§ 5-1 伽利略相对性原理 经典力学的时空观
爱因斯坦简介
发展了量子理论
创立了狭义相对论
建立了广义相对论
明确研究的问题,
事件,某一时刻发生在某一空间位置的事例。
例如：车的出站、进站，火箭的发射，导弹的
爆炸，部队的出发，总攻的发起，城市的攻占
在坐标系中，一个事件对应于一组时空坐标,
两组时空坐标之间的关系称为 坐标变换
在两个惯性系（实验室参考系 S与运动参考系 S'）
中考察 同一物理事件
1,伽利略 相对性原理
两个参考系 （约定系统）
OO ?,重合时,0??? tt 计时开始。
如图,S,S'相应坐
标轴保持平行,X,X'
轴重合,S' 相对 S 以
速度 u 沿轴作匀速直
线运动。x?
S?
u
P
S
x
y
O
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),,,( tzyxy?
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伽利略相对性原理
事件：
t 时刻，物体到达 P 点
S ? ?tzyxr,,,? ? ?tzyxv,,,? a?
S? ? ?tzyxr ?????,,,? ? ?tzyxv ?????,,,? a?
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伽利略变换
伽利略相对性原理
变换分量式
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速度变换 t
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P
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正变换 SS ??
逆变换 SS ??
伽利略相对性原理
加速度变换
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yy
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正
逆 惯性系
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在两个惯性系中 aa ?? ??
同一质点在两个不同惯性系中的加速度总是相同的。
伽利略相对性原理
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牛顿力学中：
相互作用是客观的，力与参考系无关。
质量的测量与运动无关。
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amF ???? ??
aa ?? ??据伽利略变换
伽利略相对性原理
伽利略相对性原理
宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同
或 牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变
或 牛顿力学规律是伽利略不变式
S 2021012211 vmvmvmvm ???? ???
S? 2021012211 vmvmvmvm ??????????? ????
如：动量守恒定律
伽利略相对性原理
据伽利略变换，可得到经典时空观
（ 1）同时的绝对性
在同一参照系中，两个事件同时发生
21 tt ?
据伽利略变换，在另一参照系中，
21 tt ???
在其他惯性系中，两个事件也一定同时发生。
同时的绝对性。
2.经典力学时空观
（ 2）时间间隔的测量是绝对的
在同一参照系中，两个事件先后发生，其间隔为
12 ttt ???
在其他惯性系中，两个事件的时间间隔不变。
时间间隔的绝对性。
据伽利略变换,在另一参照系中，tt ??
tttt ???????? 12
（ 3）长度测量的绝对性 1x 2xY
X当杆的方向沿轴方向时，长
度是杆的两端的坐标差，但必须
同时测量。 静止系中可不同时测
经典力学时空观
运动系中同时测
运动系中不同时测
静止系中，杆的长度为
12 xxl ??
运动系中，杆的长度为
12 xxl ?????
据伽利略变换
utxx ??? 11 utxx ??? 22
lxxxxl ???????? 212
长度测量是绝对的。
1x 2xY
X
u
1x 2xY Xu
经典力学时空观
运动系中同时测
运动系中不同时测
静止系中，杆的长度为
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运动系中，杆的长度为
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据伽利略变换 utxx ???
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长度测量是绝对的。
1x 2xY
X
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1x 2xY Xu
经典力学时空观
爱因斯坦简介
发展了量子理论
创立了狭义相对论
建立了广义相对论
明确研究的问题,
事件,某一时刻发生在某一空间位置的事例。
例如：车的出站、进站，火箭的发射，导弹的
爆炸，部队的出发，总攻的发起，城市的攻占
在坐标系中，一个事件对应于一组时空坐标,
两组时空坐标之间的关系称为 坐标变换
在两个惯性系（实验室参考系 S与运动参考系 S'）
中考察 同一物理事件
1,伽利略 相对性原理
两个参考系 （约定系统）
OO ?,重合时,0??? tt 计时开始。
如图,S,S'相应坐
标轴保持平行,X,X'
轴重合,S' 相对 S 以
速度 u 沿轴作匀速直
线运动。x?
S?
u
P
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伽利略相对性原理
事件：
t 时刻，物体到达 P 点
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伽利略变换
伽利略相对性原理
变换分量式
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正变换 SS ??
逆变换 SS ??
伽利略相对性原理
加速度变换
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同一质点在两个不同惯性系中的加速度总是相同的。
伽利略相对性原理
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牛顿力学中：
相互作用是客观的，力与参考系无关。
质量的测量与运动无关。
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伽利略相对性原理
伽利略相对性原理
宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同
或 牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变
或 牛顿力学规律是伽利略不变式
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如：动量守恒定律
伽利略相对性原理
据伽利略变换，可得到经典时空观
（ 1）同时的绝对性
在同一参照系中，两个事件同时发生
21 tt ?
据伽利略变换，在另一参照系中，
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在其他惯性系中，两个事件也一定同时发生。
同时的绝对性。
2.经典力学时空观
（ 2）时间间隔的测量是绝对的
在同一参照系中，两个事件先后发生，其间隔为
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在其他惯性系中，两个事件的时间间隔不变。
时间间隔的绝对性。
据伽利略变换,在另一参照系中，tt ??
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（ 3）长度测量的绝对性 1x 2xY
X当杆的方向沿轴方向时，长
度是杆的两端的坐标差，但必须
同时测量。 静止系中可不同时测
经典力学时空观
运动系中同时测
运动系中不同时测
静止系中，杆的长度为
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运动系中，杆的长度为
12 xxl ?????
据伽利略变换
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长度测量是绝对的。
1x 2xY
X
u
1x 2xY Xu
经典力学时空观
运动系中同时测
运动系中不同时测
静止系中，杆的长度为
12 xxl ??
运动系中，杆的长度为
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据伽利略变换 utxx ???
11 utxx ??? 22
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长度测量是绝对的。
1x 2xY
X
u
1x 2xY Xu
经典力学时空观
