高二物理相對(duì)論的誕生2省公開(kāi)課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第十五章相對(duì)論介紹15.1相對(duì)論誕生1/16

牛頓經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)就是以牛頓命名三條定律，這一理論形成于十七世紀(jì)，在以后兩個(gè)多世紀(jì)里，牛頓力學(xué)對(duì)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展起了巨大推進(jìn)作用，同時(shí)本身也得到了很大發(fā)展。不過(guò)，進(jìn)入二十世紀(jì)，物理學(xué)研究領(lǐng)域開(kāi)始深入到了微觀高速領(lǐng)域，這時(shí)人們發(fā)覺(jué)牛頓力學(xué)在這些領(lǐng)域不再適用。物理學(xué)發(fā)展要求對(duì)牛頓力學(xué)以及一些長(zhǎng)久認(rèn)為是不言自明基本觀念作出根本性變革，物理學(xué)需要一場(chǎng)革命！二十世紀(jì)初誕生相對(duì)論和量子力學(xué)就是這場(chǎng)從經(jīng)典物理向近代物理變革標(biāo)志2/1620世紀(jì)最偉大科學(xué)家愛(ài)因斯坦3/16一、經(jīng)典相對(duì)性原理1、慣性系：牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立參考系相對(duì)于一個(gè)慣性參考系做勻速直線運(yùn)動(dòng)另一個(gè)參考系也是慣性系2、伽利略相對(duì)性原理

力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同還可表述為：在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行任何力學(xué)試驗(yàn)都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對(duì)于另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)；或者說(shuō)，任何慣性系都是平權(quán)。4/16

牛頓伽利略相對(duì)性原理是作為基本假設(shè)提出來(lái)，它之所認(rèn)為人們接收認(rèn)可，首先是牛頓力學(xué)在處理力學(xué)問(wèn)題取得巨大功；另首先觀察結(jié)果與人們經(jīng)驗(yàn)相符。

不過(guò)十九世紀(jì)中葉，人們?cè)谘芯颗c物體運(yùn)動(dòng)相關(guān)電磁現(xiàn)象時(shí)，發(fā)覺(jué)在電磁現(xiàn)象規(guī)律不符合相對(duì)性原理

其中最經(jīng)典就是光速問(wèn)題5/16

不一樣參考系中觀察物體運(yùn)動(dòng)情況可能不一樣，物體在空間移動(dòng)這一概念也是相正確．在不一樣參考系中觀察物體運(yùn)動(dòng)情況6/16

光速恒定特征，同運(yùn)動(dòng)相對(duì)性原理之間似乎產(chǎn)生了矛盾？

不過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象表明，不論光源和觀察者做怎樣相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是恒定．v光速＝光速＝7/16

這一結(jié)論還尤其為以后很多準(zhǔn)確試驗(yàn)所證實(shí)，最著名是1887年邁克爾遜和莫雷所做試驗(yàn)。它們都明確無(wú)誤地證實(shí)光速測(cè)量結(jié)果與光源和測(cè)量者相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，亦即與參考系無(wú)關(guān)。可見(jiàn)光和電磁波運(yùn)動(dòng)不服從伽利略相對(duì)原理.任何參考系中測(cè)得光在真空速率都應(yīng)該是這一數(shù)值8/16

當(dāng)初人們?yōu)榱颂幚磉@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變換下含有不變性。這意味著經(jīng)典牛頓力學(xué)要作修改，修改后力學(xué)方程在新變換下含有不變性。9/16二、相對(duì)性原理與電磁規(guī)律

19世紀(jì)后半葉和20世紀(jì)初，物理學(xué)家們?cè)?jīng)猜測(cè)，有一個(gè)叫做以太介質(zhì)，彌漫在宇宙中，它是電磁波傳輸時(shí)所需要介質(zhì)，拿以太做參考系時(shí)麥克斯韋電磁理論才成立．今天看來(lái)，以太是某一特殊參考系代表．麥克爾遜試驗(yàn)表明不存在這么特殊參考系，實(shí)際上就是宣告宇宙間不存在以太．麥克爾遜莫雷試驗(yàn)10/16

上述矛盾使物理學(xué)家面臨兩個(gè)選擇，一是修正現(xiàn)有理論，去迎合試驗(yàn)結(jié)果（這相對(duì)比較輕易，但經(jīng)常無(wú)效）；另一個(gè)主張徹底擺脫“麥克斯韋電磁理論只適合用于某一特殊慣性系”，創(chuàng)建全新理論。愛(ài)因斯坦、龐加萊等人選擇了后者．并提出了兩個(gè)假設(shè)：11/16三、狹義相對(duì)論兩個(gè)基本假設(shè)1、狹義相對(duì)性原理在不一樣慣性參考系，一切物理規(guī)律都是相同2、光速不變?cè)碚婵罩泄馑僭诓灰粯討T性參考系中是相同，光速與光源、觀察者間相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)相關(guān)系。

就是在看來(lái)如此簡(jiǎn)單且最普通兩個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上愛(ài)因斯坦建立了一套完整理論——狹義相對(duì)論12/16對(duì)兩個(gè)基本原理正確了解①自然規(guī)律不但包含力學(xué)規(guī)律，還包含電磁學(xué)規(guī)律等其它全部物理學(xué)規(guī)律；②強(qiáng)調(diào)真空中光速不變指大小既不依賴于光源或觀察者運(yùn)動(dòng)，也不依賴于光傳輸方向③幾十年來(lái)科學(xué)家采取各種先進(jìn)物理技術(shù)測(cè)量光速，結(jié)果都不違反光速不變?cè)怼?3/16小結(jié)一、伽利略相對(duì)性原理

力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同二、相對(duì)性原理與電磁規(guī)律發(fā)生矛盾三、狹義相對(duì)論兩個(gè)基本假設(shè)

1、狹義相對(duì)性原理在不一樣慣性參考系，一切物理規(guī)律都是相同

2、光速不變?cè)?/p>

真空中光速在不一樣慣性參考系中是相同，光速與光源、觀察者間相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)相關(guān)系。14/16

相對(duì)論時(shí)空觀念與人們固有時(shí)空觀念差異很大，極難被普通人所了解。人們都稱(chēng)贊愛(ài)因斯坦偉大，但又經(jīng)常弄不懂這偉大內(nèi)容。這使人們想起英國(guó)詩(shī)人波譜歌頌牛頓詩(shī)句:

自然界和自然界規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說(shuō)：“讓牛頓去吧，”于是一切都成為光明。后人續(xù)寫(xiě)道:上帝說(shuō)完多少年之后，魔鬼說(shuō)：“讓愛(ài)因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。15/16；/刷單平臺(tái)zth95awb媽?zhuān)鄠€(gè)瓶子，瓶子里晃晃蕩蕩半瓶?jī)核殴怕∵伺苓M(jìn)來(lái)，手里水瓶揚(yáng)起來(lái)，“啪”打在墻上，磕碎了，熱水濺在邱媽媽身上，邱媽媽“嗷”了一聲，也顧不得，轉(zhuǎn)身又往外跑去。寶音咳得總算定了些，給洛月攙扶著在枕頭上躺下來(lái)，只是喘氣，仍說(shuō)不出話。邱媽媽又跑進(jìn)來(lái)，這次帶了樂(lè)韻同來(lái)。樂(lè)韻睡眼惺松，神色不善，邱媽媽可是滿臉歡喜，并榻上洛月也是喜孜孜：“大夫說(shuō)好么？”“好！好！”老婆子一迭聲道，“要這盒子去看看！”笑得滿臉菊花對(duì)著寶音相了一相：“咱們姑娘可不好起來(lái)了！”便捧了痰盒子出去外間。寶音驚疑不定：她在老夫人面前得臉之后，大家給個(gè)面子，也尊稱(chēng)她“寶音姑娘”，但誰(shuí)曾有過(guò)一聲“咱們姑娘”？這可是正經(jīng)禮遇了！外頭劉晨寂聲音還守禮低微，邱媽媽原來(lái)耳背，聲音就一聲高過(guò)一聲了：“哦是陳血？哦這么說(shuō)是咳出來(lái)了！果然是要狠藥么！這么說(shuō)斷根了！哦哦，大夫你說(shuō)我聽(tīng)得見(jiàn)，知道知道！要補(bǔ)嘛！這會(huì)兒天也快亮了，大夫你開(kāi)個(gè)方子，叫人熬去！阿彌陀佛這可算是好過(guò)來(lái)了！”寶音喘過(guò)氣，旁不提，先道：“取鏡子給我！”樂(lè)韻不動(dòng)，洛月越過(guò)寶音身子下榻來(lái)，桌上取了面菱花鏡子給寶音。寶音接在手里一看，不知該慘嚎還是該大笑。這黃慘慘病容、尖伶伶下巴、黑黝黝淚汪汪眼睛，怎么看怎么都分明是表，韓玉笙！好好寶音，怎么成了韓玉笙？必定是夢(mèng)吧！寶音掐了一下自己手心，會(huì)痛。其實(shí)不用掐手心，剛才那一頓下馬威咳嗽就該叫她知道了，什么夢(mèng)都不可能經(jīng)歷如此痛楚而不醒過(guò)來(lái)。這就是現(xiàn)實(shí)。從一個(gè)丫頭，平白成了個(gè)金枝玉葉呵，多廉價(jià)事……不不，寶音還是想念自己皮囊。要現(xiàn)在自陳身份嗎？呵，只怕被看成妖孽抑或瘋婆，更怕被拉回黑屋中浸黃表紙。寶音思疑難定。邱媽媽去照管煎下一劑藥了。寶音以為嘴里，定定神，以為嘴里咸澀難當(dāng)：“給我杯水?！眲偛徘駤寢尵褪侨ゴ蛩?，砸翻了，屋內(nèi)再無(wú)熱水。洛月為難著，去倒冷水：“姑娘您先潤(rùn)一潤(rùn)……”眼睛瞟向樂(lè)韻，并不敢支使她，但這種時(shí)候樂(lè)韻要是還不動(dòng)彈，真真太不像話了，她懶洋洋向外走，低低嘟囔：“大午夜要鏡子要茶……”寶音乜了她一眼。六屋里唯一一等丫頭，就是這么當(dāng)差！這筆帳且記下。洛月捂了茶碗一會(huì)兒，捧過(guò)來(lái)：“還是冷，姑娘