对称性与守恒定律自学报告

自学报告

第七章 对称性与守恒定律

一． 对称性思想方法的重要意义 1.对称性是科学理论必须具备的基本特征。

2.对称性体现了物理学简单、和谐、统一的审美原则。 3.对称性原理和方法为解决具体的物理问题带来了很多方便。 二．举例并解释物理定律的空间旋转对称性、空间 平移对称性、空间反射对称、时间平移对称性。

1. 物理定律的空间旋转对称性：指空间各个方向的物理性质相同，没有哪一个方向比其他方向更优越。例如：地球上不同纬度所测得的单摆周期相同。

2. 物理定律的空间平移对称性：空间各个位置的物理性质相同，没有哪一点比其余各点跟优越。例如：一条无限延长的直线沿自身方向平移的对称性。

3. 空间反射对称性：如果在镜像世界里物理现象不违反已知的物理定律，我们就说支配该过程的物理定律是镜像对称的。例如：人的左手和右手镜像对称，无论旋转或平移，均不能实现而之间的变换。

4. 物理定律的时间平移对称性：时间的均匀性，指无论过去、将来、现在，物理定律不随时间流逝发生变化，物理实验可以在不同时间重复。例如：一个静止或匀速直线运动的物体对任何时间间隔t的时间平移对称性。

三．举例阐述对称性原理 例如：抛物运动估计

过程条件：物体所受重力G，物体初速度V.

对称性：G与V决定一个铅直平面，体系运动的全部原因在此平面内，对给平面镜像反映对称。

结果：物体的轨道至少具有对上述铅直平面的镜像对称性，不可能像某个侧面倾斜。所以抛物运动一定在上述前铅直平面内运动。 四．从物理上进行说明动量，角动量，能量守恒定律各与什么时空对称性相关。

1.动量守恒定律与空间平移对称性相关 2．角动量守恒定律与空间旋转对称性相关。 3.能量守很定律与时间平移对称性相关。 五．对称性破却的含义

原来具有较高对称性的系统，其对称程度自发下降，出现不对称因素叫做对称性自发破缺。

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