当前课程知识点：大学物理1 (力学、热学) >  期末考试 >  期末考试--期末考试Part3 >  8.2 绝对时空观和伽利略变换

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8.2 绝对时空观和伽利略变换在线视频

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8.2 绝对时空观和伽利略变换课程教案、知识点、字幕

下面我们定义事件这个概念

什么叫事件呢

具有确定的发生时间 和确定的发生地点的物理现象

我们称为事件

一个事件发生的时间和地点

称为该事件的时空坐标 或者叫做时空点

比如一个闪光

在某一时刻t到达某一地点x y z 这就是一个事件

它的时空坐标是x y z t

由这4个量 来代表它的时空坐标

应该注意 我们讨论时空性质的时候

关心的是时空坐标或者是时候点的变换关系

而不必再去关心引入事件概念那个具体的物理现象

好 我们看 在这个两个参考系这个图中时间如何表示

我们只给出了x y z 或者x’ y’ z’

时间 没有表示出来

为了表达时间 我们假设有无数多个钟

在两个参考系中每一点都有一个钟

并且这些钟 在自身的参考系中都校准

比如在S参考系中 这些钟都对准

在S’参考系中 这些钟都对准

好 我们定义时间零点

当O’O 这两个原点重合的时候

我们说 时间是零点

这个时候 把分别处于S系和S’系中的钟全部置零

都调在零点上

好了我们这个时间零点是这样定义的

OO’重合 叫时间零点

并且把两个参考系中的所有钟都置零

我们看 0000 由这4个数构成的时空点是哪个事件

显然 这个事件就是OO’重合

首先OO’重合 它的xyz 和x’y’z’都是000

都是0

时间t和t’都是零

所以0000 是OO’重叠的时候 这个时候的事件

好 我们假定有事件P

事件P在S’系中的时空坐标是 x’y’z’t’打一撇 4个量

在S参考系中 事件P的时空坐标是 xyzt 不打一撇

你看啊 这个事件P的时空坐标

比如x’就代表在S’系中事件P的

在S’系中的坐标和0的差

它就代表这个事件

它的x’这个坐标和0的差 也就代表在S’系中长度的间隔

这个事件和0000这个事件的长度的间隔

时间也是

所以呢 你这样定义了事件的时空坐标

就等于给出了S’系和S系中时间间隔和长度的测量值

那以后我们讨论 打撇的4个数

和不打撇的4个数之间的关系

就等于告诉我们 时间间隔和长度的测量值跟参考系之间的关系

好 我们定义时空变换

什么叫时空变换

同一事件P 在两个惯性系中的时空坐标

不打撇4个量xyzt

和打撇的4个量x’y’z’t’之间的变换关系

我们叫时空变换

就是我刚才说的 时间间隔和空间的长度之间的变换关系

好 时空坐标代表的是时间和长度的测量值

所以 这个时空变换呢

就反映了时间和空间与参考系选择的关系

我们介绍绝对时空观和伽利略变换

牛顿力学认为 时间和空间是绝对的

并且相互独立 也就是说

在两个做相对运动的惯性系中观测

时间间隔和长度都是相同的

与参考系的选择没有关系

用刚才我们的例子

动钟和静钟走的一样快

动尺和静尺的长度相同

我们把它叫做绝对时空观

在低速情况下 绝对时空观符合实验结果

作为数学上对绝对时空观的描述 是伽利略变换

这个大家都知道

你看 时间和空间没有关系

空间的变换满足我们日常经验 这是伽利略变换

对它做微商 关于时间做微商

我们得到伽利略速度合成关系

在低速情况下 伽利略变换和速度合成关系是正确的

但是在高速情况就不对了

我们下面要讨论

我们介绍一个概念

我们看 在不同的惯性系S’和S系中

同一质点的牛顿方程的形式是不是相同

这是牛顿方程

比如这是在S参考系中牛顿方程

力等于质量乘上加速度

加速度是r关于时间的二阶导数

这是在S系中牛顿方程的形式

现在我把它变到S’参考系

注意 质量m是一个衡量

跟参考系没有关系

所以在S’参考系中 仍然是质量m

力 也与参考系没有关系

因为你这是两个惯性系

这个加速度呢 也是跟参考系没有关系

因为S’相对S系做匀速直线运动

因为它们两个是惯性系

所以在S’系中牛顿方程的形式不变

并且这些量 也是原来在S系中的量

这件事通常被表述为 牛顿方程具有伽利略变换协变性

这是对伽利略相对原理的数学表达

这一节就讲到这儿 谢谢

大学物理1 (力学、热学)课程列表：

绪论

-绪论

--绪论

力学-第一章 质点动力学

-1.1 参考系、坐标系和质点

-1.2 位移和速度

-1.3 平面极坐标速度表示**

-1.4 加速度

-1.5 匀加速运动

-1.6 抛体运动

-质点动力学(一)

-1.7 匀速圆周运动

-1.8 变速圆周运动加速度*

-1.9 相对运动速度和加速度

-质点动力学(二)

-本章作业

-第一章课件

第二章 牛顿定律

-2.1 牛顿第一定律

-2.2 牛顿第二、三定律

-2.3 常见的几种力

-2.4 基本的自然力*

-牛顿三定律、常见力

-2.5 应用牛顿定律解题

-应用牛顿定律解题

-2.6 平动非惯性系

-2.7 转动非惯性系* ( 离心力和科氏力)

-2.8 傅科摆*

-2.9 引潮力与潮汐**

-2.10 引潮力现象**

-惯性力, 潮汐力

-本章作业

-第二章课件

第三章 动量、角动量与守恒定律

-3.1 冲量与动量定理

-3.2 质点系动量定理

-3.3 动量守恒定律

-3.4 变质量问题*

-动量, 冲量, 动量守恒

-3.5 质心

-3.6 质心系*、力矩

-3.7 质心运动定理*

-质心与质心运动定理

-3.8 两体问题*

-两体问题

-3.9 质点角动量、角动量定理

-3.10 角动量守恒定律

-3.11 质点系角动量、角动量定理和角动量守恒定律*

-3.12 质心系角动量、角动量定理*

-质点和质点系角动量,角动量守恒

-本章作业

-第三章课件

第四章 功、能和能量守恒

-4.1 功和动能定理

-4.2 一对力的功

-功和动能

-4.3 保守力和势能

-4.4 由势能求保守力、梯度*

-4.5 均匀球体的引力**

-引力,保守力和势能

-4.6 势能曲线

-4.7 功能原理和机械能守恒定律

-4.8 有心力场中质点运动简介1**

-4.9 有心力场中质点运动简介2**

-势能曲线、功能原理和有心力场

-4.10 克尼希定理

-4.11 质心系中的功能原理*

-克尼希定理、质心系中的功能原理

-4.12 流体的定常流动*

-4.13 伯努利方程*

-流体简介

-本章作业

-第四章课件

第五章 刚体定轴转动

-5.1 刚体的运动

-5.2 刚体定轴转动（运动学）

-5.3 刚体的定轴转动定律

-5.4 转动惯量的计算

-5.5 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

-5.6 定轴转动的功能原理

-5.7 刚体的平面运动*

-5.8 进动*

-5.9 刚体定轴转动小结

-刚体定轴转动（一）--作业

-刚体定轴转动（二）

-本章作业

-第五章课件

第六章 振动

-6.1 简谐振动

-6.2 旋转矢量图和复数表示

-6.3 简谐振动能量的能量特征

-6.4 谐振分析**

-6.5 非线性振动简介**

-简谐振动, 频谱, 非线性振动简介

-6.6 同振动方向同频率简谐振动合成

-6.7 同振动方向不同频率简谐振动合成、拍和拍频

-同振动方向振动合成

-6.8 振动方向互相垂直的同频率简谐振动合成

-6.9 振动方向互相垂直的不同频率简谐振动合成

-不同振动方向振动合成

-6.10 阻尼振动＊

-6.11 受迫振动*

-6.12 共振*

-6.13 品质因数*

-本章作业

-第六章课件

第七章 波

-7.1 简谐波的产生

-7.2 简谐波的波函数(1)

-7.3 简谐波的波函数(2)

-7.4 简谐波的能量(1)

-7.5 简谐波的能量(2)

-7.6 声波

-简谐波

-7.7 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射

-7.8 机械波的半波损失

-惠更斯原理、机械波的半波损失

-7.9 波的叠加和干涉

-7.10 驻波（一）

-7.11 驻波（二）

-7.12 简正模式和简正频率

-波的叠加和干涉 驻波

-7.13 机械波的多普勒效应（一）

-7.14 机械波的多普勒效应（二）

-7.15 电磁波（光）的多普勒效应

-7.16 冲击波

-多普勒效应

-7.17 波动方程的推导**

-7.18 波的吸收*

-7.19 色散、复波和群速度*

-本章作业

-第七章课件

第八章 狭义相对论

-8.1 时空变换

-8.2 绝对时空观和伽利略变换

-8.3 狭义相对论的基本假设（一）

-8.4 狭义相对论的基本假设（二）

-8.5 洛伦兹变换（一）

-8.6 洛伦兹变换（二）

-8.7 同时性的相对性

-8.8 时间延缓

-8.9 长度收缩

-8.10 洛伦兹协变矢量和洛伦兹变换不变量**

-洛仑兹变换

-8.11 相对论速度合成（一）

-8.12 相对论速度合成（二）

-相对论速度合成

-8.13 动量和质量

-8.14 力和加速度的关系

-8.15 相对论动能 质能关系

-8.16 能量和动量的关系*

-8.17 相对论变换*

-相对论动力学基础

-本章作业

-第八章课件

热学-第九章 温度和气体动理论

-9.1 宏观和微观

-9.2 统计规律

-宏观和微观

-9.3 平衡态和准静态

-9.4 理想气体温标

-9.5 理想气体压强

-9.6 温度的统计意义（一）

-9.7 温度的统计意义（二）

-温度

-9.8 麦克斯韦速率分布律

-9.9 三种速率

-9.10 麦克斯韦速度分布律

-麦克斯韦速率分布律

-本章作业

-第九章课件

第十章 热量和热力学第一定律

-10.1 玻耳兹曼分布律和平均自由程（一）

-10.2 玻耳兹曼分布律和平均自由程（二）

-玻耳兹曼分布律和平均自由程

-10.3 范氏气体

-10.4 相变

-实际气体

-10.5 输运过程

-10.6 准静态过程

-10.7 功、热、内能

-10.8 热力学第一定律

-10.9 热容量

-10.10 理想气体的绝热过程

-热力学第一定律

-本章作业

-第十章课件

第十一章 热力学第二定律和熵

-11.1 循环过程

-11.2 卡诺循环

-11.3 汽油机

-11.4 致冷机

-循环过程

-11.5 自然过程的方向

-11.6 热力学第二定律

-热力学第二定律

-11.7 热力学第二定律的微观意义

-11.8 热力学几率

-11.9 玻耳兹曼熵公式和熵增加原理

-11.10 玻耳兹曼分布*

-11.11 混合熵**

-11.12 熵增加原理及熵补偿原理*

-玻耳兹曼熵

-11.13 可逆过程和卡诺定理*

-11.14 热力学温标*

-11.15 克劳修斯熵公式*

-11.16 克劳修斯不等式*

-例题

-11.17 温熵图*

-11.18 熵和能量退化**

-克劳修斯熵

-11.19 克拉伯龙方程**

-11.20 冰为什么是滑的**

-气-液-固相变

-本章作业

-第十一章课件

期末考试

-期末考试--期末考试Part1

-期末考试--期末考试Part2

-期末考试--期末考试Part3

8.2 绝对时空观和伽利略变换笔记与讨论

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