2022-2023學年高二物理競賽課件：經(jīng)典力學的相對性原理

經(jīng)典力學的相對性原理

經(jīng)典力學的相對性原理2一、牛頓力學的成就和局限性1、把人類對整個自然界的認識推進到一個新水平,牛頓把天上運動和地上運動統(tǒng)一起來,實現(xiàn)了天上力學和地上力學的綜合,從力學證明了自然界的統(tǒng)一性.（天王星海王星）2、經(jīng)典力學的建立首次明確了一切自然科學理論應有的基本特征,標志著近代理論自然科學的誕生,也成為其他各門自然科學的基礎(chǔ)和典范.成就局限性

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

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。（廣義相對論）

3、牛頓運動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）

絕對空間，就其本質(zhì)來說，獨立于外界任何事物，總是始終如一和靜止不動的?！蹲匀徽軐W的數(shù)學原理》——牛頓絕對的，真正的和數(shù)學的時間自己流逝著，并由于它的本性而均勻地與任何外界對象無關(guān)的流逝著?！蹲匀徽軐W的數(shù)學原理》——牛頓牛頓的時空觀二經(jīng)典力學時空觀6絕對空間:空間與運動無關(guān),空間絕對靜止.空間的度量與慣性系無關(guān),絕對不變．絕對時間:時間均勻流逝,與物質(zhì)運動無關(guān),所有慣性系有統(tǒng)一的時間.經(jīng)典力學時空觀7*

系相對于系以勻速沿軸運動，觀察兩參照系中同一事件的時空關(guān)系。三、伽利略變換式8*則其后任意時刻有坐標變換關(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動，則a=0，有10四、伽利略（經(jīng)典力學）相對性原理經(jīng)典力學認為，任何參考系中，空間距離、時間間隔、物體質(zhì)量和相互作用都相同，是與參考系無關(guān)的絕對量；物體的位置、速度、動量和動能等則是與參考系有關(guān)的相對量。在所有參考系中，只有慣性系占有特殊地位，牛頓運動定律、能量、動量和角動量定理及其守恒定律只在慣性系中成立。11以牛頓運動定律為例，兩個相互做勻速運動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動的慣性系中,牛頓運動定律具有相同的形式。（等價）*12

牛頓力學的相對性原理,在宏觀、低速的范圍內(nèi),是與實驗結(jié)果相一致的.但在高速運動情況下是否適用，還需實驗的檢驗

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定律都等價。這就是伽利略（經(jīng)典力學）的相對性原理。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，光速只是相對于