2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

狹義相對(duì)論基礎(chǔ)狹義相對(duì)論基礎(chǔ)經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)原理和時(shí)空觀一.經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理力學(xué)現(xiàn)象對(duì)所有慣性系，都遵循同樣的規(guī)律研究力學(xué)規(guī)律時(shí)，所有的慣性系都是等價(jià)的靜止勻速物塊兩者的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是相同的合外力F=0靜止勻速運(yùn)動(dòng)以車子為參照系以地球?yàn)閰⒄障祪蓚€(gè)參考系（約定系統(tǒng)）重合時(shí)，計(jì)時(shí)開(kāi)始。

如圖，S，S'相應(yīng)坐標(biāo)軸保持平行，X，X'

軸重合，S'

相對(duì)S以速度u沿軸作勻速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略相對(duì)性原理事件：

t

時(shí)刻，物體到達(dá)P

點(diǎn)伽利略變換伽利略相對(duì)性原理變換分量式速度變換正變換逆變換伽利略相對(duì)性原理加速度變換正逆慣性系在兩個(gè)慣性系中同一質(zhì)點(diǎn)在兩個(gè)不同慣性系中的加速度總是相同的。伽利略相對(duì)性原理速度變換牛頓力學(xué)中：相互作用是客觀的，力與參考系無(wú)關(guān)。質(zhì)量的測(cè)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。據(jù)伽利略變換伽利略相對(duì)性原理伽利略相對(duì)性原理宏觀低速物體的力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中形式相同或牛頓力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下形式不變或牛頓力學(xué)規(guī)律是伽利略不變式如：動(dòng)量守恒定律伽利略相對(duì)性原理?yè)?jù)伽利略變換，可得到經(jīng)典時(shí)空觀（1）同時(shí)的絕對(duì)性在同一參照系中，兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生據(jù)伽利略變換，在另一參照系中，在其他慣性系中，兩個(gè)事件也一定同時(shí)發(fā)生。同時(shí)的絕對(duì)性。2.經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀（2）時(shí)間間隔的測(cè)量是絕對(duì)的在同一參照系中，兩個(gè)事件先后發(fā)生，其間隔為在其他慣性系中，兩個(gè)事件的時(shí)間間隔不變。時(shí)間間隔的絕對(duì)性。據(jù)伽利略變換，在另一參照系中，（3）長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)性

當(dāng)桿的方向沿軸方向時(shí)，長(zhǎng)度是桿的兩端的坐標(biāo)差，但必須同時(shí)測(cè)量。靜止系中可不同時(shí)測(cè)經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀運(yùn)動(dòng)系中同時(shí)測(cè)運(yùn)動(dòng)系中不同時(shí)測(cè)靜止系中，桿的長(zhǎng)度為運(yùn)動(dòng)系中，桿的長(zhǎng)度為據(jù)伽利略變換長(zhǎng)度測(cè)量是絕對(duì)的?！?-2狹義相對(duì)論基本原理洛侖茲坐標(biāo)變換式1.狹義相對(duì)論的基本原理1)電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換2)光速c是常量——不論從哪個(gè)參考系中測(cè)量

邁克耳遜—莫雷（Michelson—Morleg）實(shí)驗(yàn)以伽利略變換為基礎(chǔ)來(lái)觀測(cè)地球上各個(gè)方上光速的差異。由于地球自轉(zhuǎn)，據(jù)伽利略變換，地球上各個(gè)方向上光速是不同的，在隨地球公轉(zhuǎn)的干涉儀中應(yīng)可觀測(cè)到條紋的移動(dòng)。

邁克耳遜—莫雷實(shí)驗(yàn)沒(méi)有觀測(cè)到預(yù)期的條紋移動(dòng)，稱為零結(jié)果，說(shuō)明光速不變。牛頓力學(xué)的困難

愛(ài)因斯坦提出：（1）一切物理規(guī)律在任何慣性系中形式相同

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相對(duì)性原理（2）光在真空中的速度與發(fā)射體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)

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光速不變?cè)?)愛(ài)因斯坦的理論