大学物理2-5-第1章-狭义相对论时空观.ppt
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1、2023/2/211大大 学学 物物 理理University PhysicsUniversity Physics第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观相对论相对论相对论相对论狭义相对论(狭义相对论(19051905年)年)(Special Relativity,SR)广义相对论(广义相对论(19151915年)年)(General Relativity,GR)第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观本章主要讲解四个方面问题:本章主要讲解四个方面问题:1 1)伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力)伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学的时空观学的时空观 。2 2)
2、狭义相对论基本原理。)狭义相对论基本原理。3 3)洛仑兹坐标变换和速度变换。)洛仑兹坐标变换和速度变换。4 4)狭义相对论时空观。)狭义相对论时空观。第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学时空观伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学时空观伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学时空观伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学时空观1 1、伽利略坐标变换、伽利略坐标变换 设设惯惯性性系系K/(o x y z)沿沿公公共共的的X轴轴相相对对另另一一惯惯性性系系K(o x y z)以速度以速度 u 运动,运动,t=t=0 时,两个原点时,两个原点
3、 O 和和 O 重合。重合。第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观2 2、伽利略相对性原理(力学相对性原理)、伽利略相对性原理(力学相对性原理)力学定律在所有惯性系中都相同。力学定律在所有惯性系中都相同。力学定律在力学定律在伽利略变换伽利略变换下不变下不变第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观经典力学(牛顿力学)时空观是绝对的时空观经典力学(牛顿力学)时空观是绝对的时空观3 3、牛顿力学的时空观、牛顿力学的时空观第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观本章主要讲解四个方面问题:本章主要讲解四个方面问题:1 1)伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力)伽利
4、略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学的时空观学的时空观 。2 2)狭义相对论基本原理。)狭义相对论基本原理。3 3)洛仑兹坐标变换和速度变换。)洛仑兹坐标变换和速度变换。4 4)狭义相对论时空观。)狭义相对论时空观。第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观相相相相对对对对性性性性原原原原理理理理-任任任任何何何何物物物物理理理理定定定定律律律律在在在在所所所所有有有有惯惯惯惯性性性性系系系系中中中中都都都都有有有有相相相相同同同同的的的的表表表表示示示示形形形形式式式式,即即即即所所所所有有有有惯惯惯惯性性性性系系系系都都都都是等价的;平权的。是等价的;平权的。是等价的;平权的。是
5、等价的;平权的。爱爱因因斯斯坦坦的的相相对对性性原原理理和和伽伽利利略略相相对对性性原原理理在在思思想想上上是是基基本一致的,本一致的,是力学相对性原理的推广是力学相对性原理的推广。狭义相对论基本原理狭义相对论基本原理第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观光光光光速速速速不不不不变变变变原原原原理理理理-在在在在所所所所有有有有惯惯惯惯性性性性系系系系,真真真真空空空空中中中中的的的的光光光光速速速速都都都都相等,相等,相等,相等,c=310c=3108 8 m/s m/s。光速不变原理说明:真空中的光光速不变原理说明:真空中的光速与光源或观察者的运动无关,且在速与光源或观察者的
6、运动无关,且在各个方向上都相同,与参照系也无关,各个方向上都相同,与参照系也无关,是一个常量。是一个常量。这是和经典的速度变换公式(伽这是和经典的速度变换公式(伽利略变换)不相容的。若保持光速不利略变换)不相容的。若保持光速不变原理,就必须抛弃伽利略变换,也变原理,就必须抛弃伽利略变换,也就是必须抛弃绝对的时空观。就是必须抛弃绝对的时空观。爱爱因因斯斯坦坦由由上上述述两两个个基基本本假假设设出出发发,导导出出了了狭狭义义相相对对论论中中的的坐坐标标变变换换关关系系-洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换。第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观本章主要讲解四个方面问题:本章主要讲
7、解四个方面问题:1 1)伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力)伽利略坐标变换、力学相对性原理及牛顿力学的时空观学的时空观 。2 2)狭义相对论基本原理。)狭义相对论基本原理。3 3)洛仑兹坐标变换和速度变换。)洛仑兹坐标变换和速度变换。4 4)狭义相对论时空观。)狭义相对论时空观。第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观洛仑兹坐标变换洛仑兹坐标变换洛仑兹坐标变换洛仑兹坐标变换第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观相对论速度变换相对论速度变换由洛仑兹变换可得:由洛仑兹变换可得:第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观所以得所以得:或或第第 1 1 章章 狭
8、义相对论时空观狭义相对论时空观(2)(2)洛伦兹速度变换近似为伽利略速度变换洛伦兹速度变换近似为伽利略速度变换时时(3)(3)(3)(3)洛伦兹速度变换与光速不变原理相符洛伦兹速度变换与光速不变原理相符洛伦兹速度变换与光速不变原理相符洛伦兹速度变换与光速不变原理相符讨论讨论:(1)(1)物体相对不同参考系的速度不仅在相对运动方向物体相对不同参考系的速度不仅在相对运动方向上的分量不同上的分量不同,在垂直相对运动方向上的分量也不同。在垂直相对运动方向上的分量也不同。u c 时时,第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观第第 1 1 章章 狭义相对论时空观狭义相对论时空观【例例题题】地地
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- 大学物理 狭义相对论 时空观
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