高中物理中 相对论初步知识归纳总结

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高中物理知识点相对论问题

高中物理知识点相对论问题

高中物理知识点相对论问题相对论是物理学中的重要部分,它解释了时间、空间、质量和能量之间的关系。

虽然相对论通常被视为高级物理学中的概念,但在高中物理学中也有一些与相对论相关的基本知识点。

本文将讨论高中物理中的相对论问题,为学生进一步理解该科学原理提供指导。

1. 物体运动和光速相对论的核心是光速是不变的,无论光源相对于观察者的运动情况如何。

也就是说,光速的值是恒定不变的,即无论观察者以何种速度相对于光源移动,他们都将观察到相同的光速。

相对论还解释了运动物体的相对性。

观察者的速度和物体的速度是相对的,这意味着同一个物体的速度可能在两个不同的参考系中有两个不同的值。

例如,当两个人相对静止时,他们看到的互相的速度为零。

但如果其中一个人开始移动,另一个人也会看到他的速度增加。

这种相对性引出了相对论中的两种速度:矢量速度和标量速度。

矢量速度是相对于观察者的速度,而标量速度是相对于特定的参考系的速度。

2. 物体的质量和能量相对论中重要的概念是质量和能量的等价性。

相对论表明,质量和能量是相互转化的,而它们的总和在一个系统内是不变的。

这种等价关系由Einstein的著名方程E=mc²表示,其中E表示能量,m表示相对质量,c²表示光速的平方。

当物体以接近光速的速度运动时,它所具有的能量会增加,而它的质量也会增加。

这种质量增加被称为相对性质量增加,它们之间的关系由下式给出:m=m0/√(1-v²/c²)。

其中v是相对于观察者的速度,c是光速,m0是物体在相对静止状态下的质量。

这个公式说明了,在物体越来越接近光速时,它的质量也相应地增加。

3. 时间的相对性相对论还引入了时间的相对性的概念。

这种相对性表明,时间在不同的参考系中并不相同。

当两个人从不同的参考系中观察相同的事件时,他们将会看到截然不同的时间序列。

这是因为相对论中的相对运动会导致时间的变化,因为每个质点的相对时间被压缩或拉伸。

高中物理选修课件第五章相对论归纳与整理

高中物理选修课件第五章相对论归纳与整理

暗物质、暗能量问题探讨
暗物质
通过观测星系旋转速度等间接证据表明,宇宙中存在着大量不发光、不与电磁 波相互作用的物质,即暗物质。暗物质对于星系的形成和演化具有重要作用。
暗能量
观测发现宇宙膨胀正在加速,这表明存在一种具有负压强的能量——暗能量。 暗能量占据了宇宙中大部分能量密度,对于宇宙的演化具有决定性作用。
相对论在未来科技中的潜在应用
随着科技的不断发展,相对论可能在未来的某些领域发挥潜在作用,如高速交通、高精度 测量、新能源等领域。例如,利用相对论效应开发新的能源转换技术或提高测量精度等。
06
总结归纳与拓展延伸
关键知识点回顾总结
相对论的基本原理
时间膨胀与长度收缩
质能关系
爱因斯坦的相对论包括特殊相对论和 广义相对论。特殊相对论基于两个基 本原理——相对性原理和光速不变原 理,阐述了没有引力作用时的物理现 象。广义相对论则在特殊相对论的基 础上,引入了等效原理和广义协变原 理,描述了引力作用的物理现象。
质点在不同惯性参照系中表现
质点在不同惯性参照系中的表 现可以通过惯性参照系的变换
来描述。
01
惯性参照系变换
质点在不同惯性参照系中会出现 长度收缩、时间膨胀等相对论效
应。
02
物理现象
洛伦兹变换及其物理意义
洛伦兹变换
描述不同惯性参照系之间物理量变换关系的数学工具。
物理意义
洛伦兹变换是狭义相对论的基础,揭示了时空的相对性以及物理量在不同惯性参照系中的变换规律。通过洛伦兹 变换,可以推导出质点在不同惯性参照系中的速度、动量、能量等物理量的变换关系,从而深入理解狭义相对论 中质点的运动规律。
在相对论中,同时性不再是绝对的,而是 与观察者的运动状态有关。不同惯性参照 系中的观察者对于两个事件是否同时发生 可能会有不同的判断。

高中物理选修3-4相对论知识点

高中物理选修3-4相对论知识点

高中物理选修3-4相对论知识点相对论是物理选修3-4的重点内容,高中学生要了解哪些知识点?下面店铺给大家带来高中物理相对论知识点,希望对你有帮助。

高中物理相对论知识点一、狭义相对论的基本假设;狭义相对论时空观与经典时空观的区别爱因斯坦狭义相对性原理的两个基本假设:⑴狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理定律都是相同的。

⑵光速不变原理:在不同的惯性参考系中,真空中的光速都是相同的。

即光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。

相对论的时空观:经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观):时间和空间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间与时间之间没有任何联系。

相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观):空间和时间都与物质的运动状态有关。

相对论的时空观更具有普遍性,但是经典物理学作为相对论的特例,在宏观低速运动时仍将发挥作用。

二、同时的相对性、长度的相对性、质能关系时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性:指两个事件,在一个惯性系中观察是同时的,但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。

2.长度的相对性:指相对于观察者运动的物体,在其运动方向的长度,总是小于物体静止时的长度。

而在垂直于运动方向上,其长度保持不变。

长度收缩公式:3.时间间隔的相对性:指某两个事件在不同的惯性系中观察,它们发生的时间间隔是不同的。

高中物理选修3-4知识点1、机械振动:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动,叫做机械振动。

机械振动产生的条件是:①回复力不为零;②阻力很小。

使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力,回复力属于效果力,在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。

2、简谐振动:在机械振动中最简单的一种理想化的振动。

对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解:①物体在跟位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动,叫做简谐振动。

②物体的振动参量,随时间按正弦或余弦规律变化的振动,叫做简谐振动。

高三物理相对性知识点归纳

高三物理相对性知识点归纳

高三物理相对性知识点归纳在高中物理中,相对性是一个重要的概念。

相对性原理最早由爱因斯坦提出,它指出物理现象在不同的参考系下可以有不同的观测结果。

相对性的概念和原理为我们理解宇宙的运行提供了一个新的视角。

下面将会对高三物理中与相对性相关的知识点进行归纳和总结。

1. 相对运动相对性原理告诉我们,物体的运动状态是相对的。

也就是说,如果没有其他的参照物,我们无法判断一个物体是静止的还是运动的。

我们通常会选择地球作为参考系,因为我们生活在地球上,它相对于我们是静止的。

2. 相对运动的速度叠加原理当两个物体在同一参考系下运动时,它们的速度叠加遵循相对性的原则。

即两个物体的速度矢量相加,得到的结果是它们之间相对运动的速度。

例如,如果一个人以10米/秒的速度向前走,而他正在坐在以5米/秒的速度向前开的火车上,那么在地面上看,他的速度是15米/秒。

3. 光速不变原理根据相对性原理和实验观测结果,爱因斯坦提出了光速不变的原理。

即无论光源是静止的还是运动的,光的传播速度在真空中的数值都是恒定的,等于299792458米/秒。

这也是相对论的基础。

4. 狭义相对论狭义相对论是相对论的一个分支,主要研究高速运动的物体。

它主要有以下几个重要的结果:4.1 时间膨胀:根据狭义相对论的结果,快速运动的物体会经历时间的膨胀,即在静止参考系中的时间流逝得更快。

这就是为什么在航天员到达地球后,他们的时间比地球上的时间要少一些。

4.2 空间收缩:根据狭义相对论,当一个物体以接近光速运动时,会对其运动方向上的空间产生收缩。

这就是为什么当一个物体以接近光速的速度运动时,它在静止参考系中的长度会变短。

4.3 质能关系:根据爱因斯坦的质能关系公式E=mc^2 (其中E 为能量,m为物体的质量,c为光速),质量可以看作是能量的一种形式。

这个公式为我们理解核能和物质转化提供了理论基础。

5. 弯曲时空根据广义相对论,大质量物体会弯曲周围的时空,从而影响光线的传播路径。

高中物理相对论重点知识大全

高中物理相对论重点知识大全

高中物理相对论重点知识大全相对论是物理学中的一门重要分支,揭示了高速运动物体的规律和性质。

在高中物理学习中,相对论是一个重要且复杂的知识点,本文将从相对论的基本概念、洛伦兹变换、时间膨胀和长度收缩等方面进行详细介绍,帮助同学们深入理解相对论知识。

相对论的基本概念相对论是由爱因斯坦在1905年提出的物理学理论,对于描述高速运动的物体的运动规律起着至关重要的作用。

相对论的基本概念是:物理规律在所有参考系中都是相同的,即不同的观察者在不同的参考系中看到的物理现象是一致的。

这一思想颠覆了牛顿力学的绝对性,开创了一种全新的物理学理论。

洛伦兹变换洛伦兹变换是相对论中最基本的数学公式,用来描述不同参考系之间的坐标变换规律。

在相对论中,时间和空间不再是绝对的,会随着观察者的运动状态而发生变化。

洛伦兹变换的公式包括时间变换和空间变换两部分,通过这些变换公式可以准确地描述高速运动物体之间的时空关系。

时间膨胀与长度收缩相对论的一个重要结论是时间膨胀和长度收缩效应。

时间膨胀指的是高速运动的物体在观察者看来时间似乎变慢,时间变得相对于静止参考系的观察者来说会变长。

长度收缩则是说高速运动的物体在观察者看来长度似乎变短,长度相对于静止参考系的观察者来说会缩短。

这两个效应在相对论中有着重要的应用,影响着高速运动物体的测量和观察。

引力与相对论相对论还揭示了引力与时空的关系。

根据相对论的理论,质量会影响时空的弯曲,而时空的弯曲又会影响物体运动的轨迹和速度。

爱因斯坦通过广义相对论的理论,成功预言了黑洞的存在,并对引力波的传播规律进行了详细研究。

这些概念在现代天体物理学和宇宙学中有着广泛的应用。

相对论在高中物理学习中扮演着重要的角色,通过对相对论基本概念、洛伦兹变换、时间膨胀和长度收缩等内容的深入了解,可以更好地理解高速运动物体的运动规律和性质。

相对论的理论虽然复杂,但却是现代物理学的重要组成部分,对于拓展学生的科学视野和思维方式有着重要的意义。

高三物理相对性知识点

高三物理相对性知识点

高三物理相对性知识点相对性是物理学中一个基础且重要的概念,它描述了物体运动和观察者之间的相对关系。

本文将介绍高三物理中的相对性知识点,包括时间相对性、空间相对性以及相对论速度。

一、时间相对性时间相对性是指不同观察者相对于同一个事件所测得的时间间隔可能不同。

根据相对论的理论,时间会随着运动的速度而发生变化。

具体来说,当一个物体高速运动时,它的时间会变慢,这被称为时间膨胀效应。

而相对静止的物体在时间上则不会发生明显的变化。

例如,考虑一个太空飞船以接近光速的速度飞行,其中一名宇航员在飞船上航行了一段时间后返回地球。

当他回到地球时,他会发现地球上的时间比他在飞船上感觉的时间要快,这就是时间相对性的一个典型例子。

二、空间相对性空间相对性是指不同观察者对于同一个物体的空间距离会有不同的测量结果。

相对论认为空间的尺度会随着运动的速度而发生变化。

当物体以接近光速的速度运动时,它的长度会缩短,这被称为长度收缩效应。

举个例子,假设有一个光源和一个观察者,光源向观察者发射光束。

当观察者以接近光速的速度追逐光束时,他会发现光束的长度会变短,这是由于观察者的运动导致空间相对性引起的。

三、相对论速度相对论速度是指要考虑时间和空间相对性后得到的速度。

在相对论中,速度的相加不是简单地进行代数和运算,而是需要使用相对论速度叠加公式。

该公式将速度的相对性考虑进去,以确保计算的准确性。

相对论速度叠加公式的一般形式为:v' = (v1 + v2) / (1 + v1v2/c^2)其中,v'为相对论速度,v1和v2分别为第一个和第二个物体的速度,c为光速。

这种相对论速度的计算方式可以帮助我们更准确地描述高速运动物体之间的相对运动,并且避免了速度相加产生的错误结果。

总结:相对性是高三物理中的一个重要知识点,涉及时间相对性、空间相对性以及相对论速度。

时间相对性描述了物体运动速度与时间之间的关系,空间相对性则涉及物体运动速度与距离之间的关系。

高三物理相对性知识点汇总

高三物理相对性知识点汇总

高三物理相对性知识点汇总相对性知识点汇总相对性是物理学中的重要概念,涉及到物体在不同惯性参照系中运动时,时间、空间的变化以及相对速度等方面的规律。

在高三物理学习中,相对性是一个重要的考点,本文将对高三物理学习中的相对性知识点进行汇总和总结。

1. 相对性原理相对性原理是相对性理论的基础,包括了狭义相对论和广义相对论两个方面。

狭义相对论的相对性原理指出:物理定律在所有惯性参照系中都成立;光在真空中的传播速度是一个恒定值。

广义相对论的相对性原理则扩展了狭义相对论的观点,认为引力和惯性可以互相作用。

2. 时间的相对性根据相对性原理,时间也具有相对性。

在运动参照系中,时间的流逝的快慢是与观察者的速度相关的。

著名的双生子悖论就是基于时间的相对性而提出的。

3. 空间的相对性空间的相对性让我们重新审视了传统的空间观念。

在相对论的框架下,空间的长度在不同参照系中也会有所变化。

同时,空间也与时间有关,构成了四维时空的概念。

4. 相对速度相对速度是物体之间相对运动的速度。

在相对论中,相对速度的计算需要考虑到运动参照系的运动。

根据相对论的相加速度规则,两个物体的相对速度不等于两个物体的速度之差,而是由相对速度的平均值计算得出。

5. 等效原理等效原理指出,处于匀强重力场中的观察者无法通过实验来区分是否处于自由下落的状态。

等效原理是广义相对论的基础,揭示了重力与惯性的等价性。

6. 弯曲时空广义相对论认为,质量和能量会弯曲时空。

质量越大、能量越高的物体会引起时空的弯曲,其他物质体在其周围会受到引力作用。

这正是引力产生的原因。

7. 光的相对性根据相对性原理,光的传播速度在不同参照系中是恒定不变的。

光的传播不受外部参照系的影响,而光速被认为是宇宙的极限速度。

8. 红移和蓝移红移和蓝移是相对论中的一个重要现象。

当光源和观察者相对运动时,光的频率会发生变化。

如果观察者与光源相向运动,则观察到的光会出现蓝移,频率增高;反之,则观察到的光会出现红移,频率减低。

高中物理必修二第8章-牛顿运动定律的局限性和相对论初步-知识点

高中物理必修二第8章-牛顿运动定律的局限性和相对论初步-知识点

高中物理必修二第8章-牛顿运动定律的局限性和相对论初步-知识点1、牛顿力学的基础:①牛顿三大定律,②万有引力定律。

牛顿力学存在局限性,在低速、宏观、弱引力场情况下,是非常准确的,但超过这个范围就不再适用,即在高速、微观、强引力场情况下,不再适用。

2、量子力学能够正确描述原子、质子及电子等微观粒子的性质和状态。

3、狭义相对性的基本原理。

①相对性原理:物理规律包括电磁规律,在所有惯性系中具有相同的形式。

②光速不变原理:真空中的光速在所有惯性系中都是相同的,与光源和观测者的速度无关。

③同时的相对性:在一个参考系中同时发生的事件,在另一个参考系中不再同时。

④时间膨胀(钟慢效应):在惯性系中,运动的钟比静止的钟走得慢。

⑤长度收缩(尺缩效应):物体沿运动方向的长度会缩短。

⑥相对论性力学中,质量mm是运动质量,m0是静止质量,物体的速度越大,相对的运动质量越大。

任何物体的速度都不可能≥光速。

⑦爱因斯坦质能关系:E=1mccν-= mc²。

即:一定质量的物质具有与之相当的一定的能量。

4、广义相对性的基本原理。

①等效原理:一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等效。

②广义相对性原理:物理规律,在任何参考系中都具有相同的形式。

③在广义相对论中,万有引力是时空变化的结果。

④在广义相对论中,引力场中的钟也会变慢,引力场越强,钟慢效应越明显。

⑤引力场发出的光被远处观测者接收时波长会变长,也就是会发生引力红移。

⑥质量的分布导致时空的弯曲,大质量分布的变化导致时空曲率的变化,这种变化会以波的形式以光速向外传播,就是引力波。

15、宇宙的起源和演化①哈勃定律:银河系外的绝大多数星系都在远离我们,离我们越远的星系,其退行速度越大,星系的退行速度与距离成正比。

②伽莫夫等人提出大爆炸宇宙学,大爆炸之后,时间才有了开端,空间随之膨胀。

③恒星的演化,分为诞生期,存在期和死亡期。

一个恒星的寿命取决于它的质量。

④恒星压力和引力达到平衡,处于稳定阶段,称之为主序星。

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高中物理竞赛原子物理学教程 第一讲 原子物理 第二讲相对论初步知识第二讲 相对论初步知识相对论是本世纪物理学的最伟大的成就之一,它标志着物理学的重大发展,使一些物理学的基本概念发生了深刻的变革。

狭义相对论提出了新的时空观,建立了高速运动物体的力学规律,揭露了质量和能量的内在联系,构成了近代物理学的两大支柱之一。

§2. 1 狭义相对论基本原理 2、1、1、伽利略相对性原理1632年,伽利略发表了《关于两种世界体系的对话》一书,作出了如下概述:相对任何惯性系,力学规律都具有相同的形式,换言之,在描述力学的规律上,一切惯性系都是等价的。

这一原理称为伽利略相对性原理,或经典力学的相对性系原理。

其中“惯性系”是指凡是牛顿运动定律成立的参照系。

2、1、2、狭义相对论的基本原理19世纪中叶,麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上,建立了完整的电磁理论,又称麦克斯韦电磁场方程组。

麦克斯韦电磁理论不但能够解释当时已知的电磁现象,而且预言了电磁波的存在,确认光是波长较短的电磁波,电磁波在真空中的传播速度为一常数,秒米/100.38⨯=c ,并很快为实验所证实。

从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的速度无关。

如果光波也和声波一样,是靠一种媒质(以太)传播的,那么光速相对于绝对静止的以太就应该是不变的。

科学家们为了寻找以太做了大量的实验,其中以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。

这个实验不但没能证明以太的存在,相反却宣判了以太的死刑,证明光速相对于地球是各向同性的。

但是这却与经典的运动学理论相矛盾。

爱因斯坦分析了物理学的发展,特别是电磁理论,摆脱了绝对时空观的束缚,科学地提出了两条假设,作为狭义相对论的两条基本原理:1、狭义相对论的相对性原理在所有的惯性系中,物理定律都具有相同的表达形式。

这条原理是力学相对性原理的推广,它不仅适用于力学定律,乃至适合电磁学,光学等所有物理定律。

狭义相对论的相对性原理表明物理学定律与惯性参照系的选择无关,或者说一切惯性系都是等价的,人们不论在哪个惯性系中做实验,都不能确定该惯性系是静止的,还是在作匀速直线运动。

2、光速不变原理在所有的惯性系中,测得真空中的光速都等于c ,与光源的运动无关。

迈克耳孙—莫雷实验是光速不变原理的有力的实验证明。

事件 任何一个现象称为一个事件。

物质运动可以看做一连串事件的发展过程,事件可以有各种具体内容,如开始讲演、火车到站、粒子衰变等,但它总是在一定的地点于一定时刻发生,因此我们用四个坐标(x ,y ,z ,t )代表一个事件。

间隔 设两事件(1111,,,t z y x )与(2222,,,t z y x ),我们定义这两事件的间隔为()()()()21221221221222z z y y x x t t cs-------=间隔不变性 设两事件在某一参考系中的时空坐标为(1111,,,t z y x )与(2222,,,t z y x ),其间隔为()()()()21221221221222z z y y x x t t cs-------=在另一参考系中观察这两事件的时空坐标为('1'1'1'1,,t z y x ,)与('2'2'2'2,,t z y x ,),其间隔为()()()()2'1'22'1'22'1'22'1'22'2z z y y x x t tcs-------=由光速不变性可得'22s s=这种关系称为间隔不变性。

它表示两事件的间隔不因参考系变换而改变。

它是相对论时空观的一个基本关系。

2、1、3、相对论的实验基础斐索实验 上世纪人们用“以太”理论来解释电磁现象,认为电磁场是一种充满整个空间的特殊介质——“以太”的运动状态。

麦克斯韦方程在相对以太静止的参考系中才精确成立,于是人们提出地球或其他运动物体是否带着以太运动?斐索实验(1851年)就是测定运动媒质的光速实验。

其实验装置如图2—1所示;光由光源L 射出后,经半透镜P 分为两束,一束透过P 到镜1M ,然后反射到2M ,再经镜3M 到P ,其中一部分透过P 到目镜T 。

另一束由P 反射后,经镜3M 、2M 和1M 再回到P 时,一部分被反射,亦到目镜T 。

光线传播途中置有水管,整个装置是固定于地球上的,当管中水不流动时,两光束经历的时间相等,因而到达目镜中无位相差。

当水管中的水流动时,两束光中一束顺水流传播,一束逆水流传播。

设水管的长度皆为l ,水的流速为v ,折射率为n ,光在水中的速度为n c。

设水完全带动以太,则光顺水的传播速度为vn c +,逆水为vnc-;若水完全不带动以太,光对装置的速度顺逆水均为n c;若部分被带动,令带动系数(曳引系数)为k ,则顺水为kvn c+,逆水为kvnc-,k 多少由实验测定,这时两束光到达目镜T 的时差为2422⎪⎭⎫ ⎝⎛≈+--=∆n c lkv kvn c l kvnc l tL图2-1-1斐索测量干涉现象的变化,测得n k 11-=,所以光在介质参考系中的传播速度为θcos 11v n n cu ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=式中θ是光线传播方向与介质运动方向间的夹角。

现在我们知道,匀速运动介质中的光速可由相对论的速度合成公式求得,设介质(水)相对实验室沿X 轴方向以速度v 运动,选's 系固定在介质上,在's 上观察,介质中的光速各方向都是n c,所以光相对实验室的速度u 为cn vv n c c vn c v n c u ++=⋅++=112⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈cn v v n c 1 2n v v n c -+≈ ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=211n v n c。

由此可知,由相对论的观点,根本不需要“以太”的假说,更谈不到曳引系数了。

迈克尔孙—莫来实验迈克尔孙—莫来于1887年利用灵敏的干涉仪,企图用光学方法测定地球的绝对运动。

实验时先使干涉仪的一臂与地球的运动方向平行,另一臂与地球的运动方向垂直。

按照经典的理论,在运动的系统中,光速应该各向不等,因而可看到干涉条纹。

再使整个仪器转过900,就应该发现条纹的移到,由条纹移动的总数,就可算出地球运动的速度v 。

迈克尔孙—莫来实验的装置如图2-1-2所示,使一束由光源S 射来的平行光,到达对光线倾斜450角的半镀银镜面M 上,被分成两束互相垂直的相干光。

其中透射部分沿2MM方向前进,被镜2M 反射回来,到M 上,再部分地反射后沿MT 进行;反射部分沿1MM 方行进行,被镜反射回来后再到达M 上,光线部分透过,也沿MT 进行。

这两束光在MT 方向上互相干涉。

而在T 处观察或摄影,由于2MM 臂沿着地球运动方向,臂1MM 垂直于地球运动方向,若2MM= 1MM =l ,地球的运动速度为v,则两束光回图2-1-2到M 点的时间差为2⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆c v c l t当仪器绕竖直轴旋转900角,使1MM 变为沿地球运动方向,2MM 垂直于地球运动方向,则两束光到达M 的时差为2'⎪⎭⎫⎝⎛-=∆c v c l t我们知道,当时间差的改变量是光波的一个周期1T 时,就引起一条干涉条纹的移动,所以,当仪器转动900后,在望远镜T 处看到的干涉条纹移动的总数为221'2cv lT t t N ⋅=∆-∆=∆λ,式中λ是波长,当l=11米,秒米秒,米/103/10384⨯=⨯=c v ,所用光波的波长米时,7109.5-⨯=λ则△N ≈0.4,这相当于在仪器旋转前为明条纹,旋转以后几乎变为暗条纹。

但是他们在实验中测得△N ≈1001,而且无论是在白天、夜晚以及一年中的所有季节进行实验,始终得到否定的结果,就是说光学的方法亦测不出所在参考系(地球)的运动状态。

§2、2 伽利略变换2、2、1 伽利略变换(1) 如图2-2-1所示,有两个惯性 系S 和'S , 它们对应的坐标轴相互平行,且当t ='t =0时,两系的坐标原点'O 与O 重合。

设'S 系相对于S 系沿x 轴正方向以速度u 运动。

同一质点P 在某一时刻在S 系中的时空坐标为(x,y,z,t),在S`系中的时空坐标为 (x’,y’,z’,t’)图2-2-1⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===-=t t zz y y ut x x '''' 即 t u r r -='或 (1) x=x '+ut ⎪⎩⎪⎨⎧==='''t t z z y y 即t u r r +='式(1)称为伽利略时空坐标变换公式。

(2)将式(1)中的空间坐标分别对时间求一次导数得:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧====-=-==zzy yx x v dt dz v v dt dy v u v u dt dx dt dx v ''''''即u v v -= ' 或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧======+=+==zzy y x x v dt dz dt dz v v dt dy dt dy v u v u dt dx dt dx v '''''1即u v v '+'= (2)式(2)称为伽利略速度变换公式。

(3)将式(2)再对时间求一次导数得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=='='=='='=='='z z zz y y y y x x xxa dt dv dt v d a a dt dv dt v d a a dtdv dt v d a 即a a ='⎪⎩⎪⎨⎧'='='=z z y y x x a a a a a a a a'= (3) 式(3)表明在伽利略变换下加速度保持不变。

式(3)称为伽利略加速度变换公式。

2、2、2 经典力学的时空观(1) t=t ',或Δt=Δt ' (4) (2) Δr '=212212212222)()()()()()(z z y y x x z y x -+-+-=∆+∆+∆,Δr '=212212212222)()()()()()(z z y y x x z y x -+-+-=∆+∆+∆。

因,,)()(1212121212y y y y x x ut x ut x x x -='-'-=---='-' r r z z z z ∆='∆-='-'所以,1212(5) 式(4)表明:在伽利略变换下,任何事件所经历的时间有绝对不变的量值,而与参照系的选择(或观测者的相对运动)无关。

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