相对论第1讲-伽利略变换和经典时空观、洛仑兹变换.ppt
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1、相对论相对论第相对论第1 1讲讲伽伽利利略略变变换换和和经经典典时时空空观观、洛仑兹变换洛仑兹变换主要内容主要内容一一 牛顿相对性原理和伽利略变换牛顿相对性原理和伽利略变换二二 洛仑兹变换洛仑兹变换 一一 牛顿相对性原理和伽利略变换牛顿相对性原理和伽利略变换(一)一)牛顿的相对性原理与绝对时空观牛顿的相对性原理与绝对时空观 相对于不同的参考系相对于不同的参考系,经典力学定律的形式是经典力学定律的形式是完全一样的吗?完全一样的吗?相对于不同的参考系,长度和时相对于不同的参考系,长度和时间的测量结果是一样的吗?间的测量结果是一样的吗?对于任何惯性参考系对于任何惯性参考系,牛顿力学的规律都具有牛顿力
2、学的规律都具有相同的形式相同的形式.经典力学认为经典力学认为:空间的量度是绝对的,与参考系无关;时间的空间的量度是绝对的,与参考系无关;时间的量度也是绝对的,与参考系无关量度也是绝对的,与参考系无关.两两个个惯惯性性系系S和和S,分分别别建建有有坐坐标标系系 OXYZ 和和 O X Y Z,相相应应的的坐坐标标轴轴平平行行且且 X和和 X 轴轴共共线线;S 系系相相对对于于 S 系系以以速速度度 u 沿沿 X轴轴正正方方向向作作匀匀速速直直线线运运动动;当当 O 和和 O 重重合合时时,两两系系中中的的时时钟钟各各自自开开始始计计时时,即即 t=t=0;(二)(二)伽利略变换伽利略变换观察者分
3、别用相对观察者分别用相对本系统静止的尺子本系统静止的尺子和时钟测量同一事和时钟测量同一事件件 P 的空间坐标和的空间坐标和时间坐标时间坐标事件:事件:某时刻在空中某处发生的一件事情某时刻在空中某处发生的一件事情。约定系统:约定系统:OXYZSO X Y Z S P.1、两个基本概念、两个基本概念伽里略坐标变换:伽里略坐标变换:P(x,y,z,t)y z xo.S系系S 系系 或或 2、伽利略变换、伽利略变换速度变换式为速度变换式为 或或 加速度变换式为:加速度变换式为:自然界存在着相互独立且与物质运动无关的自然界存在着相互独立且与物质运动无关的绝对时间、绝对空间。绝对时间、绝对空间。3、经典时
4、空观、经典时空观(1)同时的绝对性:同时的绝对性:(2)时间测量的绝对性:时间测量的绝对性:(3)长度测量的绝对性:长度测量的绝对性:测量动杆的长度时,必须同时测量其两端测量动杆的长度时,必须同时测量其两端点的坐标。点的坐标。因此,所有惯性系都是等价的,没有一个惯性系因此,所有惯性系都是等价的,没有一个惯性系处于更优越的地位,不能通过在一个惯性系中所做的处于更优越的地位,不能通过在一个惯性系中所做的力学实验来确定该惯性系本身相对其它惯性系的运动力学实验来确定该惯性系本身相对其它惯性系的运动状态。状态。4、力学的相对性原理力学的相对性原理 力学定律在一切惯性系中都是相同的。力学定律在一切惯性系中
5、都是相同的。在一个惯性系中所做力学实验与在其它惯性系中在一个惯性系中所做力学实验与在其它惯性系中做力学实验的结果相同。做力学实验的结果相同。伽利略变换、经典时空观、绝对质量、力学相对伽利略变换、经典时空观、绝对质量、力学相对性原理是一致的!性原理是一致的!绝对质量:绝对质量:力与惯性系无关:力与惯性系无关:成立成立成立成立球球投投出出前前结果结果:观察者先看到投出后的球,后看到投出前的球观察者先看到投出后的球,后看到投出前的球.试计算球被投出前后的瞬间,球所发出的光波达试计算球被投出前后的瞬间,球所发出的光波达到观察者所需要的时间到观察者所需要的时间.(根据根据伽利略变换伽利略变换)球球投投出
6、出后后二二 洛仑兹变换洛仑兹变换 1光速不服从伽利略变换光速不服从伽利略变换 若若光光速速服服从从伽伽利利略略变变换换,必必然然存存在在一一个个特特殊殊的的参考系参考系 以太以太 通通过过电电磁磁现现象象可可以以找到它找到它!2狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 1)爱因斯坦相对性原理:物理定律在爱因斯坦相对性原理:物理定律在所有所有的的惯性系中都具有相同的表达形式惯性系中都具有相同的表达形式.2)光速不变原理:光速不变原理:真空中的光速是常量真空中的光速是常量c,它与光源或观察者的运动无关,即不依赖于惯性系它与光源或观察者的运动无关,即不依赖于惯性系的选择的选择.关键概念:相对性和不变
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- 相对论 伽利略 变换 经典 时空观 洛仑兹
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