东南大学：《大学物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十四章 相对论（14.1）伽利略变换式 牛顿的绝对时空观

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 伽利略变换式经典力学的相对性原理 (Galileo transformation Principle of relativity) 相对于不同参考系,经典力学定律形式完全一样吗? 伽利略变换式 S S S系相对于系以匀y--yl 速沿x轴运动,观察 P(x,y, z) 两参照系中同一事 (x,y3,z") ut 件的时空关系。 0时 X O与O'重合。 t= t 第十四章相对论 1/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 1/10 一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理 相对于不同参考系, 经典力学定律形式完全一样吗? (Galileo transformation & Principle of relativity) S’系相对于S系以匀 速沿x轴运动，观察 两参照系中同一事 件的时空关系。 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' 伽利略变换式 t t ' 0 O O    当 时， 与 重合。 t  t

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 坐标变换 速度变换加速度变换 Coordinate ocity Acceleration transformation transformation transformation x-ut x1z x x tl′=L 第十四章相对论 2/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 2/10 x x t y y z z t t               v 坐标变换 Coordinate transformation x x y y z z u u u u u u             v 速度变换 Velocity transformation x x y y z z a a a a a a            加速度变换 Acceleration transformation

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 a f=ma F=ma' 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 Each other for the two uniform linear motion in the inertial reference frame, Newton's laws of motion have the same form 对于任何惯性参照系,牛顿力学的规律都具有 相同的形式—经典力学的相对性原理 For any inertial frame of reference Newton's laws of mechanics have the same form-classical mechanics relativity principle 第十四章相对论 3/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 3/10 a a '    F ma    F ma'    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. 对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有 相同的形式 ——经典力学的相对性原理 . For any inertial frame of reference Newton's laws of mechanics have the same form - classical mechanics, relativity principle Each other for the two uniform linear motion in the inertial reference frame, Newton's laws of motion have the same form

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 经典力学的时空观 CThe viewpointspace and Timeof classical Mechanics) 相对于不同参考系,长度和时间测量结果是一样的吗? 绝对空间(4 bsolute space):空间与运动无关,空间 绝对静止空间的度量与惯性系无关绝对不变 Absolute space: the space has nothing to do with sport, space is absolutely static Metric space has nothing to do with the inertial system is absolutely unchanged 绝对时间(4 bsolute time):时间均匀流逝,与物质 运动无关,所有惯性系有统一的时间 Absolute time: time for uniform passage of time, and physical exercise has nothing to do, all inertial system has unity of time. 第十四章相对论 4/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 4/10 相对于不同参考系,长度和时间测量结果是一样的吗? 二 经典力学的时空观 (TheViewpointSpace and TimeofClassical Mechanics) 绝对空间(Absolute space):空间与运动无关,空间 绝对静止. 空间的度量与惯性系无关,绝对不变． 绝对时间(Absolute time): 时间均匀流逝,与物质 运动无关,所有惯性系有统一的时间. Absolute space: the space has nothing to do with sport, space is absolutely static. Metric space has nothing to do with the inertial system is absolutely unchanged Absolute time: time for uniform passage of time, and physical exercise has nothing to do, all inertial system has unity of time

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 牛顿的绝对时空观→牛顿力学的相对性原理 Nmn4bb→pmny echan 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,但在 高速运动情况下是不正确的 对电磁现象的研究表明:电磁现象所遵从的麦克 斯韦方程组不服从伽利略变换 Studies ofelectromagnetic phenomena show that: electromagnetic phenomenon to comply with the Maxwell's equations do not obey galilean transformation 第十四章相对论 5/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 5/10 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 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,但在 高速运动情况下是不正确的。 Newton's Absolute Space and Time Relativity principle of Newtonian mechanics Studies of electromagnetic phenomena show that : electromagnetic phenomenon to comply with the Maxwell's equations do not obey Galilean transformation. 对电磁现象的研究表明：电磁现象所遵从的麦克 斯韦方程组不服从伽利略变换

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 光速依赖于惯性参考系的选取吗? 真空中的光速c =298×10m/s sS—⑦ 对于两个不同的 C 惯性参考系,光速满 足伽利略变换吗? X一0 c!=c土? 第十四章相对论 6/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 6/10 真空中的光速c 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  光速依赖于惯性参考系的选取吗?

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 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 球 根投AWc 出 △t1 据伽利略变换 球 投OWM+ 出 △t2= 后 C+7 △1>△ 结果观察者先看到投出后的球后看到投出前的球 第十四章相对论 7/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 7/10 球 投 出 前 c  d c d t1  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 1 2 t t  v   c d t2 球 投 出 后 v   c v 

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 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 Mc+v Bw =5000光年 第十四章相对论 8/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 8/10 900 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

物理学 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 第五版 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=ta-t1≈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 L 5000光年 第十四章相对论 9/10

第十四章 相对论 物 第 理 五版 学 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 9/10 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

物理学 第五版 本章目录 选择进入下一节: 14-0教学基本要求 14-1伽利略变换式牛顿的绝对时空观 14-2迈克耳孙-莫雷实验 14-3狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式 14-4狭义相对论的时空观 14-6相对论性动量和能量 心加 第十四章相对论 10/10

第十四章 相对论 物理学 第五版 10/10 本章目录 14-0 教学基本要求 14-1 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观 14-2 迈克耳孙-莫雷实验 14-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式 14-4 狭义相对论的时空观 选择进入下一节： 14-6 相对论性动量和能量