初識(shí)相對(duì)論課件高一下學(xué)期物理魯科版

第1節(jié)

初識(shí)相對(duì)論第五章

科學(xué)進(jìn)步無(wú)止境1了解伽利略的相對(duì)性原理，了解牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。2

了解邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)對(duì)經(jīng)典物理學(xué)造成的困難。3知道科學(xué)推理與大膽想象的重要性。教學(xué)目標(biāo)19世紀(jì)末物理學(xué)取得了巨大的成就：牛頓力學(xué)熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)電磁場(chǎng)理論形成了完整的物理學(xué)體系，并被贊譽(yù)為：“一座莊嚴(yán)雄偉的建筑體系和動(dòng)人心弦的美麗廟堂”新課引入1900年，英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文躊躇滿(mǎn)志地宣告：在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了。但是在這盡善盡美之中，還有一點(diǎn)小小的遺憾。用開(kāi)爾文的話(huà)說(shuō)，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵小小的令人不安的“烏云”?！白贤鉃?zāi)難”，由經(jīng)典理論得出的瑞利－金斯公式，在高頻部分趨于無(wú)窮?！耙蕴啤保~克爾遜－莫雷實(shí)驗(yàn)表明，以太不存在。正是這兩朵烏云(后來(lái)還出現(xiàn)了其它更多的烏云)，不久便掀起了物理學(xué)上深刻的革命：一個(gè)導(dǎo)致相對(duì)論的建立，一個(gè)導(dǎo)致量子力學(xué)的誕生。邁克爾遜—莫雷實(shí)驗(yàn)量子力學(xué)狹義相對(duì)論

黑體輻射光電效應(yīng)氫原子光譜

康普頓效應(yīng)經(jīng)典力學(xué)大廈將傾當(dāng)拋出的物體與汽車(chē)的行駛速度同向時(shí)，

觀察者認(rèn)為小球的速度為v2+v1。當(dāng)拋出的物體與汽車(chē)的行駛速度反向時(shí)，

觀察者認(rèn)為小球的速度為v2-v1。絕對(duì)時(shí)空觀的速度合成經(jīng)典時(shí)空觀的困惑光速恒定的特性，同運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理之間似乎產(chǎn)生了矛盾？v光速＝c

光速＝c-v但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，不論光源和觀察者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是恒定的。由于受牛頓絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的觀念長(zhǎng)期支配的影響，物理學(xué)界中多數(shù)人認(rèn)為，光波的傳播介質(zhì)是“以太”，這種介質(zhì)密度極小、絕對(duì)靜止，充滿(mǎn)宇宙空間?！耙蕴闭娴拇嬖诿?？邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)入射光以太風(fēng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，不論光源和觀察者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是恒定的。牛頓經(jīng)典力學(xué)受到?jīng)_擊vvv愛(ài)因斯坦不存在特殊的慣性參考系。無(wú)論是力學(xué)規(guī)律還是電磁規(guī)律，它們對(duì)任何慣性參考系都是一樣的。相對(duì)性原理對(duì)一切自然規(guī)律都適用。“否認(rèn)以太的存在”1.相對(duì)性原理：所有物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。即力學(xué)定律從一個(gè)慣性系換算到另一個(gè)慣性系時(shí)，定律的表述形式保持不變。2.光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性參考系中，測(cè)量到的真空中的光速c都一樣（

c=3×108m/s）。不管光源與觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如何，在任一慣性系中所測(cè)得的真空中的光速都是相等的。愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)不懈的探索加上非凡的抽象思維能力，最終撥開(kāi)了物理學(xué)天空中令人不安的“烏云”，提出了著名的相對(duì)論。他于1905年提出兩個(gè)基本假設(shè)：相對(duì)性原理表明：在某個(gè)慣性系中描述某個(gè)物理系統(tǒng)的某個(gè)物理過(guò)程的物理定律，在其他一切慣性系中對(duì)該系統(tǒng)該過(guò)程作出描述的物理定律皆保持形式不變。例如，在勻速飛行的飛機(jī)上觀測(cè)，上拋小球的運(yùn)動(dòng)遵循勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，那么在地面上（或在其他慣性參考系中）觀測(cè)，上拋小球的運(yùn)動(dòng)仍遵循同樣形式的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。光速不變?cè)淼睦斫夤馑俨蛔冊(cè)肀砻鳎涸谝磺袘T性系中觀測(cè)在真空中傳播的同一束光，不論沿任何方向，其速度大小都為c，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。這一結(jié)論實(shí)際上已被大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。光速不變?cè)硎疽鈭D如圖所示，假設(shè)在真空環(huán)境中，靜止在勻速運(yùn)行列車(chē)中的觀測(cè)者與靜立于地面的觀測(cè)者，測(cè)得手電發(fā)出的光波的速度大小都是c。初識(shí)相對(duì)論經(jīng)典時(shí)空觀的困惑邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)1.下列說(shuō)法中不正確的是()

A．只有靜止的參照系是慣性系B．由于在任何慣性系中力學(xué)規(guī)律都是相同的，因此，研究力學(xué)問(wèn)題時(shí)可以選擇任何慣性系C．在不同的慣性系中，光速都是相同的D．在一個(gè)慣性系內(nèi)進(jìn)行任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷它是否相對(duì)另一個(gè)慣性系做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)A跟蹤練習(xí)2.（多選）牛頓定律能適用于下列哪些情況？

()

A、研究原子中電子的運(yùn)動(dòng)B、研究“神州”五號(hào)的高速發(fā)射C、研究地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)D、研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線(xiàn)1BCD3.在日常生活中，我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨著物體