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1、第29卷第2期桂林电子科技大学学报Vol.29,No.22009年4月JournalofGuilinUniversityofElectronicTechnologyApr.2009爱因斯坦科学创新在狭义相对论教学中的地位蓝爱群(梧州学院数理系,广西梧州543002)摘要:论述在狭义相对论的教学中,突出爱因斯坦在观念、思维、理论、方法、应用理解、归纳上创新的科学方法,达到知识传承和能力发展创新教育教学双重效果。关键词:爱因斯坦;狭义相对论;创新方法中图分类号:O409文献标识码:A文章编号:1673-808X(2009)02-0152-0
2、3TheStatusofEinstein’sInnovationintheTeachingofSpecialRelativityLANAi-qun(DepartmentofMathematicsandPhysics,WuzhouUniversity,Wuzhou543002,China)Abstract:InteachingAlbertEinstein’stheoryofspecialrelativity,theinnovativeandscientificmethodsthatheap-pliedtotheprocessofevalua
3、tinganidea,thought,theory,method,application,andconclusion,shouldbepartic-ularlyattended.Inteachingthetheoryofspecialrelativity,thefocusontheinnovativeandscientificmethodsofE-insteincanresultintheenhancementofbothknowledgeandabilityonthestudent’spart.Keywords:AlbertEinste
4、in;specialrelativity;innovation[2]1905年6月爱因斯坦写了《论动体的电动力学》迈克尔孙—莫雷实验,设计从同一光源出发的[1]论文(论文在当年9月德国的《物理杂志》上发表),一束光,经过半透镜片分成互相垂直的两束后,通过标志着爱因斯坦创立了狭义相对论,开创了物理学的相同的距离“臂”,分别被两个平面镜反射回来,通过新纪元,使经典力学与电动力学得到了统一。在狭义半透镜片进入望远镜。由牛顿力学时空观,相对于地相对论的教学过程中,应该追溯狭义相对论的发展线球静止的干涉仪由于随地球一起运动,互相垂直的两索,突出爱因
5、斯坦科学创新的主线,透视爱因斯坦科束光通过相同距离所用时间不同,到达望远镜时将存学创新方法。使学生系统地认识和正确理解狭义相对在光程差,这在望远镜中将看到干涉条纹。如果以太论的理论,锻炼学生分析问题、解决问题能力,培养学确实存在,而且不被地球表面的空气所带动,则把整生探索精神和创新意识,达到创新教育教学效果。个干涉仪旋转90°时,望远镜中的干涉条纹将发生相应的移动。然而,实验中没有看到预期的干涉条纹移1狭义相对论发展的线索动,即“零”结果。19世纪末,电磁学的一些实验现象与牛顿力学(2)麦克斯韦方程组在伽利略变换下不对称。的观念矛盾,其中
6、有:(3)麦克斯韦电磁场理论指出电磁波在真空中(1)麦克斯韦电磁场理论认为光波是电磁波。类的传播速度是个常数与光学实验测出的光速值吻合。比机械波的传播需要媒质,人们想象传播电磁波的媒然而,这与牛顿力学中的速度相加公式矛盾。质是一种弹性介质“以太”。然而,1876～1887年间,(4)利用电磁场测得电子的惯性质量随其运动迈克尔孙和莫雷做了精密实验,为寻找“以太”给出了速度的增加而变大,这与牛顿力学中的“惯性质量是[3]否定的结果。常数”的结论相抵触。收稿日期:2009-04-15基金项目:广西教育厅教育科学“十一五”规划课题项目(2008
7、C81)作者简介:蓝爱群(1956-),女,广西梧州人,副教授,主要从事大学物理等课程教学和研究工作。E-mail:lanaiqun@163.com第2期蓝爱群:爱因斯坦科学创新在狭义相对论教学中的地位153自1687年牛顿力学建立以来,牛顿学说以及由以致光速成为一个不可逾越的极限”。牛顿的绝对时空观导出的伽利略变换式统治了物理2爱因斯坦的科学创新学二百多年。如今,主宰了二百多年的牛顿力学和伽利略变换遇到了矛盾。物理学家们纷纷寻找解决矛盾洛伦兹、彭加勒等物理学家实际上已经徘徊在狭的方法。义相对论的“门前”,由于世界观的局限性,限制了他们再
8、向前迈出一步。当时,爱因斯坦还不知道迈克尔1.1洛伦兹假设孙—莫雷实验,但他察觉到了经典力学与麦克斯韦电为了解释以太的“零”结果,1889年爱尔兰物理磁场理论之间的矛盾。在研究麦克斯韦、洛伦兹
