西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿，上册）第二篇 实物的运动规律 第八章 相对论 §8.1 力学相对性原理、伽利略变换 §8.2 狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换

第二篇实物的运动规律 第八章相对论 本章共5讲

? 本章共5讲 第二篇 实物的运动规律 第八章 相对论

第八章相对论 物理书都充满了复杂的数学公式。可是思想及理念, 而非公式,才是每一物理理论的开端。 爱因斯坦(1879—1955)《物理学的进化》 学时: R 狭义相对论8 *广义相对论简介2

第八章 相对论 物理书都充满了复杂的数学公式。可是思想及理念， 而非公式，才是每一物理理论的开端。 －－爱因斯坦（1879 — 1955）《物理学的进化》 学时： 狭义相对论 8 *广义相对论简介 2

结构框图 力学相对性原理 伽利略 绝对时空观 变换 对称性扩展 狭义相对性原理洛仑兹狭义相对论时空观比 较 光速不变原理变换相对论动力学基础 1对称性扩展 广义相对性原理实验检验广义 相对论时空观 等效原理

比 较 广义相对论时空观 实验检验 伽利略 变换 洛仑兹 变换 绝对时空观 狭义相对论时空观 相对论动力学基础 力学相对性原理 狭义相对性原理 光速不变原理 对称性扩展 广义相对性原理 等效原理 对称性扩展 结构框图

重点: 狭义相对论的两条基本原理 洛仑兹坐标变换 狭义相对论时空观(“同时”的相对性、钟慢尺缩) 质速关系,质能关系,能量与动量关系 难点: 狭义相对论时空观 广义相对论的两条基本原理 时空的几何化,空间弯曲

难点： 重点： 狭义相对论的两条基本原理 洛仑兹坐标变换 狭义相对论时空观（“同时”的相对性、钟慢尺缩） 质速关系，质能关系，能量与动量关系 狭义相对论时空观 广义相对论的两条基本原理 时空的几何化，空间弯曲

前言:相对论产生的历史背景和物理基础 经典物理:伽利略时期—19世纪末 经过300年发展,到达全盛的“黄金时代 形成三大理论体系 1机械运动:以牛顿定律和万有引力定律为基础的 经典力学 2电磁运动:以麦克斯韦方程组为基础的经典电磁学 ●3.热运动:以热力学定律为基础的宏观理论(热力学) 以分子运动为基础的微观理论(统计物理学

前言：相对论产生的历史背景和物理基础 经典物理：伽利略时期 —— 19世纪末 经过300年发展，到达全盛的“黄金时代” 形成三大理论体系 1.机械运动：以牛顿定律和万有引力定律为基础的 经典力学 2.电磁运动： 以麦克斯韦方程组为基础的经典电磁学 3.热运动： 以热力学定律为基础的宏观理论(热力学) 以分子运动为基础的微观理论(统计物理学)

物理学家感到自豪而满足,两个事例: 在已经基本建成的科学大厦中,后辈物理学家只 要做一些零碎的修补工作就行了。也就是在测量数据 的小数点后面添加几位有效数字而已 开尔芬(1899年除夕) 理论物理实际上已经完成了,所有的微分方程都 已经解出,青年人不值得选择一种将来不会有任何发 展的事去做 约利致普朗克的信

物理学家感到自豪而满足，两个事例： 在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只 要做一些零碎的修补工作就行了。也就是在测量数据 的小数点后面添加几位有效数字而已。 ——开尔芬（1899年除夕） 理论物理实际上已经完成了，所有的微分方程都 已经解出，青年人不值得选择一种将来不会有任何发 展的事去做。 ——约利致普朗克的信

两朵乌云: 1.迈克尔孙一莫雷实验的“零结果 实验结果与理 2.黑体辐射的“紫外灾难” 论不符 三大发现: 1.电子:1894年,英国,汤姆孙 因气体导电理论获1906年诺贝尔物理奖 2.X射线:1895年,德国,伦琴 1901年获第一个诺贝尔物理奖 3.放射性:1896年,法国,贝克勒尔发现铀,居里夫 妇发现钋和镭,共同获得1903年诺贝尔物理奖 物理学还存在许多未知领域,有广阔的发展前景

三大发现： 1. 电子：1894年，英国，汤姆孙 因气体导电理论获1906年诺贝尔物理奖 2.X射线：1895年，德国，伦琴 1901年获第一个诺贝尔物理奖 3.放射性：1896年，法国，贝克勒尔发现铀，居里夫 妇发现钋和镭，共同获得1903年诺贝尔物理奖 物理学还存在许多未知领域，有广阔的发展前景。 两朵乌云： 1. 迈克尔孙 — 莫雷实验的“零结果” 2. 黑体辐射的“紫外灾难” 实验结果与理 论不符

两朵乌云暴风骤雨20世纪初物理学危机 物理学正在临产中,它孕育着的新理论将要诞生了。 列宁 新理论:相对论、量子力学, 深刻影响现代科技和人类生活 相对论的思想基础:对称性观念 物理规律不因人(参考系)而异,参考系变换应该 是物理定律的对称操作。 切惯性系对物理定律等价狭义相对论 惯性系和非惯性系对物理定律等价—广义相对论

两朵乌云——暴风骤雨——20世纪初物理学危机 物理学正在临产中，它孕育着的新理论将要诞生了。 —— 列宁 新理论：相对论、量子力学， 深刻影响现代科技和人类生活 相对论的思想基础：对称性观念 物理规律不因人（参考系）而异，参考系变换应该 是物理定律的对称操作。 一切惯性系对物理定律等价——狭义相对论 惯性系和非惯性系对物理定律等价——广义相对论

力学相对性原理 对称性 狭义相对性原理 扩展 广义相对性原理 相对论并不神秘 —需要摆脱日常生活(低速领城)经验的束缚 自觉地进行理性思维训练

相对论并不神秘 ——需要摆脱日常生活（低速领域）经验的束缚， 自觉地进行理性思维训练。 对称性 扩展 力学相对性原理 狭义相对性原理 广义相对性原理

§8.1力学相对性原理伽利略变换 力学相对性原理 力学定律在一切惯性系中数学形式不变 理解 体现对称性思想—对于描述力学视律而言,一切 惯性系彼此等价。 在一个惯性系中所做的任何力学实验,都不能判断 该惯性系相对于其它惯性系的运动。 一个参考系的描述变一参考系的描述 就操作

§8.1 力学相对性原理 伽利略变换 一.力学相对性原理 力学定律在一切惯性系中数学形式不变。 理解： • 体现对称性思想 —— 对于描述力学规律而言，一切 惯性系彼此等价。 • 在一个惯性系中所做的任何力学实验，都不能判断 该惯性系相对于其它惯性系的运动。 一个参考系的描述 另一参考系的描述 变换 或操作