高二物理競賽伽利略相對性原理＆伽利略變換課件

第四章狹義相對論基礎(chǔ)1提綱伽利略相對性原理和伽利略變換狹義相對論基本原理和洛侖茲變換狹義相對論的時(shí)空觀狹義相對論動(dòng)力學(xué)160018001700伽利略1564-1642………物理學(xué)關(guān)鍵概念的發(fā)展1900力學(xué)熱力學(xué)電磁學(xué)牛頓1642-1722麥克斯韋1831-1879

以牛頓力學(xué)和麥克斯韋電磁場理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)，到20世紀(jì)初，已經(jīng)取得了空前的成就。人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，已從宏觀低速物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律逐漸擴(kuò)展到高速傳播的電磁波（包括光波）的場物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。160018001700伽利略1564-1642………物理學(xué)關(guān)鍵概念的發(fā)展1900力學(xué)熱力學(xué)電磁學(xué)牛頓1642-1722麥克斯韋1831-1879

以牛頓力學(xué)和麥克斯韋電磁場理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)，到20世紀(jì)初，已經(jīng)取得了空前的成就。人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，已從宏觀低速物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律逐漸擴(kuò)展到高速傳播的電磁波（包括光波）的場物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2000相對論量子力學(xué)愛因斯坦1879-1955……相對論與量子力學(xué)的創(chuàng)立是20世紀(jì)最偉大的成就，這兩門學(xué)科構(gòu)成了近代物理學(xué)的基礎(chǔ)5*

系相對于系以勻速沿軸運(yùn)動(dòng)，觀察兩參照系中同一事件的時(shí)空關(guān)系。4.1伽利略相對性原理＆伽利略變換6*7速度變換公式*8加速度變換

在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中,牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有相同的形式.*討論2.在伽利略變換中t＝t意味著，不論在哪一個(gè)慣性系中，都有一個(gè)相同的絕對時(shí)間.這實(shí)際上是經(jīng)典力學(xué)隱含的一個(gè)基本假定.3.由伽利略加速度變換式可知質(zhì)點(diǎn)在兩個(gè)慣性系中的加速度相同，經(jīng)典力學(xué)中質(zhì)量m是恒量，牛頓定律對伽利略變換保持不變.同時(shí)由于力學(xué)各種守恒定律均為牛頓定律的推論，所以力學(xué)規(guī)律對伽利略變換是不變的，即力學(xué)規(guī)律對一切慣性系都是等價(jià)的.1.

伽利略變換說明了同一事件在兩個(gè)慣性系中時(shí)空坐標(biāo)之間的關(guān)系.10經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀絕對空間:空間與運(yùn)動(dòng)無關(guān),空間絕對靜止.空間的度量與慣性系無關(guān),絕對不變．絕對時(shí)間:時(shí)間均勻流逝,與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無關(guān),所有慣性系有統(tǒng)一的時(shí)間.11牛頓的絕對時(shí)空觀牛頓力學(xué)的相對性原理注意

牛頓力學(xué)的相對性原理,在宏觀、低速的范圍內(nèi),是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的.但在高速運(yùn)動(dòng)情況下則不適用.

光速C-----邁克耳遜-莫雷的0結(jié)果“以太(ether)”------光的傳播媒質(zhì)是“以太”論的觀點(diǎn)：假設(shè)整個(gè)宇宙都充滿著一種絕對靜止的特殊媒質(zhì)---“以太”。光波靠“以太”傳播，光相對于靜止的“以太”，傳播速度各向同性，恒為絕對速度為C,“以太”是優(yōu)于其它參考系的絕對參考系。光的波動(dòng)說“以太”為何物？地球相對“以太”的速度是多少？邁克爾遜-莫雷精密的光干涉實(shí)驗(yàn)----------“零”結(jié)果光相對地球的速度又是多少？邁-莫實(shí)驗(yàn)若能用實(shí)驗(yàn)證明光波對地球的相對運(yùn)動(dòng)符合上述規(guī)律，則地球?qū)Α耙蕴钡慕^對運(yùn)動(dòng)將被證實(shí)，“以太”觀點(diǎn)成立。u若在地球上固定一光源S按伽利略的速度合成法則，地球?qū)σ蕴慕^對運(yùn)動(dòng)必滿足：cu+v或ucv以太系以太風(fēng)邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)（尋“以太”失敗的著名實(shí)驗(yàn)）續(xù)6假如存在“以太”，的大小必定與傳播方向有關(guān)。u繞中心O轉(zhuǎn)動(dòng)干涉儀兩臂光程差必改變，干涉條紋必有移動(dòng)。轉(zhuǎn)過90°，兩臂取向互換，光程差改變達(dá)極大，條紋移動(dòng)量達(dá)極大若“以太”觀點(diǎn)成立，預(yù)期有0.4根條紋移動(dòng)量實(shí)測結(jié)果

經(jīng)過不同季節(jié)、不同時(shí)間的反復(fù)仔細(xì)觀測記錄，沒有發(fā)現(xiàn)預(yù)期的條紋移動(dòng)。在歷史上曾被稱為有關(guān)尋找“以太”著名的“零結(jié)果”。邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)（尋“以太”失敗的著名實(shí)驗(yàn)）v地球c光對以太v地球?qū)σ蕴鈱Φ厍騯s底盤1鏡2鏡玻片O11m臂長l=

590nm邁克耳孫干涉儀cv+cv2cv22cv2觀察記錄干涉條紋相