牛顿相对性原理和伽利略变换

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3.经典力学时空观——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?
在两个惯性系中考察同一物理事件 1）同时是绝对的
两件事在同一参照系是同时发生的，则在另一个参照系也是同时的。
2）时间间隔的测量是绝对的
在同一地点发生的同一过程所经历的时间在不同参照系测量是一样的。
3）空间间隔的测量是绝对的 绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无 关 ,是相互独立的，长度和时间的测量是绝对的. 实践已证明 , 绝对时空观是不正确的.
世界物理年
1905年，爱因斯坦连续发表了5篇著名的文章。 这5篇著名的文章分布在三个主要领域， 第一是关于光量子假说。 第二部分的工作发表了两篇文章，提出了分子运 动论，从实验上证明了，至少从一个角度证明了 分子、原子的存在。 第三是非常重要的，第一篇文章是狭义相对论， 第二篇文章给出了现在原子能利用的主要理论基 础，也就是质量跟能量的等价性。
o
vt
o' z' z'
x' x
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伽利略速度变换公式
加速度变换公式
u'x ux v u' y u y u'z uz
a' x a x
a' y a y
a' z a z
a a' F ma
F ma '
在两相对做匀速直线运动的惯性 系中，牛顿运动定律具有相同的形式.
z z
o
vt
o' z' z'
x' x
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变换：同一事件在不同的坐标系中的时空坐标 之间的关系。
1.伽利略变换 位置坐标变换公式
x' x vt
y s
y
s'
y'
y'
z' z
t' t
y' y
v
x'
x
*
P( x, y, z, t ) ( x ', y ', z ', t )
z z
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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
1
0 0
2.998 10 m/s
8
对于两个不同的 惯性参考系 ,光速满 足伽利略变换吗 ？
s
o
y
s'
o' z'
y'
c ' c v?
v c
z
x' x
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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
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2.力学相对性原理——伽利略不变性
在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是相同 的，具有相同的数学表达形式。或者说，对于描述力学现 象的规律而言，所有惯性系是等价的。 意义： 它说明在一个惯性系中，只根据力学实验并不能确定 本系是静止还是作匀速直线运动。
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 .
理论特色：出于简单而归于 深奥.
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1921年度诺贝尔物理学奖终于授给了爱因斯坦。 这是科学圣殿对一位科学天才的正式承认，是科学和 真理对傲慢和偏见的胜利。这个胜利来得太不容易， 它姗姗来迟了16年。
天才物理学家—— 爱因斯坦发表了5篇 论文，从根本上改 变了物理学的面貌， 为相对论、量子理 论的发展作出了重 要贡献。联合国大 会通过决议确立 2005年为“世界物 理年”。
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§6.1 牛顿相对性原理和伽利略变换
在t =0时刻，物体在O 点, S,S' 系重合。t 时 刻，物体到达P点
百度文库
y s
y
s'
y'
y'
v
x'
x
*
P( x, y, z, t ) ( x ', y ', z ', t )
事件：某一时刻发 生在某点的事例 时空坐标： 在s 中为 x, y, z, t 事件在S中为 x, y, z, t
Albert Einstein ( 1879 – 1955 )
20世纪最伟大的物理学家, 于 1905年和1915年先后创立了狭义相 对论和广义相对论, 他于1905年提 出了光量子假设, 为此他于1921年 获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子 理论方面具有很多的重要的贡献 .
爱因斯坦的哲学观念：自然 界应当是和谐而简单的.
c
d
d t1 c
v cv
t1 t 2
d t2 cv
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结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.
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