《经典时空观与相对论时空观》教学.ppt

5.2 经典时空观与相对论时空观 1.惯性参考系： 凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系 2.伽利略相对性原理 对于所有的惯性系，力学规律都是相同的。 3.经典时空观（绝对时空观） 时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响 4.经典力学的几个基本结论 ①同时的绝对性 ②时间间隔的绝对性 ③空间距离的绝对性 四 经典时空观 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同，物体在空间移动这一概念也是相对的． 在不同参考系中观察物体的运动情况 5.经典时空观的困惑 当火车未动乘客行走时, 观察者认为乘客的速度为V2 V1 当火车以V1运动, 乘客行走时, 观察者认为乘客的速度为V2+ V1 光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾？ 但是实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的。 v 光速＝ 光速＝ 经典时空观认为 伽利略相对原理和电磁规律的矛盾促使人们思考下述问题： 绝对时空观的观念是不是需要修正？ 困惑 ？？？ 这个时候整个物理学界陷入 20世纪最伟大的科学家爱因斯坦对这个问题进行了深入研究，并在1905年发表了论文《论动体的电动力学》，在这篇论文里对上述问题作出了对整个物理学界乃至整个科学界都有变革意义的回答。 在这篇论文中，爱因斯坦提出了两个假设， 并在这两个假设的基础上构筑了狭义相对论力学。 爱因斯坦假设 1、相对性原理 物理学定律在所有的惯性系中都是一样的， 也就是说，物理学定律与惯性系的选择无关 2、光速不变原理 在任何惯性系中， 自由空间（真空）中的光速具有相同的量值 1、同时的相对性 五 相对论时空观 结论 （1）沿两惯性系相对运动方向发生的两个事件，在其中一个惯性系中表现同时发生，在另一惯性系中表现不同时发生。 （2）对不同参考系，同样两事件之间的时间间隔是不同的。 即：时间量度是相对的，并且与相对运动速度有关。 S′相对S系的速度越大，在S系测两事件的时间间隔就越长。 2.运动的时钟变慢 　　时钟相对于观察者静止时走得快，相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢了，运动速度越快，效果越明显，即运动着的时钟要变慢。 3.运动的尺子变短 v 　　一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大。相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度缩短，速度越快，缩得越短。即运动的尺子要缩短。 4.物体质量随速度的增大而增大 * * * * * * * *