dòng) 繞過質(zhì)心垂直于運(yùn)動(dòng)平面轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)繞過質(zhì)心垂直于運(yùn)動(dòng)平面轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 剛體質(zhì)心的速度、加速度剛體質(zhì)心的速度、加速度 剛體繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、角加速度剛體繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、角加速度 動(dòng)力學(xué)規(guī)律：動(dòng)力學(xué)規(guī)律：22CiCd rFmmad

11、tCCJM 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理：質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理： 剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律：剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律： 222121CCKmvJE 剛體的動(dòng)能：剛體的動(dòng)能： 剛體上每一質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)都平行于某一固定平面。剛體上每一質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)都平行于某一固定平面。剛體內(nèi)垂直于固定平面的任一直線在運(yùn)動(dòng)中都始終保持剛體內(nèi)垂直于固定平面的任一直線在運(yùn)動(dòng)中都始終保持垂直于該平面垂直于該平面 University physics AP Fang進(jìn)動(dòng)進(jìn)動(dòng) ( Precession ) CCmgrJ 剛體力學(xué)中需注意的幾個(gè)問題：剛體力學(xué)中需注意的幾個(gè)問題： 會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的可加性會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的可加性 力矩、動(dòng)量

12、矩、沖量矩的矢量性力矩、動(dòng)量矩、沖量矩的矢量性 剛體的機(jī)械能和機(jī)械能守恒關(guān)系剛體的機(jī)械能和機(jī)械能守恒關(guān)系 質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩守恒和剛體的動(dòng)量矩守恒關(guān)系質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量矩守恒和剛體的動(dòng)量矩守恒關(guān)系質(zhì)點(diǎn)與剛體結(jié)合的問題質(zhì)點(diǎn)與剛體結(jié)合的問題（注意三個(gè)守恒定律（注意三個(gè)守恒定律成立的條件）成立的條件） 變力矩的確定，轉(zhuǎn)動(dòng)定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律并用的問題變力矩的確定，轉(zhuǎn)動(dòng)定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律并用的問題第七章第七章 狹義相對(duì)論力學(xué)基礎(chǔ)狹義相對(duì)論力學(xué)基礎(chǔ)二十世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家二十世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦愛因斯坦(Einstein)現(xiàn)代時(shí)空觀的創(chuàng)始人現(xiàn)代時(shí)空觀的創(chuàng)始人University physics AP Fan

13、g狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論:廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論:研究?jī)蓚€(gè)研究?jī)蓚€(gè)不同慣性系不同慣性系的觀察者所的觀察者所觀察到的物理現(xiàn)象有什么不同。觀察到的物理現(xiàn)象有什么不同。研究研究一切參照系一切參照系(不限于慣性系不限于慣性系)中中的觀察者所觀察到的物理現(xiàn)象有的觀察者所觀察到的物理現(xiàn)象有什么不同。什么不同。University physics AP Fang引言引言牛牛 頓頓 力力 學(xué)學(xué)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論麥克斯韋電磁場(chǎng)理論熱力學(xué)與經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論熱力學(xué)與經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論兩朵小烏云：兩朵小烏云： l 邁克耳遜邁克耳遜莫雷莫雷“以太漂移以太漂移”實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)l 黑體輻射實(shí)驗(yàn)黑體輻射實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)l 近代物理不是對(duì)經(jīng)典理論的簡(jiǎn)

14、單否定近代物理不是對(duì)經(jīng)典理論的簡(jiǎn)單否定l 近代物理不是對(duì)經(jīng)典理論的補(bǔ)充，而是全新的理論近代物理不是對(duì)經(jīng)典理論的補(bǔ)充，而是全新的理論狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論量子力學(xué)量子力學(xué)l 近代物理學(xué)的兩大近代物理學(xué)的兩大支柱，逐步建立了新支柱，逐步建立了新的物理理論的物理理論l 19 世紀(jì)后期，經(jīng)典物世紀(jì)后期，經(jīng)典物理學(xué)的三大理論體系使經(jīng)理學(xué)的三大理論體系使經(jīng)典物理學(xué)已趨于成熟典物理學(xué)已趨于成熟University physics AP Fang一、力學(xué)的相對(duì)性原理一、力學(xué)的相對(duì)性原理(伽利略的相對(duì)性原理伽利略的相對(duì)性原理)在所有慣性系中，物體運(yùn)動(dòng)所遵循的力學(xué)在所有慣性系中，物體運(yùn)動(dòng)所遵循的力學(xué)規(guī)律規(guī)律是相同的

15、，具是相同的，具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。說明說明 這里的這里的“相對(duì)性相對(duì)性”容易使人誤解為力學(xué)定律的形式隨參考容易使人誤解為力學(xué)定律的形式隨參考系不同而變化，系不同而變化， 其實(shí)質(zhì)是力學(xué)定律的形式其實(shí)質(zhì)是力學(xué)定律的形式不不隨所選參考系隨所選參考系不同而變化。不同而變化。時(shí)間間隔，空間距離，物體的質(zhì)量，相互作用力都是與參照時(shí)間間隔，空間距離，物體的質(zhì)量，相互作用力都是與參照系無關(guān)的絕對(duì)量系無關(guān)的絕對(duì)量 7-1 經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理 伽利略變換伽利略變換University physics AP Fang二、伽利略變換二、伽利略變換1. 概念概念事件事件運(yùn)動(dòng)

16、過程中的每一組運(yùn)動(dòng)過程中的每一組時(shí)間、空間坐標(biāo)時(shí)間、空間坐標(biāo)對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)。每一組每一組時(shí)間、空間坐標(biāo)時(shí)間、空間坐標(biāo)對(duì)應(yīng)一個(gè)事件。對(duì)應(yīng)一個(gè)事件。(x，y，z，t )絕對(duì)時(shí)間絕對(duì)時(shí)間時(shí)間的度量與參考系無關(guān)。時(shí)間的度量與參考系無關(guān)。 即即: 同樣的前后同樣的前后兩個(gè)事件之間的時(shí)間，無論在兩個(gè)事件之間的時(shí)間，無論在哪個(gè)慣性系哪個(gè)慣性系中中測(cè)量都一樣。測(cè)量都一樣。絕對(duì)空間絕對(duì)空間長(zhǎng)度的度量與參考系無關(guān)。長(zhǎng)度的度量與參考系無關(guān)。即即: 同樣兩點(diǎn)間的同樣兩點(diǎn)間的距離，無論在距離，無論在哪個(gè)慣性系哪個(gè)慣性系中測(cè)量都一樣。中測(cè)量都一樣。2. 絕對(duì)時(shí)空觀絕對(duì)時(shí)空觀時(shí)間的流逝和空間的性質(zhì)與物體

17、的運(yùn)動(dòng)時(shí)間的流逝和空間的性質(zhì)與物體的運(yùn)動(dòng)沒有任何聯(lián)系。沒有任何聯(lián)系。University physics AP Fang3. 伽利略變換伽利略變換它的導(dǎo)出基于以下兩個(gè)基本假設(shè)：它的導(dǎo)出基于以下兩個(gè)基本假設(shè)：目的目的在兩個(gè)慣性系中分析描述同一物理事件，看看在兩個(gè)慣性系中分析描述同一物理事件，看看兩個(gè)慣性系中的兩個(gè)慣性系中的時(shí)空坐標(biāo)時(shí)空坐標(biāo)之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。(1) 相對(duì)性原理；相對(duì)性原理；(2) 絕對(duì)時(shí)空觀絕對(duì)時(shí)空觀t 時(shí)刻，物體到達(dá)時(shí)刻，物體到達(dá) P 點(diǎn)點(diǎn)SStz,y,x,rt ,z ,y,x rtz,y,x, vt ,z ,y,x vtz,y,x,at , z , y,x a(x )Oz

18、ySuP(x, y, z)(x, y, z)OzySx rr在在t 0 時(shí)刻，物體在時(shí)刻，物體在 O 點(diǎn)點(diǎn), S , S 系重合系重合University physics AP Fang正變換正變換utxxyy 逆變換逆變換utxxzz tt yyzz tt (1) 經(jīng)典力學(xué)關(guān)于時(shí)間絕對(duì)性的觀念經(jīng)典力學(xué)關(guān)于時(shí)間絕對(duì)性的觀念討論討論:(2) 經(jīng)典力學(xué)關(guān)于空間絕對(duì)性的觀念經(jīng)典力學(xué)關(guān)于空間絕對(duì)性的觀念(3)速度和加速度的變換關(guān)系速度和加速度的變換關(guān)系tt tt xx ut 2121xxxxtrddvt rddv由定義由定義University physics AP Fang速度變換與加速度變換式速度

19、變換與加速度變換式tt 并注意到并注意到uvvzzyyxxuvvvvvv zzyyxxaaaaaa aa寫成分量式寫成分量式在經(jīng)典力學(xué)中，質(zhì)量被認(rèn)為是與參照系無關(guān)的常量在經(jīng)典力學(xué)中，質(zhì)量被認(rèn)為是與參照系無關(guān)的常量 FmamaF牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)不同慣性系具有相同的表達(dá)形式，也就是牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)不同慣性系具有相同的表達(dá)形式，也就是說，牛頓運(yùn)動(dòng)定律在伽利略變換下具有不變的形式。說，牛頓運(yùn)動(dòng)定律在伽利略變換下具有不變的形式。University physics AP Fang(1) 以以牛頓定律牛頓定律為基礎(chǔ)導(dǎo)出的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能定律、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定律為基礎(chǔ)導(dǎo)出的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能定律、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定律 等有關(guān)定律在等有關(guān)定律在

20、伽利略變換伽利略變換下具有規(guī)律形式不變下具有規(guī)律形式不變結(jié)論結(jié)論在慣性系在慣性系S 有有例例:tmFddvrtmrFddddv)21d(d2vmrF在慣性系在慣性系S有有tmFddvrtmrF ddddv)21d(d2v mrF注意注意: 不同慣性系中規(guī)律形式相同，不同慣性系中規(guī)律形式相同， 并不意味著每一個(gè)并不意味著每一個(gè)物理量的量值相同。物理量的量值相同。ddrr22vvUniversity physics AP Fang(3) 剛體力學(xué)、變形體力學(xué)和流體力學(xué)都是建立在質(zhì)點(diǎn)力學(xué)剛體力學(xué)、變形體力學(xué)和流體力學(xué)都是建立在質(zhì)點(diǎn)力學(xué) 的基礎(chǔ)上的。的基礎(chǔ)上的。(2) 基于牛頓第二定律和牛頓第三定律在

21、基于牛頓第二定律和牛頓第三定律在伽利略變換伽利略變換下下 具有規(guī)律形式不變。具有規(guī)律形式不變。動(dòng)量定律和角動(dòng)量定律在動(dòng)量定律和角動(dòng)量定律在伽利略變換伽利略變換下具有規(guī)律下具有規(guī)律形式不變。形式不變。可以導(dǎo)出質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)能定律、可以導(dǎo)出質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)能定律、這樣就形成了全部經(jīng)典力學(xué)的完整體系這樣就形成了全部經(jīng)典力學(xué)的完整體系全部經(jīng)典力學(xué)全部經(jīng)典力學(xué)的定律不隨觀察者所選用的慣性系而改變。的定律不隨觀察者所選用的慣性系而改變。說明說明伽利略變換和伽利略的相對(duì)性原理一方面指出了伽利略變換和伽利略的相對(duì)性原理一方面指出了 的的定律定律不隨慣性系而變化，另一方面也承認(rèn)描述質(zhì)點(diǎn)不隨慣性系而變化，另一方面也承認(rèn)描述質(zhì)點(diǎn)

22、運(yùn)運(yùn) 動(dòng)的很多物理量動(dòng)的很多物理量(速度、動(dòng)量、動(dòng)能速度、動(dòng)量、動(dòng)能)確實(shí)隨觀察者確實(shí)隨觀察者所選用的慣性系而不同。所選用的慣性系而不同。力學(xué)中力學(xué)中University physics AP Fang例：例： 行駛船上，運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)球行駛船上，運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)球結(jié)論結(jié)論總之，在描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在不同的慣性系中一些物理量總之，在描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在不同的慣性系中一些物理量是可以不同的，但其所遵循的規(guī)律卻是相同的。是可以不同的，但其所遵循的規(guī)律卻是相同的。7-2 狹義相對(duì)論的基本假設(shè)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)力學(xué)規(guī)律遵循伽利略的相對(duì)性原理力學(xué)規(guī)律遵循伽利略的相對(duì)性原理電磁學(xué)規(guī)律電磁學(xué)規(guī)律是否也是否也遵循伽利略的相對(duì)

23、性原理呢遵循伽利略的相對(duì)性原理呢?依據(jù)依據(jù)伽利略變換分析伽利略變換分析麥克斯韋方程組，看其對(duì)不同的慣性系麥克斯韋方程組，看其對(duì)不同的慣性系是否具有完全相同的形式。是否具有完全相同的形式。University physics AP Fang一、經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀遇到的困難一、經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀遇到的困難 “以太以太”假說假說1887年，年，Michelson Morley實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn):2M1M1G2GPL2211設(shè)想以太相對(duì)于太陽系是不動(dòng)的設(shè)想以太相對(duì)于太陽系是不動(dòng)的而干涉儀與地球固接而干涉儀與地球固接并以地球公轉(zhuǎn)速率并以地球公轉(zhuǎn)速率相對(duì)于以太運(yùn)動(dòng)相對(duì)于以太運(yùn)動(dòng)v以太風(fēng)以太風(fēng)1l2lO對(duì)對(duì) 光線：光線：O M1 Ovvclclt111)/11(2221cclv光相對(duì)于以太的速度為光相對(duì)于以太的速度為cUniversity physics AP Fang對(duì)對(duì) 光線：光線：O M2 O2M2tv2222212()2tlvtcvc22vccv設(shè)設(shè) l1 = l2 = l 和和 v c)21 (2222ccltv)1 (2221ccltv12ttt32/clv兩束光線的時(shí)間差兩束光線的時(shí)間差當(dāng)儀器轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)儀器轉(zhuǎn)動(dòng)