高中物理：5.1《狹義相對論的基本原理》教案 粵教版選修3-4

1、狹義相對論基本原理伽利略相對性原理 經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀一、伽利略（牛頓力學(xué)）相對性原理對力學(xué)規(guī)律而言，所有的慣性系都是等價(jià)的或在一個(gè)慣性系中，所作的任何理學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能夠確定這一慣性系本身是靜止?fàn)顟B(tài)，還是勻速直線運(yùn)動(dòng)。 力學(xué)中不存在絕對靜止的概念，不存在一個(gè)絕對靜止優(yōu)越的慣性系。二、伽利略坐標(biāo)變換式 經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀設(shè)當(dāng)與重合時(shí)作為記時(shí)的起點(diǎn) 同一事件：系中 系中 按經(jīng)典觀念： 或 所謂絕對時(shí)空：1、時(shí)間：時(shí)間間隔的絕對性與同時(shí)的絕對性，即。時(shí)間是與參照系無關(guān)的不變量。2、空間：若有一把尺子，兩端坐標(biāo)分別為中：中： 有由得，即：長度（空間間隔）是與參照系無關(guān)的不變量或長度（空間間隔）的絕對性。 即且

2、認(rèn)為 因此：在中，有，得中由牛頓的絕對時(shí)空以及“絕對質(zhì)量”的概念，得到牛頓相對性原理。 總結(jié)：牛頓定律在所有慣性系都具有相同的表述形式，即牛頓定律在伽利略變換下是協(xié)變的，牛頓力學(xué)符合力學(xué)相對性原理。三.引子：相對論主要是關(guān)于時(shí)空的理論 局限于慣性參考系的理論稱為狹義相對論，推廣到一般參考系和包括引力場在內(nèi)的理論稱為廣義相對論。 牛頓力學(xué)的困難：例子：打排球，發(fā)點(diǎn)球超新星爆發(fā)過程中光線傳播引起的疑問，如“蟹狀星云”有較為祥實(shí)的記載?！翱托恰弊畛醭霈F(xiàn)于公元1054年，歷時(shí)23天，往后慢慢暗下來，直到1056年才隱沒。 按牛頓觀點(diǎn)：km.s-1光年會(huì)持續(xù)25年，能看到超新星開始爆發(fā)時(shí)發(fā)出的強(qiáng)光，其實(shí)

3、不然電動(dòng)力學(xué)的例子 物理規(guī)律需要用一定參考系來表述麥克斯韋方程組波動(dòng)方程真空中光速c以太參考系尋找以太參考系尋找到？ 愛因斯坦提出：所面臨的困難處境：1存在力學(xué)相對性原理，但不適于電動(dòng)力學(xué)，對電動(dòng)力學(xué)存在一個(gè)優(yōu)越的慣性系以太參考系。2存在一個(gè)既適用于力學(xué)，又適用于電動(dòng)力學(xué)的相對性原理。但麥克斯韋給出的電動(dòng)力學(xué)規(guī)律麥克斯韋方程組但不正確。3存在一個(gè)既適用于力學(xué)，又適用于電動(dòng)力學(xué)的相對性原理，但牛頓給出的力學(xué)不正確。愛因斯坦認(rèn)為：這種不對稱不像是自然現(xiàn)象本身所固有的問題，大概發(fā)生在我們所習(xí)慣的舊概念和理論上。他發(fā)現(xiàn)：只要把作為經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的空間和時(shí)間觀念加以改變，這種“不對稱”就可以消除。他猜想：絕對靜止這一概念，不僅在力學(xué)中，而且在電動(dòng)力學(xué)中也不符合現(xiàn)象的特性。四.狹義相對論基本原理（將猜想提升為假設(shè)）1狹義相對論的相對性原理（力學(xué)相對性原理的推廣） 對一切物理規(guī)律而言，所有慣性系都