粤教版高中物理选修3-4狭义相对论的基本原理.ppt

一、狭义相对论的诞生与基本原理 1.狭义相对论的诞生 爱因斯坦在大学时就开始注意“以太”的争论及迈克尔逊和莫雷的实验,他深信麦克斯韦电磁理论和光速不变的事实。经过7年的研究,认识到不同速度的地方(即参考系)的时间是不一样的,时间会因相对速度而改变。 2.狭义相对论的两个基本假设 一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设 1.惯性系和非惯性系:牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系,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。 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。 3.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相同的。迈克耳孙—莫雷实验证明不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是相同的。 4.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设: (1)在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的; (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动无关。 答案:我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度也不同,这是经典力学中速度的概念,但是1887年迈克耳逊—莫雷实验中证明的结论是:不论取怎样的参考系,光速都是一样的。也就是说光速的大小与选取的参考系无关,光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出来的,它没有任何前提条件,所以这个速度不是指相对某个参考系的速度。 对光速不变原理如何理解? 【例1】 假如一列火车以0.75c(c为光速)的速度向站台驶来,从火车上向站台上的观测者发射一个光信号。在火车上测得光离开的速度是c,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达站台上的观测者时,该观测者测得的光速是多少?根据狭义相对性原理,该观测者测得的光速又是多少?哪种测法得出的光速是正确的? 思路分析:根据经典的速度合成法则,光相对于观测者的速度等于光相对火车的速度与火车相对观测者的速度的矢量和。 解析:根据过去熟悉的速度合成法则,光相对于观测者的速度为v=c+0.75c=1.75c;根据狭义相对性原理,光速与光源、观测者之间的相对运动没有关系,故该观测者测得的光速仍为c。 答案:1.75c　c　由狭义相对性原理得出的光速是正确的。 1、光在真空中的传播速度为c与参考系的选取无关。一电梯以v=0.5c的速度向上运动,电梯轿厢的高为h,按照经典理论,地面上的人认为电梯底部的小灯泡发出的光到达顶部需要的时间是多少?电梯中的人认为小灯泡发出的光传到顶部需要的时间又是多少 谢 谢