高二物理人教版選修35相對(duì)論的誕生

1、.相對(duì)論的誕生重/難點(diǎn)重點(diǎn)：狹義相對(duì)論的兩個(gè)根本假設(shè)。難點(diǎn)：狹義相對(duì)論的兩個(gè)根本假設(shè)。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí),理解面對(duì)邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果愛(ài)因斯坦通過(guò)否認(rèn)以太的存在,同時(shí)否認(rèn)了牛頓力學(xué)的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間。理解狹義相對(duì)論的兩個(gè)根本假設(shè),同時(shí)以這兩個(gè)原理為根底,分析一些簡(jiǎn)單現(xiàn)象。難點(diǎn)分析：狹義相對(duì)性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是一樣的。光速不變?cè)?真空中的光速在不同的慣性參考系中都是一樣的,光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。打破策略一、經(jīng)典的相對(duì)性原理力學(xué)規(guī)律在任何慣性參考系中都是一樣的。還可以表述為：在任何慣性參考系中無(wú)法用任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參考系相當(dāng)于另

2、一個(gè)參考系是靜止的還是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即任何慣性參考系都是平權(quán)的。二、相對(duì)性原理與電磁規(guī)律之間的矛盾邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)裝置如下圖 2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:轉(zhuǎn)動(dòng)干預(yù)儀,在程度面內(nèi)不同方向進(jìn)展光的干預(yù)實(shí)驗(yàn),干預(yù)條紋并沒(méi)有預(yù)期的挪動(dòng)。3實(shí)驗(yàn)原理假如兩束光的光程一樣,或者相差波長(zhǎng)的整數(shù)倍,在觀察屏上就是亮的;假設(shè)兩束光的光程差不是波長(zhǎng)的整數(shù)倍,就會(huì)有不同的干預(yù)結(jié)果。由于M1和M2不能絕對(duì)的垂直,所以在觀察屏上可以看到明暗相間的條紋。假如射向M1和M2的光速不一樣,就會(huì)造成干預(yù)條紋的挪動(dòng)。我們知道地球的運(yùn)動(dòng)速度是很大的,當(dāng)我們將射向M的光路逐漸移向地球的運(yùn)動(dòng)方向時(shí),應(yīng)當(dāng)看到干預(yù)條紋的挪動(dòng),但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻看不到任何

3、干預(yù)條紋的挪動(dòng)。因此,說(shuō)明光在任何參考系中的速度是不變的,它的速度的合成不滿足經(jīng)典力學(xué)的法那么,因此需要新的假設(shè)出現(xiàn),為光速不變?cè)淼奶岢鎏峁┯辛Φ膶?shí)驗(yàn)證據(jù)。矛盾激發(fā)：“在不同的慣性系中光速不同“任何參考系中光速度都應(yīng)該是同一數(shù)值，說(shuō)明相對(duì)性原理涉及到接近光速的高速領(lǐng)域產(chǎn)生了明顯的困難。當(dāng)時(shí)人們?yōu)槔斫鉀Q這個(gè)困難，提出了三種可能：1麥克斯韋電磁理論有錯(cuò)，正確的電磁方程組應(yīng)滿足伽利略不變性。2牛頓力學(xué)與麥克斯韋電磁理論都對(duì)，但麥克斯韋電磁理論只在某一特殊的慣性系成立。3牛頓力學(xué)與伽利略變換不對(duì)，應(yīng)存在某種變換，麥克斯韋電磁理論在這種新的變換下具有不變性。這意味著經(jīng)典牛頓力學(xué)要作修改，修改后的力學(xué)方

4、程在新的變換下具有不變性。三、狹義相對(duì)論的兩個(gè)根本假設(shè)狹義相對(duì)論的兩個(gè)根本原理： 狹義相對(duì)性原理 切物理規(guī)律，在不同的慣性系中是一樣的；光速不變?cè)砉庠谡婵罩械膫鞑ニ俣仍诓煌膽T性系中測(cè)得的數(shù)值都是一樣的，與光源、觀察者是否相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。對(duì)2個(gè)根本原理的正確理解： 自然規(guī)律不僅包括力學(xué)規(guī)律，還包括電磁學(xué)規(guī)律等其他所有的物理學(xué)規(guī)律；強(qiáng)調(diào)真空中的光速不變指大小既不依賴于光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)，也不依賴于光的傳播方向 幾十年來(lái)科學(xué)家采用各種先進(jìn)的物理技術(shù)測(cè)量光速，結(jié)果都不違犯光速不變?cè)?。?wèn)題: 說(shuō)說(shuō)你對(duì)這兩個(gè)根本假設(shè)的認(rèn)識(shí),為什么這兩個(gè)觀點(diǎn)不叫定律而叫假設(shè)?解答: 前一個(gè)假設(shè)是解決參考系的問(wèn)題,愛(ài)因斯

5、坦認(rèn)為自然界不存在特殊的慣性參考系,所以相對(duì)性原理的內(nèi)容是在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是一樣的。第二個(gè)假設(shè)解決電磁學(xué)規(guī)律不能和經(jīng)典的慣性參考系相兼容的問(wèn)題,內(nèi)容是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是一樣的。 可以驗(yàn)證這兩個(gè)觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)非常有限,只有從這兩個(gè)假設(shè)出發(fā),經(jīng)過(guò)邏輯推理包括數(shù)學(xué)推導(dǎo)所得出的大量結(jié)論都與事實(shí)相符,才能證實(shí)它的正確性。知識(shí)鏈接:狹義相對(duì)論同樣認(rèn)為空間和時(shí)間并不是互相獨(dú)立的,它們應(yīng)該用一個(gè)統(tǒng)一的四維時(shí)空來(lái)描繪,并不存在絕對(duì)的空間和時(shí)間。例1. 以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 A.經(jīng)典物理中速度合成公式在任何情況下都是適用的B.經(jīng)典物理規(guī)律也適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體C.力學(xué)規(guī)律在一個(gè)

6、靜止的參考系和一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)參考系中是不等價(jià)的D.力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價(jià)的解析：根據(jù)光速不變?cè)?，?jīng)典物理中的速度合成公式在高速情況下不成立，慣性參考系是平權(quán)的，經(jīng)典物理規(guī)律只適用于宏觀、低速的物體。例2. 飛船在高空以0.1c的速度向目的飛行，從飛船向目的方向發(fā)射一個(gè)光信號(hào)，那么在地面的觀察者看來(lái)光信號(hào)的速度是多少？解析：由愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的第二個(gè)根本假設(shè)可知光速應(yīng)該是不變的，即光信號(hào)的速度的地面觀察者看來(lái)也應(yīng)該是c，而且這個(gè)假設(shè)已經(jīng)被邁克孫-莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。例3. 怎樣在一個(gè)封閉的飛船內(nèi)部判斷飛船是在加速、減速、轉(zhuǎn)彎，還是在做勻速直線運(yùn)動(dòng)飛船不受重力？解析：可以在飛船內(nèi)一個(gè)相對(duì)飛船靜止的透明封閉容器中放一小球，保持懸浮，假如小球向后加速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明飛船在加速；假如小球向前加速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明飛船在減速；假如小球向兩側(cè)加速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明飛船在轉(zhuǎn)彎；假如小球靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明飛船在做勻速直線運(yùn)動(dòng)。打破反思基于大綱對(duì)相對(duì)論的誕生這一節(jié)內(nèi)容要求不是太高，所以在教學(xué)過(guò)程中，以