第一节相对论的诞生(新)选读.ppt

引入 对“相对论”这个词语， 同学们可能一点都不陌生，但真正知道相对论的具体含义的可能不多。这可能是觉得相对论是深奥、难懂的高深理论，望而却步没有认真思考的原因吧其实只要你敢于接受新鲜事物、勤于思考，以少数不难懂的原理为基础，经过可信的推理，你会发现相对论世界中的那些神奇结论是可以理解的，变成顺理成章的！ 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。但是，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，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经典物理向近代物理变革的标志。 一、经典的相对性原理 1.惯性系： 三、狭义相对论的两个基本假设 1.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 2.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，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。 3.对两个基本原理的正确理解 ⑴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物理学规律； ⑵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，也不依赖于光的传播方向 ⑶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。 小 结 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 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 1.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 2.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，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。 资料：爱因斯坦生平及主要贡献 爱因斯坦（Albert Einstein 1879-1955）出生于德国乌尔姆的一个犹太人家庭，幼年迁居慕尼黑。爱因斯坦到了瑞士，进了一所大学。 在学校他不能算一位好学生，一般课都缺席，只专心阅读理论物理学前沿的书。 他能各门课都及格是得益于一个朋友极好的课堂笔记。 资料：爱因斯坦大事年表 阿尔伯特·爱因斯坦（1879——1955） 1879年3月14日生于德国乌尔姆市 1896年-1900年在瑞士苏黎世工业大学师范系学习物理 1902年-1909年在伯尔尼任瑞士专利局技术员 1909年-1912年先后在苏黎世大学和布拉格大学任理论物理学教授 1914-1933年任柏林威廉大帝研究所所长、普鲁士科学院院士兼柏林大学教授 1933-1945年任美国普林斯顿高等学术研究院教授 1945年退休，1955年病逝。 * 第十五章 相对论简介 20世纪最伟大的科学家 爱因斯坦 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。 牛顿运动定律成立的参考系 2.伽利略相对性原理： 力学规律在任何惯性系中都是相同的 还可表述为： 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相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的。 ⑴运动的相对性 中国古代研究：《尚书纬·考灵曜》 “地恒动而人不知，譬如闭舟而行不觉舟之运也。” ⑶牛顿力学的不变性： 一、经典的相对性原理 3.相对性原理的理解： ⑵伽里略相对性原理 《关于两种世界体系的对话》：“理想船实验” 伽里略速度变换公式 ： 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。 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不符合相对性原理 其中最典型的就是光速的问题 二、相对性原理与电磁规律 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。 v 光速＝ 光速＝ 二、相对性原理与电磁规律 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？ 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1887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者的相对运动无关，亦即与参照系无关。 任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是这一数值。 二、相对性原理与电磁规律 可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理。 二、相对性原理与电磁规律 上述的矛盾使物理学家面临两个选择，一是修正现有