《大学物理》课程PPT教学课件：第十八章 相对论（18.1）伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 伽利略变换式经典力学的相对性原理 相对于不同的参考系,经典力学定律的形式是 完全一样的吗? 牛顿力学的回答: 对于任何惯性参照系,牛顿力学的规律都具有 相同的形式.这就是经典力学的相对性原理

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理 对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有 相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 . 相对于不同的参考系 , 经典力学定律的形式是 完全一样的吗 ？ 牛顿力学的回答:

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 伽利略变换 S 当t=t"=0时 P(x, y, z) x,y2,z") O与O'重合 ut 位置坐标变换公式 x=x-vt 经典力学认为:1)空间的 量度是绝对的,与参考系无关; z=2 2)时间的量度也是绝对的,与 参考系无关

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 伽利略变换 当 t  t'  0 时 o 与 o'重合 x'  x  vt y'  y z'  z t'  t 位置坐标变换公式 经典力学认为：1）空间的 量度是绝对的，与参考系无关； 2）时间的量度也是绝对的，与 参考系无关 . x x' y y' v  o o' z z' s s' * ( ' , ' , ') ( , , ) x y z P x y z x vt x' z z' y y

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 伽利略速度变换公式 S S =-0 y (',, 2) ut X 加速度变换公式 F=ma <> F=ma 在两相互作匀速直线运动的惯性 a=a-系中,牛顿运动定律具有相同的形式

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 z z a'  a y y a'  a a x  ax ' 加速度变换公式 a a '    F ma    F ma'     v x x u' u y y u'  u u z  uz ' 伽利略速度变换公式 在两相互作匀速直线运动的惯性 系中，牛顿运动定律具有相同的形式. x x' y y' v  o o' z z' s s' * ( ' , ' , ') ( , , ) x y z P x y z x vt x' z z' y y

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 注意 牛顿力学的相对性原理,在宏观、 低速的范围内,是与实验结果相一致 的 二经典力学的绝对时空观 相对于不同的参考系,长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念:时间和空间的量度和参考系无 关,长度和时间的测量是绝对的 牛顿的绝对时空观<→牛顿力学的相对性原理 实践已证明,绝对时空观是不正确的

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 相对于不同的参考系 , 长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无 关 , 长度和时间的测量是绝对的. 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 二 经典力学的绝对时空观 注 意 牛顿力学的相对性原理，在宏观、 低速的范围内，是与实验结果相一致 的 . 实践已证明 , 绝对时空观是不正确的

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 对于不同的惯性系,电磁现象基本规律的形式 是一样的吗? 真空中的光速c 2.998×103m/s 对于两个不同的 惯性参考系,光速满 S S 足伽利略变换吗? c'=c±?

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 对于不同的惯性系，电磁现象基本规律的形式 是一样的吗 ？ 真空中的光速 2.998 10 m/s 1 8 0 0      c 对于两个不同的 惯性参考系 , 光速满 足伽利略变换吗 ？ v?    c '  c  x x' y y' v  o o' z z' s s' c 

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 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(根据伽利略变换) 球投出前球投出后 △t C MC+ △t2= +0 △t,>△t 结果:观察者先看到投出后的球,后看到投出前的球

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 球 投 出 前 c  d c d t1  1 2  v t  t   c d t2 结果: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 到观察者所需要的时间. (根据伽利略变换) 球 投 出 后 v   c  v 

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 900多年前(公元1054年5月)一次著名的超新星 爆发,这次爆发的残骸形成了著名的金牛星座的蟹状 星云。北宋天文学家记载从公元1054年~1056年均能 用肉眼观察,特别是开始的23天,白天也能看见 当一颗恒星在发生超新星爆发时,它的外围物质向 四面八方飞散,即有些抛射物向着地球运动,现研究超 新星爆发过程中光线传播引起的疑问 物质飞散速度乙=1500km/s BWc=5000.年 一一一==

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 900 多年前（公元1054年5月）一次著名的超新星 爆发， 这次爆发的残骸形成了著名的金牛星座的蟹状 星云。北宋天文学家记载从公元 1054年 ~ 1056年均能 用肉眼观察, 特别是开始的 23 天, 白天也能看见 . 物质飞散速度 v 1500km/s c l = 5000 光年  v   c  A B 当一颗恒星在发生超新星爆发时, 它的外围物质向 四面八方飞散, 即有些抛射物向着地球运动, 现研究超 新星爆发过程中光线传播引起的疑问

18-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第十八章相对论 A点光线到达 B点光线到达 地球所需时间4 C+0 地球所需时间B 理论计算观察到超新性爆发的强光的时间持续约 △t=tB-t4≈25年 实际持续时间约为22个月,这怎么解释? 物质飞散速度乙=1500km/s ∧C+0 BWc=5000.年 一一一==

18 - 1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 实际持续时间约为 22 个月, 这怎么解释 ? t  tB  tA  25年 理论计算观察到超新性爆发的强光的时间持续约 c l = 5000 光年  v   c  物质飞散速度 v 1500km/s A B v  c l tA A 点光线到达 地球所需时间 c l tB  B 点光线到达 地球所需时间