《相对论的诞生》课件4.ppt

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1、1相对论的诞生知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设．知道狭义相对论的几个主要结论．1．2．(1)惯性系：_________定律能够成立的参考系．相对一个惯性系做_________运动的另一个参考系也是惯性系．(2)伽利略相对性原理：_____规律在任何_____系中都是相同的．(1)实验基础：不论光源与观测者做怎样的相对运动，光速都是_______．一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设经典的相对性原理狭义相对论的两个基本假设牛顿运动匀速直线力学惯性一样的(2)两个基本

2、假设狭义相对性原理在不同的_____参考系中，一切_____规律都是相同的光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_____的物理相同惯性惯性系和非惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的，即任何惯性参考系都是平权的．相对性原理与电磁规律：根据麦克斯韦的电磁理论，真空中的光速在任何惯性系中都是一个常量，但是按照伽利略的相对性原理，在不同惯性系中的光速应是各不

3、相同的．迈克耳孙—莫雷实验证明：不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的．一、经典的相对性原理与狭义相对性原理(1)实验背景：根据麦克斯韦的电磁理论可以直接得到真空中电磁波的速度，并不需要初始条件，也就是说，“电磁波的速度是c”，这本身就是电磁规律的一部分，而不是电磁规律应用于某个具体事物的结论．于是，问题出现了：麦克斯韦的电磁理论相对哪个参考系成立？如果它相对参考系S是正确的，另外还有一个参考系S′，S′相对于S以速度v运动，那么光相对于S′的速度应该是(c－v)而不是c，好像电磁规律不是对

4、任何惯性系都一样．(2)实验结论：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的．迈克耳孙—莫雷实验理解要点：(1)时间间隔、长度的变化，都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应，它与所选取的参考系有关，物质本身的结构并没有变化．(2)两个事件的时间间隔和物体的长度，必须与所选取的参考系相联系，如果在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸，是没有任何意义的．思考与讨论(教材P96)点拨如果是船上的观察者，他与船相对静止，故看到桅杆上掉下来的物体沿直线运动；如果是地面上的观察者，船相对于观察者

5、有水平方向的速度，即桅杆上掉下来的物体相对于观察者也有水平方向的初速度，物体下落后受重力，故看到物体沿抛物线运动；分别以船和地面为参考系研究问题时，用到了相对运动的知识，它们在两个参考系都是正确的，因为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．教材资料分析思考与讨论(教材P99)点拨在运动的火车里，观察者认为沿着运动方向位置靠前一些的事件A先发生．这是因为运动的火车L也是一个惯性系，闪光向左、向右传的速度对火车L也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，火车K相对于火车L向右运动了一段距离，所以向右的光传

6、播的路程长些，到达右壁(事件B)的时刻也就晚些.如图15－1、2－1所示，考虑几个问题：【典例1】狭义相对论的简单应用图15－1、2－1(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？解析根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c＋v，第三种情况应是c－v，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.答案(1)c(2)c(3

7、)c借题发挥狭义相对论的光速不变原理，光速对任何参考系都是相同．【变式1】答案在地面的观察者看来光信号的速度为c，不是1.1c