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     

狭义相对论学习中学生的错误理解研究概述

狭义相对论作为经典物理与近代物理的分水岭,对学生认识科学本质具有深远的影响.然而实际教学与研究显示,学生对狭义相对论存在许多错误理解.为了解决这一问题,本文梳理了国内外关于狭义相对论学习的相关研究.根据狭义相对论的知识框架,总结了学生在狭义相对论学习中普遍存在的错误理解,并分析其背后的原因,以期为未来狭义相对论的教学与研究提供借鉴.     

相对论的几何表述

通俗地简介了微分几何的入门知识，对狭义相对论几何表述的基本概念作了介绍，较详尽用四维几何语言剖析了“尺缩”“钟慢”和双子效应，地其中的某些误解作了澄清，还简介了广义相对论的入门知识，重点说明为什么引力是时空弯曲的表现，在澄清对等效原理的误解上也略费了笔墨，简介了狭义相对论和广州相对论的划界标准，明确指出了双子佯谬纯属狭义相对论范畴。     

光波的多普勒效应

光波的多普勒效应属狭义相对论的范畴, 本文用几何语言和非几何语言的狭义相对论知识推导了光波 的多普勒效应公式, 并且将两种方法作了比较分析     

狭义相对论时空观中"课程思政"的探索与实践

本文提出了“狭义相对论时空观”实施“课程思政”的具体方案.从狭义相对论时空观的知识出发,深入挖掘课程思政元素,通过多种教学方式将其恰当、自然地融入课堂,潜移默化地将正确的价值追求和理想信念传达给学生,达到提高学生思想政治水平、完善学生人格的目的.以问卷调查的方式对“课程思政”教学效果进行评价和反馈,及时改进教学设计,提升教师自身“课程思政”的能力和素养.本文实现了狭义相对论中“课程思政”的“备”“教”“学”“评”的全部教学环节,立足“思政元素”与专业知识的契合点,探索了有机互融的教学方式,促进了学生知识技能上的“成长”和精神上的“成人”同向同行.期望本次教学实践能对“课程思政”建设提供一点思路和参考.     

狭义相对论时空观的教学探讨

当代大学生对相对论理论感兴趣,希望在广义相对论方面能进行深入的研究。然而狭义相对论原理是广义相对论理论的基础,同学们得先掌握狭义相对论理论。教学实践中发现,初学者常常不能很好地理解狭义相对论时空观。本文以两道典型的习题为例,分别基于K系和K′系来处理问题,分析事件发生的时空坐标,求解狭义相对论的时空问题。方法相互印证,使学生更容易掌握解决狭义相对论时空问题的方法。本文还提出了用相对论速度求解时空问题时容易忽视的问题,分析了错误产生的原因,并给出了正确的求解方法。     

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.     

牛顿力学中的惯性质量与狭义相对论中的惯性质量

分别详细说明了在牛顿力学中和在狭义相对论中,惯性和惯性质量的概念是如何引入的.明确地阐述了狭义相对论同牛顿力学相类似,物体(可视为质点或粒子)的固有质量(或静止质量)就是其惯性质量.通过分析,指出并强调了运动质量只是个规定,并非物体惯性的大小真的随运动发生了改变.最后还对静止质量为零、速度为光速的粒子只遵从狭义相对论而...     

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。     

相对论的几何表述①

通俗地简介了微分几何的入门知识,对狭义相对论几何表述中的基本概念作了介绍.较详尽地用四维几何语言剖析了"尺缩"、"钟慢"和双子效应,对其中的某些误解作了澄清.还简介了广义相对论的入门知识,重点说明为什么引力是时空弯曲的表现.在澄清对等效原理的误解上也略费了笔墨.简介了狭义相对论和广义相对论的划界标准,明确指出双子佯谬纯属狭义相对论范畴.     

《从零学相对论》连载

第1讲 狭义相对论的引入 相对性原理是牛顿力学的一个重要出发点.然而,麦克斯韦(以下简称麦氏)的电磁理论问世之后,相对性原理曾一度遭遇过严峻的挑战,最终导致狭义相对论的诞生.因此,要介绍狭义相对论的引入动机,有必要讲清以下三个问题: 1.什么是相对性原理? 2.麦氏电磁理论为何曾一度对相对性原理提出过严峻挑战? 3.上述挑战如何诱发爱因斯坦创立狭义相对论?     

德布罗意波公式的推导

文章运用爱因斯坦的狭义相对论,波动学的相关知识,按照德布罗意思想的指导推导出物质波公式,详细解释了其中的相关问题,给德布罗意物质波公式一个更加清晰的解释。     

相对论的几何表述③

相对论的几何表述③梁灿彬（北京师范大学物理系，北京１００８７５）３学一点点广义相对论３．１引力的实质是时空弯曲狭义相对性原理实际上是关于物理定律的定律，它要求一切物理定律具有洛伦兹不变性．因此，在建立狭义相对论物理学时，应该以它为标准重新审查已有的物...     

由经典力学引入狭义相对论

为避免学生对狭义相对论产生畏难情绪,在引入狭义相对论时,不作洛伦兹变换公式的推导,通过例子计算给出相对论时空观的结论．     

证明K·x-ωt是一个四维标量

本文从狭义相对论的角度，在四维时空中定义波动、波长、周期等波动学中的基本概念；并由这些概念出发、用洛仑兹换得到Ｋ·ｘ－ωｔ是一个四维标量。     

再论狭义相对论中“观测”与“看见”的差别──时钟佯谬的时空图表示法

本文以时钟佯谬为例，阐明了在运动时钟问题中“观测记录”与“视觉读数”之差异，再一次澄清了狭义相对论中“观测”与“看见”两个概念的区别，并在讨论中强调了用狭义相对论解释时钟佯谬的关键所在．     

迎接即将到来的太阳能时代!--纪念伟大的物理学家A.Einstein发现光电效应100周年

今年是联合国大会所确定的“国际物理年”，也是伟大的物理学家爱因斯坦逝世50周年，同时也是爱因斯坦发表他的著名理论，狭义相对论的100周年．狭义相对论深化了牛顿所奠定的牛顿力学，深化了牛顿所提出的时空观，从而影响到当代物理学的各个领域．人们公允地认为这是物理学领域里的大突破，亦即由宏观低速运动领域的突破，进入到宏观高速领域的突破．这一突破的重要的后果之一，     

四维速度在狭义相对论中的承前启后作用分析

四维速度矢量在狭义相对论中具有承前启后的作用,一方面关联着光速不变原理决定的相对论四维时空,另一方面关联着相对性原理决定的协变力学定律和电动力学定律.长期的教学实践表明,重视和加强四维速度矢量及其承前启后作用的教学,可以更有效启发初学者理解狭义相对论的来龙去脉和理论体系,更有利于促进他们夯实物理基础.     

大学物理教学中不应忽视电磁学与狭义相对论的内在联系

文章指出大学物理教学中关于电磁学和狭义相对论的缺憾,并提出了可行的教学方案.由此可以使学生深化对电磁场的认识,同时深刻理解狭义相对论时空观的内在意义.     

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。