大学物理狭义相对论时空观的教学讨论
2012-01-23 03:01:44潘学琴
物理通报
2012年7期
潘学琴
(装甲兵工程学院基础部 北京 100072)
由于经典时空观根深蒂固地滞留于脑际中，狭义相对论时空观是学生难以理解的内容．在“大学物理”课程中，关于狭义相对论时空观的讨论，不同的教材有不同的思路，总体来看有两种方法，且各有优势与不足．本文以作者多年的教学实践为基础，讨论在教学中应用这两种方法的体会，总结自己对这一内容的教学思路．
在教学中发现经过相对论的教学，学生一头雾水，不知所云．原因有很多，笔者认为其中一个最基本、最关键的问题是没有真正理解光速不变原理造成的时空观念的不同．
1 由洛伦兹变换难以直观体现基本假设与狭义相对论时空观的关系
1904年，为了使麦克斯韦方程组在坐标变换下保持形式不变，在以太假说下，洛伦兹推导出新的坐标变换即洛伦兹变换.电磁场方程对于洛伦兹变换具有协变性，但对时间公式的物理意义没有足够认识,因此没有提出时空变换；爱因斯坦摒弃以太假说，在两个基本假设的基础上推导出某个事件在运动惯性系与静止惯性系之间的时空坐标变换式[1]．
在非物理专业的大学物理教学中，洛伦兹变换一般是直接给出的，个别教材作为小字部分的介绍，学生也不能很好理解．由于教学学时有限，利用洛伦兹变换变换直接给出狭义相对论时空观比较容易讲授，好像就是做了初等的数学运算,但学生难以理解这种时空观是怎样造成的．
2 爱因……
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