高中物理 模塊綜合 復(fù)合場(chǎng)中的特殊物理模型課件 新人教版選修3-1 (123)

1、第一節(jié)第一節(jié) 相對(duì)論的誕生相對(duì)論的誕生世界物理年徽標(biāo)世界物理年徽標(biāo)（1）了解經(jīng)典的相對(duì)性原理）了解經(jīng)典的相對(duì)性原理 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性中國(guó)古代研究：中國(guó)古代研究：尚書緯考靈曜尚書緯考靈曜 “地恒動(dòng)而人不知地恒動(dòng)而人不知,譬如閉舟而行不覺舟之運(yùn)譬如閉舟而行不覺舟之運(yùn)也。也。” 伽里略相對(duì)性原理伽里略相對(duì)性原理關(guān)于兩種世界體系的對(duì)話關(guān)于兩種世界體系的對(duì)話： “理想船實(shí)驗(yàn)理想船實(shí)驗(yàn)”伽里略速度變換公式伽里略速度變換公式 ：uvv牛頓力學(xué)的不變性：牛頓力學(xué)的不變性： aa v伽利略相對(duì)性原理伽利略相對(duì)性原理 1632年年,伽利略發(fā)表了伽利略發(fā)表了關(guān)于關(guān)于兩種世界體系的對(duì)話兩種世界體系的對(duì)話一書一

2、書,其中對(duì)船艙里觀察到其中對(duì)船艙里觀察到的現(xiàn)象有一段生動(dòng)的描述：的現(xiàn)象有一段生動(dòng)的描述：“船停著不動(dòng)時(shí)船停著不動(dòng)時(shí),你留神觀察你留神觀察,小蟲都以等速向各方向飛行小蟲都以等速向各方向飛行,魚向各個(gè)魚向各個(gè)方向隨意游動(dòng)方向隨意游動(dòng),水滴滴進(jìn)下面的罐中；你把任何東水滴滴進(jìn)下面的罐中；你把任何東西扔給你的朋友時(shí)西扔給你的朋友時(shí),只要距離相等只要距離相等,向這一方向不必向這一方向不必比向另一方向用更多的力比向另一方向用更多的力,你雙腳齊跳你雙腳齊跳,無(wú)論向哪個(gè)無(wú)論向哪個(gè)方向跳過(guò)的距離都相同。當(dāng)你仔細(xì)觀察這些事情方向跳過(guò)的距離都相同。當(dāng)你仔細(xì)觀察這些事情之后之后,再使船以任何速度前進(jìn)再使船以任何速度前進(jìn)

3、,只要運(yùn)動(dòng)是勻速的只要運(yùn)動(dòng)是勻速的,也也不忽左忽右地?cái)[動(dòng)不忽左忽右地?cái)[動(dòng),你將發(fā)現(xiàn)你將發(fā)現(xiàn),所有上述現(xiàn)象絲毫沒所有上述現(xiàn)象絲毫沒有變化。你也無(wú)法從其中任何一個(gè)現(xiàn)象來(lái)確定有變化。你也無(wú)法從其中任何一個(gè)現(xiàn)象來(lái)確定,船船是在運(yùn)動(dòng)還是停著不動(dòng)是在運(yùn)動(dòng)還是停著不動(dòng)”伽利略這段描述說(shuō)明：伽利略這段描述說(shuō)明：在相對(duì)于地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)在相對(duì)于地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)的船艙里所進(jìn)行的力學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)的船艙里所進(jìn)行的力學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè),其結(jié)果與地面上的力其結(jié)果與地面上的力學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)結(jié)果沒有差異。不能根據(jù)在船艙內(nèi)的力學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)結(jié)果沒有差異。不能根據(jù)在船艙內(nèi)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè),來(lái)判斷船相對(duì)于地面是靜止還是運(yùn)動(dòng)。正

4、如來(lái)判斷船相對(duì)于地面是靜止還是運(yùn)動(dòng)。正如地球以地球以30千米千米/秒的速度相對(duì)太陽(yáng)而運(yùn)動(dòng)秒的速度相對(duì)太陽(yáng)而運(yùn)動(dòng),我們卻絲毫沒有我們卻絲毫沒有感覺地球在運(yùn)動(dòng)一樣感覺地球在運(yùn)動(dòng)一樣,也不能根據(jù)地面上的力學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)直也不能根據(jù)地面上的力學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)直接判斷地球的公轉(zhuǎn)。這是因?yàn)榈孛嫔虾痛摾锏牧W(xué)規(guī)接判斷地球的公轉(zhuǎn)。這是因?yàn)榈孛嫔虾痛摾锏牧W(xué)規(guī)律具有相同的形式。牛頓第二定律的形式律具有相同的形式。牛頓第二定律的形式Fma,在靜止在靜止的船上和做勻速直線運(yùn)動(dòng)的船上是相同的。牛頓運(yùn)動(dòng)定的船上和做勻速直線運(yùn)動(dòng)的船上是相同的。牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),凡是牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參照系凡是牛頓運(yùn)動(dòng)

5、定律成立的參照系,稱稱為慣性參照系為慣性參照系,或簡(jiǎn)稱慣性系。地面參照系是慣性系或簡(jiǎn)稱慣性系。地面參照系是慣性系,相對(duì)相對(duì)地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)的船也是慣性系。一般而言地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)的船也是慣性系。一般而言,相對(duì)慣相對(duì)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的任何參照系性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的任何參照系,都是慣性系。都是慣性系。牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系,稱為稱為慣性參考系慣性參考系,簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱慣性系稱慣性系牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系,稱為稱為非慣性系非慣性系v綜上所述綜上所述,相對(duì)任何慣性系相對(duì)任何慣性系,力學(xué)規(guī)力學(xué)規(guī)律都具有相同的形式。換言之律都具有相同的形式。換言之,

6、在在描述力學(xué)的規(guī)律上描述力學(xué)的規(guī)律上,一切慣性系都一切慣性系都是等價(jià)的。是等價(jià)的。這一原理稱為伽利略這一原理稱為伽利略相對(duì)性原理相對(duì)性原理,或經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性或經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理原理。（2）知道狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)）知道狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理：狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理：相對(duì)性原理相對(duì)性原理 一切物理定律一切物理定律,在不同的慣性系中是在不同的慣性系中是相同的相同的 光速不變?cè)砉馑俨蛔冊(cè)?光在真空中的傳播速度在不同的慣性光在真空中的傳播速度在不同的慣性系中測(cè)得的數(shù)值都是相同的系中測(cè)得的數(shù)值都是相同的 邁克爾遜邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)原理圖 實(shí)驗(yàn)

7、干涉條紋實(shí)驗(yàn)干涉條紋 v電磁理論與經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的矛盾電磁理論與經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論的矛盾 19世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉,麥麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,建立了完整建立了完整的電磁理論的電磁理論,又稱麥克斯韋電磁場(chǎng)方程組。麥克斯韋電又稱麥克斯韋電磁場(chǎng)方程組。麥克斯韋電磁理論不但能夠解釋當(dāng)時(shí)已知的電磁現(xiàn)象磁理論不但能夠解釋當(dāng)時(shí)已知的電磁現(xiàn)象,而且預(yù)言了而且預(yù)言了電磁波的存在電磁波的存在,確認(rèn)光是波長(zhǎng)較短的電磁波確認(rèn)光是波長(zhǎng)較短的電磁波,電磁波在真電磁波在真空中的傳播速度為一常數(shù)空中的傳播速度為一常數(shù),c3.0108米米/秒秒,并很快為并很快為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。實(shí)驗(yàn)所

8、證實(shí)。v從麥?zhǔn)戏匠探M中解出的光在真空中的傳播速度與光源的從麥?zhǔn)戏匠探M中解出的光在真空中的傳播速度與光源的速度無(wú)關(guān)。如果光波也和聲波一樣速度無(wú)關(guān)。如果光波也和聲波一樣,是靠一種媒質(zhì)是靠一種媒質(zhì)(以太以太)傳播的傳播的,那么光速相對(duì)于絕對(duì)靜止的以太就應(yīng)該是不變那么光速相對(duì)于絕對(duì)靜止的以太就應(yīng)該是不變的?？茖W(xué)家們?yōu)榱藢ふ乙蕴隽舜罅康膶?shí)驗(yàn)的?？茖W(xué)家們?yōu)榱藢ふ乙蕴隽舜罅康膶?shí)驗(yàn),其中以美其中以美國(guó)物理學(xué)家邁克耳孫和莫雷實(shí)驗(yàn)最為著名。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不國(guó)物理學(xué)家邁克耳孫和莫雷實(shí)驗(yàn)最為著名。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不但沒能證明以太的存在但沒能證明以太的存在,相反卻宣判了以太的死刑相反卻宣判了以太的死刑,證明證明光速相對(duì)于地球是各向同性的。但是這卻與經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)光速相對(duì)于地球是各向同性的。但是這卻與經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論相矛盾。學(xué)理論相矛盾。v愛因斯坦分析了物理學(xué)的發(fā)展愛因斯坦分析了物理學(xué)的發(fā)展,特別是電特別是電磁理論磁理論,于于1905年提出了狹義相對(duì)論。狹年提出了狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論的基本原理可表述于下：義相對(duì)論的基本原理可表述于下：v1.1.相對(duì)性原理相對(duì)性原理 相對(duì)任何慣性系相對(duì)任何慣性系,包括電磁包括電磁理論在內(nèi)的物理規(guī)律具有相同的形式。也理論在內(nèi)的物理規(guī)律具有相同的形式。也就是說(shuō)就是說(shuō),沒有任何物理實(shí)驗(yàn)?zāi)艽_定一個(gè)慣沒有任何物理實(shí)驗(yàn)?zāi)艽_定