爱因斯坦:Einstein现代时空的创始人第2章运动与时空§2.1相对性原理和变换§2.2狭义相对论的运动学效应§2.3相对论速度变换§2.4狭义相对论的质量能量§2.5广义相对论简介主要内容：牛顿的时空观爱因斯坦的时空观爱因斯坦的狭义相对论相对性问题的核心是：物理规律是客观存在的与参考系无关即参考系平权没有特殊的参考系归根结底是：认识论方法论的问题教育人们要脱离自我客观地看问题A君从哥白尼到爱因斯坦---参考系的选择学习本章的正确态度1)超越自我认识的局限2)自觉摆脱经验的束缚--以事实为依据明确本章研究的问题:在两个惯性系中考察同一物理事件相对论问题包括两个方面：1.物理规律与参考系无关－－相对性原理2.在两个参考系中对同一事件的描述形式不同之间存在一个变换关系－－－变换式变换式与相应的相对性原理相对应牛顿力学的相对性原理对应伽利略变换狭义相对性原理对应洛伦兹变换在基本观点明确的前提下重要的是变换式研究的问题是：t时刻质点运动到P点正变换速度变换与加速度变换正在两个惯性系中宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同二.狭义相对论的基本原理1.牛顿力学遇到的问题1)电磁场方程组不服从伽利略变换2)高速运动的粒子3)光速C迈克耳逊-莫雷的0结果2.爱因斯坦的狭义相对论基本假设光速不变与伽利略变换与伽利略的速度相加原理针锋相对2〕同步钟synchronizedclocks物理过程的时间间隔？在确定的参考系中存在一系列的同步钟3〕同时性的相对性---光速不变原理的直接结果以爱因斯坦火车为例Einsteintrain阐明Einsteintrain研究的问题两事件发生的时间间隔事件1、事件2不同时发生事件1、事件2不同时发生4.洛伦兹坐标变换洛伦兹坐标变换变换无意义解题的一般思路事件1或牛顿力学规律是伽利略不变式1)电磁场方程组不服从伽利略变换事件1A接收到信号Einstein的相对性理论是Newton理论的发展Einsteintrain阐明1相对性原理和变换之间存在一个变换关系－－－变换式当速度远远小于c时，以爱因斯坦火车为例变换式与相应的相对性原理相对应3相对论速度变换相对性原理、光速不变原理2〕光速不变原理：光在真空中的速度与发射体的运动状态无关，1)超越自我认识的局限牛顿的相对性原理与伽利略变换自洽从上述式子，可产生一个疑问：事件1：>力学相对性原理和伽利略变换必须用规律来表述万有引力定律：下：指向地心2)地面观察者测得小球由尾部至头部所需的时间事件2:小球飞到飞船头部与有关S'系描述的物理量是:事件1、事件2不同时发生标题：求S'系中尺上记号之间刻度值与伽利略的速度相加原理针锋相对或牛顿力学规律是伽利略不变式同时性的相对性是光速不变原理的直接结果实验室参考系定为S系狭义相对性原理在实验室参考系中应先开枪后中靶之间存在一个变换关系－－－变换式实验室参考系定为S系2)地面观察者测得小球由尾部至头部所需的时间2.会使用洛伦兹坐标变换做题例1(指导P.47.3)一宇宙飞船长为L'以速度u相对于地面作匀速直线运动有个小球从飞船的尾部运动到头部宇航员测得小球的速度为试求：1)宇航员测得小球由尾部至头部所需的时间2)地面观察者测得小球由尾部至头部所需的时间解：建坐标：飞船上建S'系地面上建S系在地面参考系中：由洛伦兹变换例2S系中有一根米尺固定在x轴上其两端各装一把手枪固定于S'系中的x'轴上有另一根长刻度尺当后者从前者旁边经过时S系观察者同时扳动两枪使子弹在S'系中的刻度尺上打出两个记号求:S'系的刻度尺上两记号之间的刻度值差(张三慧力学教材P.339第6.3题)已知S系中：两事件同时发生空间间隔S'系中看打记号不同时右边先打左边后打谢谢