大學(xué)物理1第一章 質(zhì)點運動時間空間ppt課件

1、第一章第一章質(zhì)點的運動質(zhì)點的運動 時間時間 空間空間 1-0 1-0 第一章教學(xué)基本要求第一章教學(xué)基本要求 1-1 1-1 質(zhì)點運動的描述之一質(zhì)點運動的描述之一 1-2 1-2 質(zhì)點運動的描述之二質(zhì)點運動的描述之二 1-3 1-3 經(jīng)典時空觀及其局限性經(jīng)典時空觀及其局限性 4-0 4-0 第四章教學(xué)基本要求第四章教學(xué)基本要求 * *1-4 1-4 相對論時空觀念相對論時空觀念 一、掌握位矢、位移、速度和加速度等概念一、掌握位矢、位移、速度和加速度等概念. .二、能借助于直角坐標(biāo)系計算質(zhì)點在平面內(nèi)運動時的速度和二、能借助于直角坐標(biāo)系計算質(zhì)點在平面內(nèi)運動時的速度和加速度加速度. .三、掌握質(zhì)點作圓

2、周運動時的切向加速度、法向加速度、角三、掌握質(zhì)點作圓周運動時的切向加速度、法向加速度、角速度、角加速度等概念和角量與線量的關(guān)系，并能做相關(guān)計速度、角加速度等概念和角量與線量的關(guān)系，并能做相關(guān)計算算. .四、了解慣性參考系、伽利略變換和經(jīng)典時空觀，了解伽利四、了解慣性參考系、伽利略變換和經(jīng)典時空觀，了解伽利略相對性原理，了解狹義相對論產(chǎn)生的科學(xué)背景含洛倫茲略相對性原理，了解狹義相對論產(chǎn)生的科學(xué)背景含洛倫茲變換）變換）. .了解狹義相對論的基本原理和時空觀的基本理論了解狹義相對論的基本原理和時空觀的基本理論. .* *五、了解狹義相對論中同時的相對性及長度收縮和時間膨脹等五、了解狹義相對論中同時的

3、相對性及長度收縮和時間膨脹等相對論效應(yīng)，會做簡單的相關(guān)計算相對論效應(yīng)，會做簡單的相關(guān)計算. . 第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國運動員在運動員在2 000m的高空飛行，他忽的高空飛行，他忽然感到臉旁有一個小東西，原以為是然感到臉旁有一個小東西，原以為是一只小飛蟲，于是他敏捷地伸手去抓，一只小飛蟲，于是他敏捷地伸手去抓，讓他吃驚的是，抓到的不是小飛蟲，讓他吃驚的是，抓到的不是小飛蟲，而是一顆德國制造的子彈。這位飛行而是一顆德國制造的子彈。這位飛行員為什么能抓住子彈，這顆子彈為什員為什么能抓住子彈，這顆子彈為什么會么會“停在那兒呢？停在那兒呢？1. 1. 物體運動是絕對的物

4、體運動是絕對的, ,但運動的描述是相對的但運動的描述是相對的. . 2. 2. 運動的相對性運動的相對性 選取的參考選取的參考系不同，對物體系不同，對物體運動情況的描述運動情況的描述不同，這就是運不同，這就是運動描述的相對性動描述的相對性. . 參考系: 為確定物理位置和描述物體運動而選為依據(jù)的一個或一組彼此相對靜止的物體. 真快！真快！ 我動了嗎？我動了嗎？ 你沒動。你沒動。3. 3. 坐標(biāo)系坐標(biāo)系 在選定的參考物上建立固定的坐標(biāo)系，可精確描在選定的參考物上建立固定的坐標(biāo)系，可精確描述物體的運動述物體的運動. . 直角坐標(biāo)系（直角坐標(biāo)系（ x , y , z ）, 球坐標(biāo)系（球坐標(biāo)系（ r,

5、 ）,柱坐標(biāo)系（柱坐標(biāo)系（ , , z ） , 自然坐標(biāo)系自然坐標(biāo)系 ( s ).常用坐標(biāo)系：常用坐標(biāo)系： 質(zhì)點是經(jīng)過科學(xué)抽象而形成的理想化物理模型。目的質(zhì)點是經(jīng)過科學(xué)抽象而形成的理想化物理模型。目的是為了突出研究對象的主要性質(zhì)，暫不考慮一些次要的因是為了突出研究對象的主要性質(zhì)，暫不考慮一些次要的因素。素。 如果我們研究某一物體的運動，而可以忽略其大小和形狀對物體運動的影響，若不涉及物體的轉(zhuǎn)動和形變，就可以把物體當(dāng)作是一個具有質(zhì)量的點即質(zhì)點來處理。 4. 質(zhì)點質(zhì)點 質(zhì)點的選取具有相對性。質(zhì)點的選取具有相對性。 質(zhì)點的運動可以表征整體運動的主要特征。質(zhì)點的運動可以表征整體運動的主要特征。 質(zhì)點集

6、中了運動主體的全部質(zhì)量。質(zhì)點集中了運動主體的全部質(zhì)量。1. 1. 位置矢量位置矢量r*Pxyzxzyokzj yi xr222rrxyz 確定質(zhì)點確定質(zhì)點P某一時刻在坐某一時刻在坐標(biāo)系里的位置的物理量稱位置標(biāo)系里的位置的物理量稱位置矢量矢量, 簡稱位矢，用簡稱位矢，用 表示表示.r式中式中 、 、 分別為分別為x、y、z 方向的單位矢量方向的單位矢量.ijkPrxzyorxcosrzcosrycos位矢位矢 的方向余弦為的方向余弦為r位矢位矢 的值為的值為rijk2. 2. 位移位移BBrArAr 經(jīng)過時間間隔經(jīng)過時間間隔 后后, 質(zhì)質(zhì)點位置矢量發(fā)生變化點位置矢量發(fā)生變化, 由始點由始點A指向

7、終點指向終點B的有向線段的有向線段AB稱為點稱為點A到到B的位移的位移. tABrrrAB描寫質(zhì)點位置變化的物理量描寫質(zhì)點位置變化的物理量. .在直角坐標(biāo)系在直角坐標(biāo)系 中中, 其位移的表達(dá)式為其位移的表達(dá)式為OxyzkzzjyyixxrABABAB)()()(oxyz1. 1. 位移的物理意義位移的物理意義 確切反映物體在空間位置的變化確切反映物體在空間位置的變化, , 與路徑無關(guān)，與路徑無關(guān)，只決定于質(zhì)點的始末位置，是描述狀態(tài)變化的物理量只決定于質(zhì)點的始末位置，是描述狀態(tài)變化的物理量. .2. 2. 位移與路程位移與路程s)(1tr1P)(2tr2PrxyOzs P1P2兩點間的路程是不唯

8、一的,可以是 或 ,而位移 是唯一的.rss 一般情況位移大小不等于一般情況位移大小不等于路程，即路程，即 ；只有當(dāng)；只有當(dāng)質(zhì)點做單方向的直線運動時，質(zhì)點做單方向的直線運動時，路程和位移的大小才相等路程和位移的大小才相等. .sr r所走路程是道路長度所走路程是道路長度Distance traveled is the length of the path taken.）位位移移（ntDisplacemer 3. 3. 速度速度 平均速度平均速度 )()(trttrr 在在 時間內(nèi)時間內(nèi), 質(zhì)點從點質(zhì)點從點A 運運動到點動到點 B, 其位移為其位移為t 物體的位移與發(fā)生這段位移物體的位移與發(fā)生這

9、段位移所用的時間之比所用的時間之比. .trv 平均速度平均速度 與與 同方向同方向.rv描寫物體運動快慢和位置變化方向的物理量描寫物體運動快慢和位置變化方向的物理量. .r)(ttr)(trs時間內(nèi)時間內(nèi), 質(zhì)點的平均速度質(zhì)點的平均速度txyzOA*B*ttrttr)()(瞬時速度瞬時速度 當(dāng)質(zhì)點作曲線運動時當(dāng)質(zhì)點作曲線運動時, 質(zhì)點在某一點的速度方向質(zhì)點在某一點的速度方向就是沿該點軌道曲線的切線方向就是沿該點軌道曲線的切線方向. 當(dāng)當(dāng) 時平均速度的極限叫做瞬時速度，簡時平均速度的極限叫做瞬時速度，簡稱速度，即在某時刻或某位置處質(zhì)點位矢對時間的變稱速度，即在某時刻或某位置處質(zhì)點位矢對時間的變

10、化率化率.0ttrtrtddlim0vsrdd當(dāng)當(dāng) 時時,0ttddets vB)(ttr)(trAsxyOzddstv瞬時速率瞬時速率瞬時速率瞬時速率ddstvtddets vv速度速度 的大小稱為速率的大小稱為速率.222ddd()()()dddxyztttvv在直角坐標(biāo)系中在直角坐標(biāo)系中ktzjtyitxddddddv平均加速度平均加速度BvBAvBvv與與 同方向同方向.va反映速度變化快慢和速度方向變化的物理量反映速度變化快慢和速度方向變化的物理量.xyOatv 某段時間內(nèi)某段時間內(nèi), 單位時間的速單位時間的速度增量即平均加速度度增量即平均加速度.4. 4. 加速度加速度AvA瞬時加

11、速度瞬時加速度22ddddrattv0 t時平均加速度的極限時平均加速度的極限.0dlimdtatt vv，xyzaa ia ja k222222ddddddddddddxxyyxattyattattzzvvvz加速度大小加速度大小222xyzaaaa在直角坐標(biāo)系中在直角坐標(biāo)系中加速度方向加速度方向aaiax),cos(aajay),cos(aakaz),cos( 一個運動可以看成由幾個獨立進(jìn)行的運動疊加而一個運動可以看成由幾個獨立進(jìn)行的運動疊加而成，并且描述其中任何分運動的矢量疊加都滿足平行成，并且描述其中任何分運動的矢量疊加都滿足平行四邊形法則四邊形法則. 反之，一個運動可以按平行四邊形法

12、則反之，一個運動可以按平行四邊形法則分解成若干個分運動分解成若干個分運動.ktzjtyitxtr)()()()()(txx )(tyy )(tzz 分量式分量式 從運動方程中消去參數(shù)從運動方程中消去參數(shù)t得到質(zhì)點位置坐標(biāo)之間的得到質(zhì)點位置坐標(biāo)之間的關(guān)系式稱為軌跡方程關(guān)系式稱為軌跡方程. 0),(zyxf質(zhì)點位置矢量隨時間變化的函數(shù)關(guān)系就是運動方程質(zhì)點位置矢量隨時間變化的函數(shù)關(guān)系就是運動方程. .)(ta)(tr求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)積分積分積分積分( ) tv質(zhì)點運動學(xué)兩類基本問題質(zhì)點運動學(xué)兩類基本問題由質(zhì)點的運動方程求得質(zhì)點在任一時刻的速度和加由質(zhì)點的運動方程求得質(zhì)點在任一時刻的速度和加速度通過求

13、導(dǎo)計算）；速度通過求導(dǎo)計算）；已知質(zhì)點的加速度以及初始速度和初始位置已知質(zhì)點的加速度以及初始速度和初始位置, , 求質(zhì)求質(zhì)點速度及其運動方程通過積分計算）點速度及其運動方程通過積分計算）. .例：已知質(zhì)點的運動方程是例：已知質(zhì)點的運動方程是 ， 式中式中R R 、是常數(shù)是常數(shù). .j tRi tRrsincos（1） 運動學(xué)方程的分量式是運動學(xué)方程的分量式是 tRytRxsin,cosxPt xyOR),(yx 由由 中消去時間參量中消去時間參量t t， tRytRxsin,cos222Ryxy求求: （1質(zhì)點軌道方程；質(zhì)點軌道方程； （2質(zhì)點的速度和加速度質(zhì)點的速度和加速度.得到軌跡方程得到

14、軌跡方程解：解：dsinddcosdyxRttyRtt xvv（2 2將將 對時間求導(dǎo)對時間求導(dǎo) tRytRxsin,cosRj tRi tRjaiaayx22)sincos(R22xvvvytRtatRtayysinddcosdd22vvxx2Raaa22xy 222RaaayxRv2例：設(shè)質(zhì)點沿例：設(shè)質(zhì)點沿x x軸作勻變速直線運動，加速度軸作勻變速直線運動，加速度 不隨時間不隨時間變化，初位置為變化，初位置為x0 x0，初速度為，初速度為 . . 試用積分法求出質(zhì)試用積分法求出質(zhì)點的速度公式和運動方程點的速度公式和運動方程. .0va解：因為質(zhì)點做直線運動解：因為質(zhì)點做直線運動,taddv

15、所以所以taddv對上式兩邊做積分運算對上式兩邊做積分運算,taddv得得1Cat v將初始條件帶入上式將初始條件帶入上式, 確定積分常數(shù)確定積分常數(shù)01vC 所以速度公式為所以速度公式為at0vv由速度定義由速度定義, 有有txddv所以所以tattxd)(dd0vv對上式兩邊積分運算對上式兩邊積分運算:tatxd)(d0v得得22021Cattx v將初始條件帶入上式將初始條件帶入上式, 確定積分常數(shù)確定積分常數(shù)02xC20021attxxv運動方程為運動方程為預(yù)習(xí)要點預(yù)習(xí)要點領(lǐng)會切向加速度和法向加速度的概念及物理意義；理領(lǐng)會切向加速度和法向加速度的概念及物理意義；理解切向加速度、法向加速

16、度和總加速度的關(guān)系解切向加速度、法向加速度和總加速度的關(guān)系.領(lǐng)會圓周運動中角位移、角速度和角加速度的概念以領(lǐng)會圓周運動中角位移、角速度和角加速度的概念以及它們之間的關(guān)系及它們之間的關(guān)系. 了解線量和角量的關(guān)系了解線量和角量的關(guān)系.*3. 認(rèn)識同一質(zhì)點在不同坐標(biāo)系中的位置矢量關(guān)系式、認(rèn)識同一質(zhì)點在不同坐標(biāo)系中的位置矢量關(guān)系式、速度關(guān)系式和加速度關(guān)系式速度關(guān)系式和加速度關(guān)系式.tene一 切向加速度和法向向心加速度 自然坐標(biāo)系：把坐標(biāo)建立在運動軌跡上的坐標(biāo)系統(tǒng)。自然坐標(biāo)系：把坐標(biāo)建立在運動軌跡上的坐標(biāo)系統(tǒng)。規(guī)定：規(guī)定：sOP 切向坐標(biāo)軸沿質(zhì)點前進(jìn)方向的切向為正，單位矢量為切向坐標(biāo)軸沿質(zhì)點前進(jìn)方向的

17、切向為正，單位矢量為te 法向坐標(biāo)軸沿軌跡的法向凹側(cè)為正，單位矢量為法向坐標(biāo)軸沿軌跡的法向凹側(cè)為正，單位矢量為neQ snetePQsss tss ttddetse vvtenesOPQ stevttd)(dddteavvttddddtteevv 速度大小的變化率，其方向指向曲線的切線方向速度大小的變化率，其方向指向曲線的切線方向 tddetv：tttddddetseta22vteddtttet2P1P tetsO)()(ttttettee-0,0t當(dāng)：當(dāng)：ttee有有ttee方向方向n0t0tlimlimddettetettttet tettettet2P1P tetsOsnnn0tdd1l

18、imddeeeetststtvn2tddeetvv沿法線方向沿法線方向n2teetavvddn加速度的大?。杭铀俣鹊拇笮。?t2naaa加速度的方向以與切線方向的夾角表示）：加速度的方向以與切線方向的夾角表示）：tnarctanaa例：拋體運動例：拋體運動nata gn2tntddeetaaavvtttttd)(dlim)(03. 角速度：描述質(zhì)點轉(zhuǎn)動快慢和方向的物理量角速度：描述質(zhì)點轉(zhuǎn)動快慢和方向的物理量.1. 角位置角位置:)( txyorAB4. 角加速度：角加速度：220ddddlimtttt2. 角位移：角位移： 質(zhì)點轉(zhuǎn)過的角度質(zhì)點轉(zhuǎn)過的角度 ，單位，單位rad弧度）弧度）. 規(guī)定：

19、逆時針轉(zhuǎn)向規(guī)定：逆時針轉(zhuǎn)向為正；順時針轉(zhuǎn)向為正；順時針轉(zhuǎn)向為負(fù)為負(fù)對于勻速圓對于勻速圓周運動周運動200021tttrs速度與角速度的關(guān)系式速度與角速度的關(guān)系式xyorABsr dddrsrtrddtrddv切向加速度切向加速度:rtrtaddddtv法向加速度法向加速度:rra22nvvnntteaeaa圓周運動加速度圓周運動加速度22ntaaatnarctanaa,a() v35可以把角速度看成是矢量可以把角速度看成是矢量 ！方向由右手螺旋法則確定方向由右手螺旋法則確定 。 右手的四指循著質(zhì)點的轉(zhuǎn)動方向彎曲，拇指右手的四指循著質(zhì)點的轉(zhuǎn)動方向彎曲，拇指的指向即為角速度矢量的方向。的指向即為角

20、速度矢量的方向。 線速度與角速度的關(guān)系： rvtrrttddddddvvRzryOx36vraRrr為切向加速度為切向加速度方向沿著運動的切線方向。方向沿著運動的切線方向。 R2vvvv方向指向圓心方向指向圓心v為法向加速度為法向加速度vRzryOx物體運動的軌跡依賴于觀察者所處的參考系物體運動的軌跡依賴于觀察者所處的參考系同一物體的運動，在不同參考系中，對其描述不同同一物體的運動，在不同參考系中，對其描述不同.Rrr uvvtRtrtrdddddduvvtrdd: :相對速度相對速度, ,tRdd: :牽連速度牽連速度. . ruxyyzzo orMRx 一個動點一個動點M, M, 兩個兩個

21、參考系參考系, , 絕對參考系絕對參考系K,K,相對參考系相對參考系K , KK , K系系相對相對K K系以速度系以速度 作平動作平動. .u: :絕對速度絕對速度, ,trdd*加速度關(guān)系加速度關(guān)系tuttddddddvv牽aaaaa有有 說明在相對作勻速直線運動的參考系中觀察同說明在相對作勻速直線運動的參考系中觀察同一質(zhì)點的運動時，所測得的加速度是相同的一質(zhì)點的運動時，所測得的加速度是相同的.如果兩個參考系作相對勻速直線運動，即如果兩個參考系作相對勻速直線運動，即 為常量，為常量，u0ddtu那么那么 ,40例例 一觀察者一觀察者A坐在平板車上，車以坐在平板車上，車以10 m/s的速率沿

22、水的速率沿水平軌道前進(jìn)。他以與車前進(jìn)的反方向呈平軌道前進(jìn)。他以與車前進(jìn)的反方向呈 60角向上斜角向上斜拋出一石塊，此時站在地面上的觀察者拋出一石塊，此時站在地面上的觀察者B看到石塊沿看到石塊沿鉛垂線向上運動。求石塊上升的高度。鉛垂線向上運動。求石塊上升的高度。按題意作矢量圖按題意作矢量圖10sm60tan1060tan vv2217.315.322 9.80Hgmv0vyxyx0vvv0vvv1sm3 .1741例例 某人騎自行車以速率某人騎自行車以速率v0向東行駛。今有風(fēng)以同向東行駛。今有風(fēng)以同樣的速率由北偏西樣的速率由北偏西30方向吹來。問：人感到風(fēng)是方向吹來。問：人感到風(fēng)是從那個方向吹來

23、？從那個方向吹來？0 vvv0vvv預(yù)習(xí)要點預(yù)習(xí)要點什么是慣性參考系什么是慣性參考系? ?了解伽利略坐標(biāo)變換建立的依據(jù)以及經(jīng)典時空觀念的了解伽利略坐標(biāo)變換建立的依據(jù)以及經(jīng)典時空觀念的基本內(nèi)容基本內(nèi)容. .狹義相對論的產(chǎn)生有怎樣的歷史背景狹義相對論的產(chǎn)生有怎樣的歷史背景? ? 狹義相對論的狹義相對論的兩條基本原理是什么兩條基本原理是什么? ?了解洛倫茲變換了解洛倫茲變換. .0NFPFamFPFN02. 2. 車廂參考系：車廂參考系：小球加速度為小球加速度為a 小球靜止，因此小球的加小球靜止，因此小球的加速度為零，而它受的合力為零，速度為零，而它受的合力為零，這符合牛頓第二定律這符合牛頓第二定律

24、. . 相對于作加速運動的車廂參考系，牛頓第二定律相對于作加速運動的車廂參考系，牛頓第二定律不再成立不再成立. .a 在車廂中光滑桌面上有一個鋼球在車廂中光滑桌面上有一個鋼球, ,車廂以加速車廂以加速度向右前進(jìn)度向右前進(jìn). .a1. 1. 地面參考系：地面參考系：PNF 定義：適用牛頓運動定律的參考系叫做慣性參考定義：適用牛頓運動定律的參考系叫做慣性參考系；反之，叫做非慣性參考系系；反之，叫做非慣性參考系 . .慣性系的性質(zhì)慣性系的性質(zhì) 相對于一慣性系作勻速直線運動的參考系都是慣相對于一慣性系作勻速直線運動的參考系都是慣性系性系. . 反之，相對于一慣性系作加速運動的參考系一反之，相對于一慣性

25、系作加速運動的參考系一定不是慣性參考系，即一定是非慣性參考系定不是慣性參考系，即一定是非慣性參考系. .慣性系的判斷慣性系的判斷 判斷是否是慣性系，要根據(jù)實驗觀察判斷是否是慣性系，要根據(jù)實驗觀察. . 嚴(yán)格的慣嚴(yán)格的慣性系是關(guān)于參考系的一種理想模型性系是關(guān)于參考系的一種理想模型. . 太陽參考系是一太陽參考系是一個很好的慣性系，通常近似取地面參考系為慣性參考個很好的慣性系，通常近似取地面參考系為慣性參考系系. .1. 1. 伽利略坐標(biāo)變換伽利略坐標(biāo)變換 考察兩個相對作勻速直線運動的參考系，兩者的考察兩個相對作勻速直線運動的參考系，兩者的坐標(biāo)軸分別相互平行坐標(biāo)軸分別相互平行. .oyzxKzyx

26、oKxxutuP0t時時, ,xx0一個參考系靜止一個參考系靜止 K K系，另系，另一個參考系沿一個參考系沿OxOx軸以速度軸以速度 運動運動KK系，系，u伽利略坐標(biāo)變換公式伽利略坐標(biāo)變換公式:txxuyy zz tt 同時性是絕對的同時性是絕對的 在在K K系同時發(fā)生的兩個事件，在系同時發(fā)生的兩個事件，在KK系中也是同時系中也是同時發(fā)生的發(fā)生的. .2. 2. 經(jīng)典時空觀經(jīng)典時空觀時間間隔是絕對不變量時間間隔是絕對不變量tt在在K K系和系和KK系中時間量度相同系中時間量度相同. .tt空間間隔是絕對不變量空間間隔是絕對不變量在在K K系和系和KK系中量度同一物體的長度是相同的系中量度同一物

27、體的長度是相同的. .即即1212xxxx,11utxxutxx22 ll即即xx同理同理,yyzz21222zyxl21222zyxl所以所以3. 3. 經(jīng)典相對性原理經(jīng)典相對性原理由坐標(biāo)變換公式對時間求二階導(dǎo)數(shù)由坐標(biāo)變換公式對時間求二階導(dǎo)數(shù)xayyaazzaa aaamF amF經(jīng)典力學(xué)定律在伽利略變換下形式不變經(jīng)典力學(xué)定律在伽利略變換下形式不變. . 經(jīng)典力學(xué)相對性原理）：力學(xué)現(xiàn)象對于一切慣經(jīng)典力學(xué)相對性原理）：力學(xué)現(xiàn)象對于一切慣性系來說，都遵守同樣的規(guī)律；或者說，在研究力學(xué)性系來說，都遵守同樣的規(guī)律；或者說，在研究力學(xué)規(guī)律時，一切慣性系都是等價的規(guī)律時，一切慣性系都是等價的. .tta

28、xddddxxvv 電磁理論的基本規(guī)律電磁理論的基本規(guī)律-麥克斯韋方程組對伽利略麥克斯韋方程組對伽利略變換不具有不變性；經(jīng)典理論假定變換不具有不變性；經(jīng)典理論假定“以太為絕對參考以太為絕對參考系，光波、地球皆相對以太作絕對運動，根據(jù)伽利略變系，光波、地球皆相對以太作絕對運動，根據(jù)伽利略變換，光波在地球上沿不同方向的速度應(yīng)不同換，光波在地球上沿不同方向的速度應(yīng)不同. .思索：思索：1. 什么時空能使麥克斯韋方程組具有不變性？什么時空能使麥克斯韋方程組具有不變性？2. “以太以太” 是否存在？是否存在？ 邁克耳孫邁克耳孫- -莫雷實驗表明：光在地球上沿不同方向莫雷實驗表明：光在地球上沿不同方向的傳

29、播速度無差異的傳播速度無差異. .經(jīng)典物理理論經(jīng)典物理理論電磁現(xiàn)象實驗電磁現(xiàn)象實驗矛盾矛盾 洛倫茲提出，同一事件在洛倫茲提出，同一事件在K K系和系和KK系間的時空坐標(biāo)系間的時空坐標(biāo)關(guān)系為關(guān)系為系Kyyzz22)/(1/ cucuxtt2)/(1cuutxx系Kyyzz22)/(1/cucuxtt洛倫茲變換與電磁現(xiàn)象的實驗結(jié)果相一致洛倫茲變換與電磁現(xiàn)象的實驗結(jié)果相一致. .21(u/c)txvx令令2)/(11cu211) (utxx系Kyyzz)/ (2cuxtt)(utxx系Kyyzz)/(2cuxtt1cu/ 洛侖茲變換與電磁現(xiàn)象的實驗結(jié)果相一致洛侖茲變換與電磁現(xiàn)象的實驗結(jié)果相一致. .

30、 1. 愛因斯坦相對性原理 所有慣性參考系中物理規(guī)律都是相同的，或者說所有慣性參考系中物理規(guī)律都是相同的，或者說, , 在所有慣性系中在所有慣性系中, ,物理定律的數(shù)學(xué)形式保持不變物理定律的數(shù)學(xué)形式保持不變. .2. 光速不變原理 在所有慣性系中，光在真空中的速率相同，與慣在所有慣性系中，光在真空中的速率相同，與慣性系之間的相對運動無關(guān)，也與光源、觀察者的運動性系之間的相對運動無關(guān)，也與光源、觀察者的運動無關(guān)無關(guān). . 從這兩條原理出發(fā)，愛因斯坦推導(dǎo)出和洛倫茲變從這兩條原理出發(fā)，愛因斯坦推導(dǎo)出和洛倫茲變換完全相同的時空坐標(biāo)變換式，并指出：時間和空間換完全相同的時空坐標(biāo)變換式，并指出：時間和空間

31、及其時間、空間和物質(zhì)運動是緊密聯(lián)系而不可分割的，及其時間、空間和物質(zhì)運動是緊密聯(lián)系而不可分割的，時鐘的快慢和量尺的長短都要受運動狀態(tài)的影響時鐘的快慢和量尺的長短都要受運動狀態(tài)的影響. .1. 1. 時間、空間和物質(zhì)運動三者緊密聯(lián)系，不可分割時間、空間和物質(zhì)運動三者緊密聯(lián)系，不可分割. .2. 2. 同時性是相對的，在一個慣性系中同時發(fā)生的兩同時性是相對的，在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，相對另一個慣性系不同時；反之，在一個慣個事件，相對另一個慣性系不同時；反之，在一個慣性系中不是同時發(fā)生的兩個事件，相對另一個慣性系性系中不是同時發(fā)生的兩個事件，相對另一個慣性系有可能同時有可能同時. .3. 3. 空間間隔與物體的運動有關(guān)，運動物體在運動方空間間隔與物體的運動有關(guān)，運動物體在運動方向上的長度發(fā)生縮短向上的長度發(fā)生縮短. .4. 4. 時間間隔與物體的運動有關(guān)，任何自然過程在相時間間隔與物體的運動有關(guān)，任何自然過程在相對其運動的慣性系中觀測與在相對其靜止的慣性系中對其運動的慣性系中觀測與在相對其靜止的慣性系中觀測相比，前者比后者的速度延緩觀測相比，前者比后者的速度延緩. . 在在K K系中不同地點同時發(fā)生的兩事件，它們的時空系中不同地點同時發(fā)生的兩事件，它們的時空坐標(biāo)為坐標(biāo)為事件事件 2 ),(222tzyx),(11