鲁科版选修3-4-6.2-爱因斯坦眼中的世界26张.pptVIP

第2节爱因斯坦眼中的世界19世纪末物理学取得了巨大的成就：形成了完整的科学体系被赞誉为：“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”！威廉·汤姆孙“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”两朵“乌云”：与黑体辐射有关与光速问题有关量子力学相对论电磁波的速度等于光速c不涉及参考系的问题!!!!v光速＝光速＝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．迈克尔孙——莫雷模拟实验证明：光速的测量结果与光源和测量者的相对运动无关，即与参考系无关。☆可见光和电磁波的运动不服从相对性原理.上述的矛盾使物理学家面临两个选择修补：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)创新：彻底摆脱“麦克斯韦电磁理论只适用于某一特殊的惯性系”，创立全新的理论。一、狭义相对论的两个基本原理1、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。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——狭义相对论2、对两个基本假设的正确理解①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；②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③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。例1、火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号。火箭上的测得光离开的速度是c，光到达地球上时测得的光速是多少？光速不变原理答：光速仍为c例2、设某人在以速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说正确的是()A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。CD二、狭义相对论中的时间与空间v车上的人看到的车厢的长度：车外的人看到的车厢的长度：1、“动尺变短”注意：长度缩短效应只发生在相对运动的方向上如上例中的X轴方向上，在Y轴方向上无长度缩短效应S′O′X′Y′OSXY●结论：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度。在垂直于运动方向上，杆的长度没有发生变化。在站台上看运动火车上的钟在火车上看运动站台上的钟2、“动钟变慢”对于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的．由光速不变原理便得到不同的时间间隔对车上的人来讲：对车外的人来讲：h在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中的时间膨胀。3、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。D例3、假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，车内站立着一个中等身材的人，站在路旁边的人观察车里的人，观察的结果是()A．这个人是一个矮胖子B．这个人是一个瘦高个子C．这个人矮但不胖D．这个人瘦但不高长度缩短效应只发生在相对运动的方向上人变瘦在垂直于运动的方向上，没有尺缩效应人的身高不变例4﹑世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢。这种说法是()A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C．A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错“动钟变慢”A根据相对论，时间在运动中会进行的比较缓慢，也就是说，在空间中高速移动的时钟，比固定于地面上的时钟走得慢．1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与理论预言符合的很好．这是相对论的第一次宏观验证．早在1941年，科学家通过对宇宙线的观测证实了相对论的结论，美国科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中μ子的数量，结果与相对论预言完全一致．当两个参考系的相对速度可与光速相比时，时间与空间的相对性才比较明显．狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际上它已经成