相对论时空观和经典时空观的区别
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经典时空观与相对论时空观
经典时空观与相对论时空观
吴绍轩
海洋资源与环境一班 2220133807
【摘要】比较经典时空观与现代时空观的区别,阐述相对论时空观的主要思想。【关键词】时空观、经典时空观、相对论时空观、爱因斯坦、牛顿
一、 经典时空观
经典力学认为时间和空间都是绝对的,同一个事件不同状态的人测量情况一样.
经典力学总结了低速物体的运动规律,它反映了牛顿的绝对时空观。绝对时空观认为时间和空间是两个独立的观念,彼此之间没有联系,分别具有绝对性。绝对时空观认为时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关,同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量(如坐标、速度)可通过伽利略变换而互相联系。这就是力学相对性原理:一切力学规律在伽利略变换下是不变的。
经典时空理论承认时间和空间的客观存在,牛顿认为时间和空间与物质及其运动无关。时间的坐标系和空间的坐标系是完全脱离物质而独立存在的,时间间隔与空间间隔在不同的惯性系中保持不变,即时间和空间观念与物质运动状态无关且时间和空间彼此无关,各自独立存在。
自十七世纪以来,牛顿力学不断发展并取得了巨大的成就,以牛顿力学为基础建立了天体力学、应用力学等等,从地面上的各种物体的运动,各种现代化交通工具的、及天体的运动,都服从牛顿
380841—狭义相对论时空观
希望对大家有所帮助
狭义相对论时空观380841班
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主讲内容一、 同时概 念的相 对性二、 长度缩 短效应
总述: 研究思 路
三、 时间膨胀 效应(动 钟变慢)
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本章的基本内容及研究思路狭义相对论产生的历史背景→狭义相对论的基本 原理→洛伦兹变换式→狭义相对论的主要结论(狭义相对
论的时空观) →广义相对论及主要结论。 狭义相对论的主要结论:同时的相对性、长度的 收缩、时间的延缓(时间膨胀)、动量与速度的关系、质 量与速度的关系、质能关系式和动量与能量的关系。 学习相对论,需要有丰富的想象力(抽象思维能 力和逻辑思维能力)!
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狭义相对论的历史背景
经典的时空观时间是绝对的,空间是绝对的,时间和空间是彼此独立, 没有任何联系。从而同时也是绝对的。
绝对空间是指长度的量度与参照系无关,绝对时间是指时间的 量度与参照系无关。同样两点的距离或同样的前后两个事件之间的时间间隔 无论在哪个惯性系中测量都是一样的,而且时间和空间是彼 此独立、没有任何联系的。
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1865年麦克斯韦(James Clark Maxwell)用以太 的弹性理论建立了一组电磁场方程并由此预言了电磁波的 存在,1888年赫兹(H.
广东东莞虎门中学高中物理 5.2《经典时空观与相对论时空观》教案
5.2 经典时空观与相对论时空观
(一)教学目标 1.知识与技能
(1)了解伽利略相对性原理,知道时空观与参考系的联系。
(2)了解经典时空观及其基本推论,知道牛顿引入绝对时空观的原因。
(3)了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论,知道相对论时空观对人们认识世界的影响。
(4)知道经典时空观与相对论时空观的主要区别。 2.过程与方法
(1)通过关于参考系和运动的“讨论与交流”,认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。 (2)解读并分析教材图5-2-1和图5-2-2,了解绝对时空观与实验事实的矛盾。 (3)通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程,学习创立科学理论的基本方法——“提出假设”。
(4)解读并分析教材图5-2-3和图5-2-4,通过“讨论与交流”理解同时的相对性. (5)对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别。
3.情感、态度与价值观
(1)通过“讨论与交流”活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达的能力和合作学习的精神。
(2)通过了解时空观的变革,从中认识物
广东东莞虎门中学高中物理 5.2《经典时空观与相对论时空观》教案
5.2 经典时空观与相对论时空观
(一)教学目标 1.知识与技能
(1)了解伽利略相对性原理,知道时空观与参考系的联系。
(2)了解经典时空观及其基本推论,知道牛顿引入绝对时空观的原因。
(3)了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论,知道相对论时空观对人们认识世界的影响。
(4)知道经典时空观与相对论时空观的主要区别。 2.过程与方法
(1)通过关于参考系和运动的“讨论与交流”,认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。 (2)解读并分析教材图5-2-1和图5-2-2,了解绝对时空观与实验事实的矛盾。 (3)通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程,学习创立科学理论的基本方法——“提出假设”。
(4)解读并分析教材图5-2-3和图5-2-4,通过“讨论与交流”理解同时的相对性. (5)对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别。
3.情感、态度与价值观
(1)通过“讨论与交流”活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达的能力和合作学习的精神。
(2)通过了解时空观的变革,从中认识物
3狭义相对论的时空观
4.3 狭义相对论的时空观
4.3.1 同时的相对性
光速相对于所有惯性系中的观测者以不变的速率传播,其惊人的结果是:时间一定是相对的。
1 “同时”的定义
设A、B两处发生两个事件,在事件发生的同时,发出两光信号,若在A、B的中心点同时收到两光信号,则A、B两事件是同时发生的。这就是用光前进的路程来测量时间,而这样定义的理由就是光速不变,这样的定义适用于一切惯性系。 2 爱因斯坦理想的 “火车对钟实验”
设有一列火车相对于站台以匀速向右运动,站台上的观测者测得当列车的首尾两点与站台上的A,B两点重合时,站台上的A,B两点同时发出一个闪光,所谓“同时”,就是两闪光同时传到站台上的中心点C。但对于列车来说,由于它向右行驶,车上的中点先接到来自车头方(即站台上的A点)的闪光,后接到来自车尾方(即站台的B点)的闪光。于是对于列车上中点的观察者来说,A点的闪光早于B点。就是说,对于站台参照系是同时的事件,对于列车参照系就不是同时的,即事件的同时性是相对的。
在一个惯性系中的两个同时事件,在另一个惯性系中观测不是同时的,这是时空均匀性和光速不变原理的一个直接结果。 3 同时的相对性
设在惯性系S中,在
高二物理:6.1《经典时空观与相对论时空观》学案(教科版选修3-4)
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§5.2 经典时空观与相对论时空观
【学习目标】
知识与技能:
1、了解伽利略相对性原理,知道时空观与参考系的联系.
2、了解经典时空观及其基本推论,知道牛顿引入绝对时空观的原因.
3、了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论,知道相对论时空观对人们认识世界的影响.
4、知道经典时空观与相对论时空观的主要区别.
过程与方法:
1、通过关于参考系和运动的“讨论与交流”,认识惯性系的概念与伽利略相对性原理.
2、解读并分析教材图5-2-1和图5-2-2,了解绝对时空观与实验事实的矛盾.
3、通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程,学习创立科学理论的基本方法——“提出假设”.
4、解读并分析教材图5-2-3和图5-2-4,通过“讨论与交流”理解同时的相对性.
5、对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别.
情感、态度与价值观:
1、通过“讨论与交流”活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达的能力和合作学习的精神.
2、通过了解时空观的变革,从中认识物理学的发展和变革,体会相对论对人类认识世界的影响,感受物理学的发展对推动社会的作用.
【学习重点】
第4章 狭义相对论时空观习题解答
1
习 题
4-1 一辆高速车以0.8c的速率运动。地上有一系列的同步钟,当经过地面上的一台钟时,驾驶员注意到它的指针在t?0,他即刻把自己的钟拨到t'?0。行驶了一段距离后,他自己的钟指到6 us时,驾驶员看地面上另一台钟。问这个钟的读数是多少? 【解】?t??t01?u/c22?6?s1?(0.8c/c)2?10(?s)
所以地面上第二个钟的读数为
t?t'??t?10(?s)
4-2 在某惯性参考系S中,两事件发生在同一地点而时间间隔为4 s,另一惯性参考系S′ 以速度u?0.6c相对于S系运动,问在S′ 系中测得的两个事件的时间间隔和空间间隔各是多少?
【解】已知原时?t?4(s),则测时
?t'??t1?u/c22?4s1?0.6,得:
2?5(s)
由洛伦兹坐标变换x'?x?ut1?u/c?22?x'?x2'?x1'?
x0?ut11?u2/c2x0?ut21?u2/c2?u?t1?u2/c2?9.0?108(m)
4-3 S系中测得两个事件的时空坐标是x1=6×104 m,y1=z1=0,t1=2×10-4 s和x2=12×104 m,y2=z2=0,t2=1×10-4 s。如果S′ 系测得这两个事件同时发
11时空观的嬗变及其当代意义_韩宝华
摘 要
时空观是人们对时间和空间的根本看法和观点。人们对时空问题的思考,随实践活动的发展经历了漫长的演变过程。客体时空观把时间看作是与人的活动无关的无限推移,同时割断空间与人类实践的联系,抹杀了人的实践对时空的影响;主体时空观把时空视为人的先天固有的认识形式,丢弃了时空的客观本性。现代科学技术的发展表明,时间和空间与人的实践息息相关。历史唯物主义认为,时间和空间与人的自由紧密相连。从人的实践维度出发,探索时空问题的本性,对于思考人的自由问题具有重要意义。
本文以对时空观的历史考察为主线,旨在说明单纯从主体出发或客体着眼,都不能合理说明时空问题的本性,都会导致时空观与人的自由问题分离。只有从哲学高度上把人的时空存在与自由存在视为一个生命整体,才能达到对主体的关照。自然时空观与哲学时空观的趋向统一,启示我们超越传统哲学的本体论的思维模式,把理论问题还原于实践,通过研究技术时代人的实践方式变革实际带来的时空观念变化,运用马克思的实践时空观对当今人类面临的技术理性困境进行解读,解开其带给人类的精神困惑,为促进个人的自由与全面发展服务。
文章分为三章:
第一章:对传统时空观的历史演变进行梳理,重在展现人类对时空研究的思维方式转变过程,古希腊的时空观念把时空当作
18-1 伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观
18 - 1 伽利略变换式
牛顿的绝对时空观
第十八章 相对论
一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理 相对于不同的参考系 , 经典力学定律的形式是 完全一样的吗 ? 牛顿力学的回答:
对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 .
18 - 1 伽利略变换式
牛顿的绝对时空观
第十八章 相对论
伽利略变换
s yyo
s'
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当
t t' 0
时
y'
vx'x
*
P ( x, y , z ) ( x' , y ' , z ' )
o 与 o'重合位置坐标变换公式
vto' z' z'
x' x vt
z z
x' x
z' zt' t
y' y
经典力学认为:1)空间的 量度是绝对的,与参考系无关; 2)时间的量度也是绝对的,与 参考系无关 .
18 - 1 伽利略变换式
牛顿的绝对时空观
第十八章 相对论
伽利略速度变换公式
u'x ux v u' y u y u'z uz加速度变换公式
y sy
s'
y'
y'
vx'x
*
P ( x, y , z ) ( x' , y ' , z ' )
a' x a x
a' y a ya' z a z
a a ' F ma ' F
11时空观的嬗变及其当代意义_韩宝华
摘 要
时空观是人们对时间和空间的根本看法和观点。人们对时空问题的思考,随实践活动的发展经历了漫长的演变过程。客体时空观把时间看作是与人的活动无关的无限推移,同时割断空间与人类实践的联系,抹杀了人的实践对时空的影响;主体时空观把时空视为人的先天固有的认识形式,丢弃了时空的客观本性。现代科学技术的发展表明,时间和空间与人的实践息息相关。历史唯物主义认为,时间和空间与人的自由紧密相连。从人的实践维度出发,探索时空问题的本性,对于思考人的自由问题具有重要意义。
本文以对时空观的历史考察为主线,旨在说明单纯从主体出发或客体着眼,都不能合理说明时空问题的本性,都会导致时空观与人的自由问题分离。只有从哲学高度上把人的时空存在与自由存在视为一个生命整体,才能达到对主体的关照。自然时空观与哲学时空观的趋向统一,启示我们超越传统哲学的本体论的思维模式,把理论问题还原于实践,通过研究技术时代人的实践方式变革实际带来的时空观念变化,运用马克思的实践时空观对当今人类面临的技术理性困境进行解读,解开其带给人类的精神困惑,为促进个人的自由与全面发展服务。
文章分为三章:
第一章:对传统时空观的历史演变进行梳理,重在展现人类对时空研究的思维方式转变过程,古希腊的时空观念把时空当作