狹義相對(duì)論的基本假設(shè)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論簡(jiǎn)介(jin ji)牛頓(ni dn)力學(xué)適用宏觀物體的低速(d s)（與光速相比）運(yùn)動(dòng)適用宏觀物體的低速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)研究宏觀物體的高速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)第1頁(yè)/共30頁(yè)第二頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論簡(jiǎn)介(jin ji) 19世紀(jì)后半葉，關(guān)于電磁(dinc)場(chǎng)的研究不斷深入，人們認(rèn)識(shí)到了光的電磁(dinc)本質(zhì)我們已經(jīng)知道，電磁(dinc)波是以巨大且有限的速度傳播的，因此在電磁(dinc)場(chǎng)的研究中不斷遇到一些矛盾，這些矛盾導(dǎo)致了相對(duì)論的出現(xiàn) 相對(duì)論不僅給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律，而且改變了我們對(duì)于時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)，它的建立在物理學(xué)和

2、哲學(xué)的發(fā)展史上樹(shù)立了一座重要的里程碑第2頁(yè)/共30頁(yè)第三頁(yè)，共31頁(yè)。20世紀(jì)(shj)最偉大的科學(xué)家觀看(gunkn)錄像第3頁(yè)/共30頁(yè)第四頁(yè)，共31頁(yè)。經(jīng)典(jngdin)的相對(duì)性原理有關(guān)(yugun)相對(duì)性的思考？ 一群大學(xué)生說(shuō)說(shuō)笑笑，跑來(lái)問(wèn)愛(ài)因斯坦，什么叫相對(duì)論他回答(hud)說(shuō)：“你坐在一個(gè)漂亮姑娘旁邊，坐了兩小時(shí)，覺(jué)得只過(guò)了一分鐘；如果你緊挨著一個(gè)火爐，只坐了一分鐘，卻覺(jué)得象過(guò)了兩個(gè)小時(shí)這就是相對(duì)論”第4頁(yè)/共30頁(yè)第五頁(yè)，共31頁(yè)。經(jīng)典(jngdin)的相對(duì)性原理 不同的參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同，物體在空間移動(dòng)(ydng)這一概念也是相對(duì)的在不同參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)

3、(yndng)情況第5頁(yè)/共30頁(yè)第六頁(yè)，共31頁(yè)。經(jīng)典(jngdin)的相對(duì)性原理 光速恒定的特性，同運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理之間似乎產(chǎn)生(chnshng)了矛盾？ 但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，不論光源(gungyun)和觀察者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是恒定的v光速 c光速vc第6頁(yè)/共30頁(yè)第七頁(yè)，共31頁(yè)。不存在(cnzi)特殊參考系 19世紀(jì)后半葉和20世紀(jì)初，物理學(xué)家們?cè)?jīng)猜想，有一種叫做以太的介質(zhì)，彌漫在宇宙中，它是電磁波傳播時(shí)所需要的介質(zhì)，拿以太做參考系時(shí)麥克斯韋的電磁理論才成立今天看來(lái)，以太是某一特殊參考系的代表麥克爾遜實(shí)驗(yàn)表明不存在這樣(zhyng)的特殊參考系，實(shí)際上就是宣布宇宙間不存在以太

4、麥克爾遜實(shí)驗(yàn)(shyn)第7頁(yè)/共30頁(yè)第八頁(yè)，共31頁(yè)。狹義相對(duì)論的兩個(gè)(lin )假設(shè) 上述的矛盾使我們面臨兩個(gè)選擇，要么放棄麥克斯韋的電磁理論，要么否定特殊(tsh)參考系的存在愛(ài)因斯坦選擇了后者并提出了兩個(gè)假設(shè)：第8頁(yè)/共30頁(yè)第九頁(yè)，共31頁(yè)。同時(shí)(tngsh)的相對(duì)性v車(chē)廂(chxing)長(zhǎng)度是5400000km車(chē)廂運(yùn)行(ynxng)速度240000km/s 車(chē)廂上的人和地面上的人看到車(chē)廂中間燈光到達(dá)前后車(chē)廂的先后是不一樣的第9頁(yè)/共30頁(yè)第十頁(yè)，共31頁(yè)。同時(shí)(tngsh)的相對(duì)性點(diǎn)擊(din j)觀看動(dòng)畫(huà)第10頁(yè)/共30頁(yè)第十一頁(yè)，共31頁(yè)。同時(shí)(tngsh)的相對(duì)性第11頁(yè)/

5、共30頁(yè)第十二頁(yè)，共31頁(yè)。時(shí)間(shjin)間隔的相對(duì)性 高速運(yùn)行的列車(chē)上，由車(chē)廂底部發(fā)出的閃光，對(duì)于車(chē)上的人來(lái)說(shuō)，閃光是在豎直方向反射的，而車(chē)廂外的人認(rèn)為被接收的反射光是沿斜線(xi xin)傳播的第12頁(yè)/共30頁(yè)第十三頁(yè)，共31頁(yè)。時(shí)間(shjin)間隔的相對(duì)性對(duì)于(duy)車(chē)廂內(nèi)的人：對(duì)于(duy)車(chē)廂外的人：cht22224vcht2tch2tv21cvtt第13頁(yè)/共30頁(yè)第十四頁(yè)，共31頁(yè)。時(shí)間(shjin)間隔的相對(duì)性在站臺(tái)上看運(yùn)動(dòng)(yndng)火車(chē)上的鐘在火車(chē)(huch)上看運(yùn)動(dòng)站臺(tái)上的鐘第14頁(yè)/共30頁(yè)第十五頁(yè)，共31頁(yè)。長(zhǎng)度(chngd)的相對(duì)性v車(chē)廂(chxing)

6、運(yùn)行速度240000km/s車(chē)上的人看到的車(chē)廂(chxing)的長(zhǎng)度：車(chē)外的人看到的車(chē)廂的長(zhǎng)度：llll21cvll第15頁(yè)/共30頁(yè)第十六頁(yè)，共31頁(yè)。時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)(shyn)驗(yàn)證21cvtt21cvll當(dāng)兩個(gè)參考系的相對(duì)速度可與光速相比時(shí)，時(shí)間與空間(kngjin)的相對(duì)性才比較明顯 狹義相對(duì)論的結(jié)論已經(jīng)完全(wnqun)得到證實(shí)，實(shí)際上它已經(jīng)成為微觀粒子研究的基礎(chǔ)之一第16頁(yè)/共30頁(yè)第十七頁(yè)，共31頁(yè)。時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)(shyn)驗(yàn)證 根據(jù)相對(duì)論，時(shí)間在運(yùn)動(dòng)中會(huì)進(jìn)行(jnxng)的比較緩慢，也就是說(shuō)，在空間中高速移動(dòng)的時(shí)鐘，比固定于地面上的時(shí)鐘走得慢1971年，科學(xué)家將銫原子鐘放在

7、噴氣式飛機(jī)中作環(huán)球飛行，然后與地面的基準(zhǔn)鐘對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論(lln)預(yù)言符合的很好這是相對(duì)論的第一次宏觀驗(yàn)證第17頁(yè)/共30頁(yè)第十八頁(yè)，共31頁(yè)。時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)(shyn)驗(yàn)證 早在1941年，科學(xué)家通過(guò)對(duì)宇宙線的觀測(cè)證實(shí)了相對(duì)論的結(jié)論，美國(guó)(mi u)科學(xué)家羅西和霍爾在不同高度統(tǒng)計(jì)了宇宙線中子的數(shù)量，結(jié)果與相對(duì)論預(yù)言完全一致第18頁(yè)/共30頁(yè)第十九頁(yè)，共31頁(yè)。狹義相對(duì)論的其他(qt)三個(gè)結(jié)論下面，我們學(xué)習(xí)狹義相對(duì)論的三個(gè)重要(zhngyo)結(jié)論相對(duì)論的速度(sd)疊加公式相對(duì)論質(zhì)量質(zhì)能方程第19頁(yè)/共30頁(yè)第二十頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論的速度(sd)疊加公式v車(chē)廂(chxing)運(yùn)行速度2

8、40000km/su車(chē)外的人看到車(chē)上人相對(duì)地面(dmin)的速度為：21cvuvuu第20頁(yè)/共30頁(yè)第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論質(zhì)量(zhling) 物體(wt)的運(yùn)動(dòng)速度不能無(wú)限增加，那么物體(wt)的質(zhì)量是否隨著速度而變化？ 嚴(yán)格的論證(lnzhng)表明，物體高速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量與它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有下面的關(guān)系：201cvmmm為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m0為靜止質(zhì)量第21頁(yè)/共30頁(yè)第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論質(zhì)量(zhling) 微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的大于靜止(jngzh)質(zhì)量在研究制造回旋加速器時(shí)必須考慮相對(duì)論效應(yīng)的影響1988年，中國(guó)第一座高能粒子加速器北京(bi jn)

9、正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)首次對(duì)撞成功第22頁(yè)/共30頁(yè)第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。物體的能量(nngling)和質(zhì)量之間存在著某種聯(lián)系： 物體的能量和質(zhì)量之間存在(cnzi)密切的聯(lián)系，他們的關(guān)系是：2mcE 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程(fngchng)這就是著名的質(zhì)能方程第23頁(yè)/共30頁(yè)第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。 質(zhì)能方程表達(dá)(biod)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關(guān)系.0EEEk質(zhì)能方程(fngchng)2mcE 物體(wt)的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量靜止時(shí)的能量201cvmm2021vmEk在v c時(shí)的一種近似這就是動(dòng)能表達(dá)式第24頁(yè)/共30頁(yè)第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。0EEEk質(zhì)能方程(fngchng)2mcE 202

10、201cmcvcmEk具體推導(dǎo)過(guò)程(guchng)如下：200cmE 1cv222111cvcv2220202021121cvcvcmcmcmEk2021vm第25頁(yè)/共30頁(yè)第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。質(zhì)能方程(fngchng)2021vmEk第26頁(yè)/共30頁(yè)第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論的時(shí)空觀什么是時(shí)間？什么是空間？時(shí)間和空間有什么性質(zhì)？經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時(shí)間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間和時(shí)間之間是沒(méi)有聯(lián)系的，相對(duì)論則認(rèn)為有物質(zhì)才有空間和時(shí)間，空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)我們(w men)生活在低速運(yùn)動(dòng)的世界里，因此自然而然地接受了經(jīng)典的時(shí)空觀，過(guò)去誰(shuí)都沒(méi)有意識(shí)到時(shí)間與空間的性質(zhì)，只有當(dāng)新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)引出的結(jié)論與傳統(tǒng)觀念不一致時(shí)，人們才回過(guò)頭來(lái)認(rèn)真思考過(guò)去對(duì)于空間和時(shí)間的認(rèn)識(shí)第27頁(yè)/共30頁(yè)第二十八頁(yè)，共31頁(yè)。相對(duì)論的時(shí)空觀經(jīng)典物理學(xué)建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，它的結(jié)論又受到無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)雖然相對(duì)論具有普遍性，但是經(jīng)典物理學(xué)作為它在低速(d s)運(yùn)動(dòng)時(shí)的特例，在自己的適用范圍內(nèi)還將繼續(xù)發(fā)揮作用第28頁(yè)/共30頁(yè)第二十九頁(yè)，共31頁(yè)。中央(zhngyng)電教館資源中心制作高中物理第29頁(yè)/共30頁(yè)第三十頁(yè)，共31頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會(huì)計(jì)學(xué)。光速恒定的特性，同運(yùn)動(dòng)的相對(duì)