摘要
狭义相对论是理工科大学物理课程教学中的一个难点,这是因为狭义相对论所涉及的时空效应在实际中都很难被观测到,而反映相对论时空观的洛伦兹变换又较为抽象,学生在学习过程中通常是机械地记忆公式,而并没有真正理解相对论的时空观及其与洛伦兹变换之间的联系.针对这一问题,本文介绍了一种引入洛伦兹变换的新方式:首先通过直观的思想实验定量地导出时间延缓、长度收缩和同时性的相对性等时空效应的数学表达式,然后在此基础上推导得到洛伦兹变换的x坐标变换式和时间变换式,并结合推导过程对其时空图像进行讨论.通过洛伦兹变换的这种引入方式可将相对论时空效应与洛伦兹变换紧密地联系起来,突出了洛伦兹变换的物理图像,从而加深学生对洛伦兹变换及相对论时空观的理解.
In this paper a new method about introduction of Lorenz transformation is proposed: firstly mathematical expressions of time dilation, length contraction and relativity of simultaneity are derived quantitatively via thought-experiments. Based on these mathematical expressions the paper derives the x-axis tranformation equation and the time transformation equation of the Lorenz transformation, and discusses the space-time-image of the Lorenz transformation. Lorenz transformation is closely connected with space-time-effects of relativity in this way, and the physical image of Lorenz transformation is emphasized. This leads to a better understanding by the students on Lorenz transformation and space-time-view of relativity.
出处
《物理与工程》
2016年第S1期10-16,21,共8页
Physics and Engineering
基金
教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会2015高等学校教学研究项目(DWJZW201509hb)
基于多元化专业人才培养的大学物理模块化分层次课程体系教学改革研究
2015年度北京高等学校教育教学改革立项项目(2015-ms026)
基于慕课面向多元化专业人才培养的大学物理模块化分层次混合式教学模式与方法的探究与实践
关键词
狭义相对论
时间延缓
长度收缩
同时性的相对性
洛伦兹变换
时空观
special relativity
time dilation
length contraction
relativity of simultaneity
Lorenz transformation
space-time-view
