冉婷 兰小刚 余杰

摘 要：简要回顾经典力学与狭义相对论时空观，运动相对性原理的内涵，并对时间和空间的概念作简要描述。并通过实例，详细讨论了参照系变换思想在求解物理问题中的重要性。以期加深学生对物理学中时间和空间概念的理解，激发学生对物理学进行探索和研究的兴趣。

关键词：经典力学；狭义相对论；参照系变换

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）3-0058-3

1 引 言

研究物体运动规律是经典力学的主要研究目标之一，为了定量地描述物体的机械运动，我们需要选择适当的参照系。而力学概念，如速度、加速度等，以及力学规律都是对一定的参考系才有意义[1，2]。学生习惯于选取地面为参照系，不善于变换参照系，解决物理问题时常常陷入困境。本文首先简要回顾经典力学与狭义相对论时空观，运动相对性原理的内涵，对时间和空间的概念作简要描述。期望能够用简单易懂的语言，让学生正确理解“动”与“静”的辩证关系，加深对时间和空间概念的理解，提升学生对力学规律的认识。

2 经典力学时空观与狭义相对论时空观

自古以来，空间的概念来源于物体的广延性，时间的概念则来源于过程的持续性。早在1632年，伽利略曾在封闭的船舱里仔细观察了力学现象，发现在船舱中察觉不到物体的运动规律和地面上有任何不同[3]。由此，伽利略总结出力学的相对性原理，或伽利略相对性原理（Galilean principle of relativity）[4]： 在一个封闭的系统中，不论进行怎样的力学实验，都不能判断一个惯性系统是处于静止状态或是在做等速直线运动。……