高二物理競賽經典力學的時空觀 伽利略相對性原理和電場強度與電勢梯度的關系課件

1.電勢梯度

在電場中任取兩相距很近的等勢面1和2，1VV+dV2P1enP2電勢分別為V和V+dV，且dV>0。等勢面1上P1點的單位法向矢量為,

en與等勢面2正交于P2

點?！?-5電場強度與電勢梯度的關系1VV+dV2P1enP2P3在等勢面2任取一點P3

，設則定義電勢梯度方向與等勢面垂直，并指向電勢升高的方向。其量值為該點電勢增加率的最大值。單位:V/m1VV+dV2P1enP2P3en

電荷q從等勢面1移動到等勢面2，電場力作功2.電勢梯度與電場強度的關系

1VV+dV2P1enP2P3場強也與等勢面垂直，但指向電勢降低的方向。12E1VV+dV2P1enP2P3en故在直角坐標系中-q例題7-16

試由電偶極子的電勢分布求其的電場強度。解：在直角坐標系中先寫出電勢的表達式：yP(x,y)-L/2+qL/2r－r+rOx例題7-17

將半徑為R2

的圓盤在盤心處挖去半徑為R1的小孔,并使盤均勻帶電。試通過用電勢梯度求電場強度的方法，計算這個中空帶電圓盤軸線上任一點P處的電場強度。解：

設圓盤上的電荷面密度為,軸線上任一點P到中空圓盤的距離為x，在圓盤上取半徑為r寬為dr的圓環(huán)，環(huán)上所帶電荷為該圓環(huán)在P點的電勢為整個中空圓盤在該點的電勢為由于電荷的軸對稱分布，第四章相對論基礎§4-1經典力學的時空觀伽利略相對性原理愛因斯坦(1879～1955)牛頓(1643

-1727)“我不知道世人會如何看我。我覺得自己就像是在海灘上玩耍的一個男孩，我會為時不時找到了一個比尋常所見更加光滑的卵石或更加漂亮的貝殼而感到欣喜，而我的面前，卻是一片未被發(fā)現的真理的廣闊海洋?！迸ｎD12目錄第一章力和運動第二章運動的守恒量和守恒定律第三章剛體和流體的運動第四章相對論基礎第五章氣體動理論第六章熱力學基礎第七章靜止電荷的電場第八章恒定電流的磁場第九章電磁感應電磁場理論§4-1經典力學的時空觀(伽利略相對性原理)§4-2狹義相對論基本原理狹義相對論的時空觀§4-3洛侖茲變換§4-4相對論速度變換§4-5狹義相對論動力學基礎*§4-6廣義相對論簡介相對論是現代物理學泰斗愛因斯坦的偉大成就，但相對論的思想和我們的經驗相差如此之遠，

幾乎有些匪夷所思。然而相對論的正確性已為可靠的實驗證實，并為當代學術界所共識。13相對論相對論是由愛因斯坦（AlbertEinstein）創(chuàng)立的，包括：

1.狹義相對論（Specialrelativity1905年）研究高速運動物體在慣性系中運動的規(guī)律

以及物理量和物理規(guī)律在不同慣性系間的變換關系。

狹義相對論揭示了時間、空間與運動的關系。

2.廣義相對論（Generalrelativity

1915年）研究在任意參考系中物體運動的規(guī)律

以及它們在不同參考系之間變換的關系。

廣義相對論揭示了時間、空間與引力的關系。“此時此刻，重力問題占據了我所有心思，有件事是確定的，

我一生中從未如此痛苦過。和重力問題比起來，狹義相對論有如兒戲?！?4絕對時空觀問題1：

對于不同的參考系，空間和時間的測量結果是一樣的嗎？如果甲測的小球下落時間為如果乙測的小球下落時間為例甲乙站臺兩個基本問題15絕對時空觀問題1：

對于不同的參考系，空間和時間的測量結果是一樣的嗎？絕對時空觀：無論在哪個慣性系中測量，結果都是一樣的！絕對空間：長度的測量與參考系無關。絕對時間：時間的測量與參考系無關。兩點之間的距離，無論在那個慣性系中測量都是一樣的；前后發(fā)生的兩個事件之間的時間，無論在那個慣性系中測量都是一樣的。牛頓力學的回答：16絕對時空觀問題1：

對于不同的參考系，空間和時間的測量結果是一樣的嗎？絕對時空觀表明：時間和空間是彼此獨立，互不相關。并且獨立于物質和運動之外的，不受物質和運動的影響?！敖^對空間，就其本性而言，與外界任何事物無關，而永遠是相同的和不動的。”

（牛頓）“絕對的、真正的和數學上的時間自己流逝著，

并由于它的本性而均勻地與任何外界對象無關地流逝著。”（牛頓）17伽利略相對性原理問題2：

對于不同的參考系，基本力學定律的形式是完全一樣的嗎？兩個基本問題例甲乙站臺甲研究小球運動運用牛頓第二定律為乙研究小球運動運用牛頓第二定律其形式是否仍然是18伽利略相對性原理問題2：對于不同的參考系，基本力學定律的形式是完全一樣的嗎？對于任何慣性系，牛頓定律都成立，即其形式都是一樣的！伽利略相對性原理（牛頓相對性原理、力學相對性原理）伽利略在宣揚哥白尼日心說時，為了解釋地球表觀上的靜止，用大船作比喻：無法判斷大船是否在運動。伽利略相對性原理：在一個慣性系內部的任何力學實驗無法判定這一個慣性系本身在靜止狀態(tài)，還是在作勻速直線運動。一切彼此作勻速直線運動的慣性系，對于描寫機械運動的規(guī)律來說是完全等價的。判斷某一慣性系的絕對靜止是沒有意義的。牛頓力學的回答：19絕對時空觀、伽利略相對性原理絕對時空觀和力學相對性原理有著緊密聯系，根據絕對時空觀來推導力學相對性原理的數學表示。力學定律具有伽利略變