《湖北省荆州市沙市第五中学高中物理 15.1相对论的诞生课件 新人教选修34.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖北省荆州市沙市第五中学高中物理 15.1相对论的诞生课件 新人教选修34.ppt（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第一节第一节 相对论的诞生相对论的诞生2021/8/8 星期日1 牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的三条定律，这一理论形成于十七世纪，在以后的两三条定律，这一理论形成于十七世纪，在以后的两三条定律，这一理论形成于十七世纪，在以后的两三条定律，这一理论形成于十七世纪，在以后的两个多世纪里，牛顿力学对科学和技术的发展起了巨个多世纪里，牛顿力学对科学和技术的发展起了巨个多世纪里，牛顿力学对科学和技术的发展起了巨个多世纪里，牛顿力学对科学和技术的发展起了巨大的推动作用，同时自身也得到了很大发展
2、。但是，大的推动作用，同时自身也得到了很大发展。但是，大的推动作用，同时自身也得到了很大发展。但是，大的推动作用，同时自身也得到了很大发展。但是，进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微观高速领域，这时人们发现牛顿力学在这些领域不观高速领域，这时人们发现牛顿力学在这些领域不观高速领域，这时人们发现牛顿力学在这些领域不观高速领域，这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适用。物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长再适用。物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长再适用。物理学
3、的发展要求对牛顿力学以及某些长再适用。物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长期认为是不言自明的基本观念作出根本性的变革，期认为是不言自明的基本观念作出根本性的变革，期认为是不言自明的基本观念作出根本性的变革，期认为是不言自明的基本观念作出根本性的变革，物理学需要一场革命！物理学需要一场革命！物理学需要一场革命！物理学需要一场革命！二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场从二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场从二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场从二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场从经典物理向近代物理变革的标志经典物理向近代物理变革的标志经典物理向近代物理变革的标志经典物理向近代物理
4、变革的标志2021/8/8 星期日2一、经典的相对性原理一、经典的相对性原理1 1、惯性系：、惯性系：牛顿运动定律成立的参考系牛顿运动定律成立的参考系 相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系另一个参考系也是惯性系2 2、伽利略相对性原理、伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系中都是相同的力学规律在任何惯性系中都是相同的 还可表述为：在一个惯性参考系内进行的还可表述为：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，
5、任何惯性系都是平权的。者说，任何惯性系都是平权的。2021/8/8 星期日3 牛顿的伽利略相对性原理是作为基本假设提出牛顿的伽利略相对性原理是作为基本假设提出来的，它之所以为人们接受承认，一方面是牛顿力来的，它之所以为人们接受承认，一方面是牛顿力学在解决力学问题获得的巨大功；另一方面观察结学在解决力学问题获得的巨大功；另一方面观察结果与人们的经验相符。果与人们的经验相符。但是十九世纪中叶，人们在研究与物体运但是十九世纪中叶，人们在研究与物体运动有关的电磁现象时，发现在电磁现象的规律动有关的电磁现象时，发现在电磁现象的规律不符合相对性原理不符合相对性原理 其中最典型的就是光速的问题其中最典型的就
6、是光速的问题 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同，物不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同，物体在空间移动这一概念也是相对的体在空间移动这一概念也是相对的2021/8/8 星期日4 光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾？似乎产生了矛盾？但是实验现象表明，不论光源和观察但是实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的者做怎样的相对运动，光速都是恒定的v v光速光速 光速光速2021/8/8 星期日5 这一结论还特别为后来的很多精确的实验所证实，这一结论还特别为后来的很多精确的实验所证实，最著名的是最著名的是18871
7、887年迈克尔逊和莫雷所做的实验。它年迈克尔逊和莫雷所做的实验。它们都明确无误地证明光速的测量结果与光源和测量们都明确无误地证明光速的测量结果与光源和测量者的相对运动无关，亦即与参照系无关。者的相对运动无关，亦即与参照系无关。可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对性原理可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对性原理.任何参照系中测得的光在真空的速率任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是这一数值都应该是这一数值2021/8/8 星期日6 当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：当时人们为了解决这个困难，提出了三种可
8、能：（1 1 1 1）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应满足伽利略不变性。满足伽利略不变性。满足伽利略不变性。满足伽利略不变性。（2 2 2 2）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。（3 3 3
9、 3）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。这意味着经典牛顿力学要作修改，修改后的力学这意味着经典牛顿力学要作修改，修改后的力学这意味着经典牛顿力学要作修改，修改后的力学这意味着经典牛顿力学要作修改，修改后的力学方程在新的变换下具有不变性。方程在新的变换下具有不变性。方程在新的变换下具有
10、不变性。方程在新的变换下具有不变性。2021/8/8 星期日7二、相对性原理与电磁规律二、相对性原理与电磁规律 19191919世纪后半叶和世纪后半叶和世纪后半叶和世纪后半叶和20202020世纪世纪世纪世纪初，物理学家们曾经猜想，初，物理学家们曾经猜想，初，物理学家们曾经猜想，初，物理学家们曾经猜想，有一种叫做以太的介质，弥有一种叫做以太的介质，弥有一种叫做以太的介质，弥有一种叫做以太的介质，弥漫在宇宙中，它是电磁波传漫在宇宙中，它是电磁波传漫在宇宙中，它是电磁波传漫在宇宙中，它是电磁波传播时所需要的介质，拿以太播时所需要的介质，拿以太播时所需要的介质，拿以太播时所需要的介质，拿以太做参考系
11、时麦克斯韦的电磁做参考系时麦克斯韦的电磁做参考系时麦克斯韦的电磁做参考系时麦克斯韦的电磁理论才成立今天看来，以理论才成立今天看来，以理论才成立今天看来，以理论才成立今天看来，以太是某一特殊参考系的代表太是某一特殊参考系的代表太是某一特殊参考系的代表太是某一特殊参考系的代表麦克尔逊实验表明不存在麦克尔逊实验表明不存在麦克尔逊实验表明不存在麦克尔逊实验表明不存在这样的特殊参考系，实际上这样的特殊参考系，实际上这样的特殊参考系，实际上这样的特殊参考系，实际上就是宣布宇宙间不存在以太就是宣布宇宙间不存在以太就是宣布宇宙间不存在以太就是宣布宇宙间不存在以太麦麦克克尔尔逊逊莫莫雷雷实实验验2021/8/8
12、 星期日8 上述的矛盾使物理学家面临两个选择，上述的矛盾使物理学家面临两个选择，一是修正现有的理论，去迎合实验结果一是修正现有的理论，去迎合实验结果（这相对比较容易，但常常无效）；（这相对比较容易，但常常无效）；另一另一种主张彻底摆脱种主张彻底摆脱“麦克斯韦电磁理论只适麦克斯韦电磁理论只适用于某一特殊的惯性系用于某一特殊的惯性系”，创立全新的理，创立全新的理论。爱因斯坦、庞加莱等人选择了后者论。爱因斯坦、庞加莱等人选择了后者并提出了两个假设：并提出了两个假设：2021/8/8 星期日9三、狭义相对论的两个基本假设三、狭义相对论的两个基本假设1 1、狭义相对性原理、狭义相对性原理 在不同的惯性参
13、考系，一切物理规律都在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的是相同的2 2、光速不变原理、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中是真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。动没有关系。就是在看来如此简单且最一般的两个假设的就是在看来如此简单且最一般的两个假设的基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论狭狭义相对论义相对论2021/8/8 星期日10对两个基本原理的正确理解对两个基本原理的正确理解自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的
14、物理学规律；学规律等其他所有的物理学规律；强调真空中的光速不变指大小既不依赖于强调真空中的光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖于光的传光源或观察者的运动，也不依赖于光的传播方向播方向 几十年来科学家采用各种先进的物理技术几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变原理。测量光速，结果都不违背光速不变原理。2021/8/8 星期日11小小 结结一、伽利略相对性原理一、伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系中都是相同的力学规律在任何惯性系中都是相同的二、相对性原理与电磁规律发生矛盾二、相对性原理与电磁规律发生矛盾三、狭义相对论的两个基本假设三、狭义相对论的两个
15、基本假设 1 1、狭义相对性原理、狭义相对性原理 在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的 2 2、光速不变原理、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。2021/8/8 星期日12 相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱歌颂牛顿的诗句:自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，上帝说：
16、上帝说：“让牛顿去吧，让牛顿去吧，”于是一切都成为光明。于是一切都成为光明。后人续写道后人续写道:上帝说完多少年之后，上帝说完多少年之后，魔鬼说：魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，让爱因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。于是一切又回到黑暗中。2021/8/8 星期日132021/8/8 星期日149、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/12/262022/12/26Monday,December 26,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/12/262022/12/262022/12/2612/26/2022 4:24:49 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/12/262022/12
17、/262022/12/26Dec-2226-Dec-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/12/262022/12/262022/12/26Monday,December 26,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202214、他乡生白发，旧国见青山。26 十二月 20222022/12/262022/12/262022/12/2615、比不了得就不比，得不到的就不要。十二月 222022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202216、行动出成果，工作出财富。202
18、2/12/262022/12/2626 December 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/269、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/12/262022/12/26Monday,December 26,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/12/262022/12/262022/12/2612/26/2022 4:24:49 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/12/262022/12/262022/12
19、/26Dec-2226-Dec-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/12/262022/12/262022/12/26Monday,December 26,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十二月 20222022/12/262022/12/262022/12/2615、楚塞三湘接，荆门九派通。十二月 222022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202216、少年十
20、五二十时，步行夺得胡马骑。2022/12/262022/12/2626 December 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/269、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/12/262022/12/26Monday,December 26,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/12/262022/12/262022/12/2612/26/2022 4:24:49 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/12/262022/12/262022/12/26Dec-2226-Dec-2212、
21、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/12/262022/12/262022/12/26Monday,December 26,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十二月 20222022/12/262022/12/262022/12/2615、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十二月 222022/12/262022/12/262022/12/2612/26/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/262022/12/2626 December 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/12/262022/12/262022/12/262022/12/26MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日15