从相对论看牛顿三定律

牛顿的第一、第二和第三定律,是整个经典力学的基础,而经典力学在工程技术上有广泛的应用。但经典力学只适用于研究低速的宏观力学现象,当研究对象的大小接近原子的大小时,就要改用量子力学;当物体对观察者的速度接近于光速时,就要应用相对论力学。相对论的运动规律把经典力学作为它在低速情况下的特例而包含了经典力学的规律。     

狭义相对论力学的教改初探

普通物理的狭义相对论力学教学,通常是在三维形式下进行的,其特点是:(1)数学运算复杂,(2)用分散零碎的推导结果去过分强调相对论力学与经典力学的差异。这样做容易引起的问题是:1.学生学习的主动性差,2,在没有新的,可操作的时空观作为立脚点的情况下,对经典力学过多的否定使学生感到无所适从。从这些情况来看,普通物理中狭义相对论力学的教学改革关键是使学生建立新的,可操作的时空观。这样,学生才能主动系统地学习狭义相对沦力学知识。 经典力学经过长期的发展与完善,其内容和思维方法已普遍被学生所接受和掌握,尤其是思维方法,它是思维定势中相对稳定的因素,作为对经典力学辩证的否定,相对论力学应该继承和发扬经典力学中科学的思维方法,在此意义上,我们将经典力学与相对论力学看成操作方法上可以相互比拟的两个相似系统,用与经典力学类似的方法讨论相对论力学的四维形式,可以收到事半功倍的效果。 一、经典力学与相对论力学的比拟因素 比拟因素是相似系统的基础,经典力学与相对论     

两粒子二维完全弹性碰撞问题的相对论力学分析

用相对论力学考察两个小球的二维完全弹性碰撞过程.通过比较相对论力学与经典力学所得到结果的差异,显示了相对论力学的特性.     

关于零质量粒子力学的教学

相对论力学的非真空零质量极限是与光量子的力学，是经典力学过渡到量子力学的桥梁。本研讨力学课程中讲授这种零质量粒子力学的必要性与可能性；在普通力学和理论力学两个层次上分别给出了教案；从科学和教学法两方面对现行的大学普物力学、理论力学、相对论和量子力学教学做了若干批评性述评。最后指出在力学课程中讲授零质量粒子力学的优点。     

轻弹簧之“ 困境”

本文由轻弹簧这一物理模型的力学特征和能量特征出发, 引出轻弹簧模型在解题中可能导致的困境, 再分别从经典力学和狭义相对论的角度论证了困境出现的原因以及相应的解决困境的方法     

狭义相对论中动尺收缩效应之认识

1905年,爱因斯坦创立了狭义相对论,从而把牛顿力学中对宏观低速物体的研究推广到高速运动的物体,得到了一套崭新的时空观.动尺收缩是狭义相对论时空观的经典效应,狭义相对论时空观的基础是同时的相对性.因此同时的相对性与动尺收缩效应存在必然的联系.     

编者的话

本刊１９９８年第７期刊登了梁志强、齐鲁祥同志的文章，本期又刊登了张三慧同志的文章．两文关于相对论力学中的动量定义和质速关系处理的争论是很有意义的，这一争论促使我们更进一步去思考这个问题，从而达到了更深一层的认识．相对论（这里特指相对论动力学）是一个新的理论，它不是经典力学的逻辑推论，也不是经典力学加上相对性原理和洛伦兹变换的逻辑推论．相对论的内容，例如什么是守恒量、质量怎样依赖于速度等等，单靠已有的知识是无法推出来的．所以，相对论中的种种内容，不是推导出来的，而是寻找出来的．要推导一个东西，必须…     

相对论力学中恒力作用下带电粒子的运动

将相对论力学规律的三维形式应用于带电粒子运动问题,导出恒力作用下粒子的加速度关系式及速度关系式,并据此分别得出光速c是带电粒子速度极限的结论,同时还将其与经典力学中恒力作用下的粒子运动进行了比较。     

相对论条件下的三体衰变能量分布

分析了在初动量为零时的等质量三体衰变问题.借助Dalitz图,研究衰变后能量在3个碎片中的分配关系,以及在Dalitz图中的形状.分析了在Newton经典力学、极端相对论和非极端相对论情形下的Dalitz图.在数学上分析图像差异,讨论其根源,并介绍其应用.     

相对论粒子的散射与低速粒子的散射

研究了相对论粒子间散射的规律,推导了相对论粒子间散射的洛伦兹因子公式.结果发现:如果两个粒子的静止质量相同,则粒子在高速时的碰撞规律和低速时的碰撞规律相同,即两个正碰粒子互换速度;如果两个粒子的静止质量不同,则粒子在高速时的碰撞规律和低速时的碰撞规律不同,高速正碰时重粒子将损失大部分能量,轻粒子的速度将接近光速,而不等于重粒子速度的2倍.     

物理科学发展史的回顾与聚集力学的创建

本文简单地阐述了物理科学的发展电,在19世纪末期,物珲科学已经有相当发展,并形成了三个科学分支--研究物体运动,有牛顿力学;研究物质热运动,有热力学和统计力学;研究电磁波和光波,有电动力学,可是,这三种经典力学在20世纪初面临着新的挑战(困难),从而,相应地产生了三种新的基础理论,即狭义相对论,广义相对论;聚集理论,聚集力学;量子理论,量子力学,具体实践表明,它们在解决新的难题方面都取得很大成功.     

物理定律的适用范围和条件

中学物理学所涉及的范围很广，涉及到运动学、力学、热学、电学、磁学、光学和原子物理等方面的内容，因此物理的概念、定理和条件．在教学中反复强调这些范围和条件，对学生学好物理学具有十分重要的作用．例如： １、经典的牛顿第二定律的适用范围是宏观物体低速运动的情况，物质的质量、所受的合外力和加速度之间的关系，即 ∑Ｆ＝ ｍａ．若当物体运动速度接近光速时，物质的质量就远远大于静止质量，因此在处理高速运动问题时，必须用相对论力学． ２、动量守恒守律的条件是物质或物体系在不受外力作用或所受合力为零时，物体或物体系的…     

分析力学的创立者--拉格朗日

拉格朗日是18世纪著名的数学家、力学家和天文学家．拉格朗日是分析力学的创立者，于1788年出版经典力学著作《分析力学》．     

能量在力学量完全集合中的特殊地位

本文由经典力学中自由度与确定该系统的力学量完全集合的关系，说明了量子力学中力学量完全集合的概念，进而讨论了经典力学中能量一般不能选作为力学量完全集合中的力学量．在量子力学中非束缚态情况能量也不能选作完全集合中的力学量，但在束缚态情况下则可以．     

多普勒效应的研究

以光子假设为前提 ,利用动量守恒定律和能量守恒定律导出了相对论多普勒公式 ,并简单讨论了经典力学的多普勒效应。     

由速度间隔不变性直接推导相对论动力学

证明了若采用Lorentz速度变换的微分形式—速度间隔不变性，即可由经典力学直接导出狭义相对论的动力学规律。     

经典和近代物理中的质量概念和变质量问题

在经典力学和相对论中 ,质量概念有着不同的定义 ,一个与物体的属性相联系 ,另一个与物体的状态相联系。而且 ,在这两种理论中所研究的变质量物体运动问题 ,更有本质的差别。     

关于狭义相对论时空观教学的探讨

狭义相对论的时空观是大学物理教学中的重点内容,而反映狭义相对论时空观的同时的相对性、动钟变慢和动杆收缩效应是教学的难点。本文首先通过分析学生学习的难点所在,解读狭义相对论时空观与经典力学时空观的本质区别,然后通过典型例题教学,巩固狭义相对论的时空概念,解决学生盲目地将原时、静长等时空概念与狭义相对论中的静系与动系机械对应的问题,从而使学生真正理解相对论的时空概念,理解狭义相对论的时空观。     

长度收缩假说究竟是谁首先提出和发展的？

长度收缩假说究竟是谁首先提出和发展的？阎康年（中国科学院自然科学史研究所，北京１０００１０）收缩假说系指物体的长度和时间在运动方向上随物体运动的速度增加而缩小，在低速运动时这种效应很小而可以忽略不计，这是牛顿力学适用的范围。但是，当物体以接近光速运动...     

伽利略惯性原理、牛顿体系及其宇宙佯谬

近代科学是在文艺复兴时期起步的,逐渐从神学的桎梏中摆脱出来。经过哥白尼、布鲁诺、开普勒、伽利略等先驱的不懈努力,到牛顿建立力学体系,取得极其伟大的成功。牛顿之后,经典力学又取得一系列重要进展;应用非常广泛而且重要。这里,主要考察有关伽利略惯性原理以及牛顿体系的宇宙佯谬等问题。牛顿力学和引力定律是有近似的。首先,所有力学现象的描述,都离不开测量。在牛顿理论中,隐含着测量信号的速度为无限大,刚尺和钟的计时都满足欧几里德几何等假定。牛顿理论成立还有一些其他条件。通常,往往用“宏观、低速”来表述这些条件。然而,这并…