2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理

經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理

經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理2一、牛頓力學(xué)的成就和局限性1、把人類對(duì)整個(gè)自然界的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到一個(gè)新水平,牛頓把天上運(yùn)動(dòng)和地上運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來,實(shí)現(xiàn)了天上力學(xué)和地上力學(xué)的綜合,從力學(xué)證明了自然界的統(tǒng)一性.（天王星海王星）2、經(jīng)典力學(xué)的建立首次明確了一切自然科學(xué)理論應(yīng)有的基本特征,標(biāo)志著近代理論自然科學(xué)的誕生,也成為其他各門自然科學(xué)的基礎(chǔ)和典范.成就局限性

1、電磁學(xué)方程在伽利略變換下形式發(fā)生變化，不滿足伽利略相對(duì)性原理。（狹義相對(duì)論）

2、牛頓萬有引力是超距相互作用，不符合近距作用的基本物理原則。（廣義相對(duì)論）

3、牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于微觀領(lǐng)域和能量不連續(xù)的現(xiàn)象。（量子力學(xué)）

絕對(duì)空間，就其本質(zhì)來說，獨(dú)立于外界任何事物，總是始終如一和靜止不動(dòng)的?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》——牛頓絕對(duì)的，真正的和數(shù)學(xué)的時(shí)間自己流逝著，并由于它的本性而均勻地與任何外界對(duì)象無關(guān)的流逝著?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》——牛頓牛頓的時(shí)空觀二經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀6絕對(duì)空間:空間與運(yùn)動(dòng)無關(guān),空間絕對(duì)靜止.空間的度量與慣性系無關(guān),絕對(duì)不變．絕對(duì)時(shí)間:時(shí)間均勻流逝,與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無關(guān),所有慣性系有統(tǒng)一的時(shí)間.經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀7*

系相對(duì)于系以勻速沿軸運(yùn)動(dòng)，觀察兩參照系中同一事件的時(shí)空關(guān)系。三、伽利略變換式8*則其后任意時(shí)刻有坐標(biāo)變換關(guān)系伽利略變換9速度變換公式*加速度變換公式如兩參考系相互作勻速運(yùn)動(dòng)，則a=0，有10四、伽利略（經(jīng)典力學(xué)）相對(duì)性原理經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，任何參考系中，空間距離、時(shí)間間隔、物體質(zhì)量和相互作用都相同，是與參考系無關(guān)的絕對(duì)量；物體的位置、速度、動(dòng)量和動(dòng)能等則是與參考系有關(guān)的相對(duì)量。在所有參考系中，只有慣性系占有特殊地位，牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量、動(dòng)量和角動(dòng)量定理及其守恒定律只在慣性系中成立。11以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為例，兩個(gè)相互做勻速運(yùn)動(dòng)的慣性系之間加速度變換關(guān)系為

在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中,牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有相同的形式。（等價(jià)）*12

牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理,在宏觀、低速的范圍內(nèi),是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的.但在高速運(yùn)動(dòng)情況下是否適用，還需實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)

牛頓定律在伽利略變換下保持形式不變，因而在一切慣性系中力學(xué)定律都等價(jià)。這就是伽利略（經(jīng)典力學(xué)）的相對(duì)性原理。13電磁現(xiàn)象的研究表明:真空中的光速是普適常數(shù)，與參考系無關(guān)；在伽利略變換下麥克斯韋方程形式會(huì)發(fā)生變化。結(jié)論：電磁現(xiàn)象所遵從的麥克斯韋方程組不服從伽利略相對(duì)性原理。兩種選擇：1、保留伽利略變換，光速是可變的，Maxwell方程只是適合“以太”參考系，光速只是相對(duì)于