2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：狹義相對論(共14張PPT)

1、狹義相對論比較伽利略變換洛侖茲變換絕對時空觀狹義相對論時空觀相對論動力學(xué)基礎(chǔ)牛頓相對性原理狹義相對性原理第十五章 狹義相對論難點: 物質(zhì)觀的深化重點: 相對論基本原理；洛侖茲變換；時空觀“橫看成嶺側(cè)成峰，遠近高低各不同。” 蘇軾題西林壁人類面對事物 “相對性”的不同態(tài)度： （1）只承認(rèn)自己看到的是真的，根本否認(rèn)還有其它的可能性. （2）“公說公有理，婆說婆有理。” 哲學(xué)上的 “相對主義”的派別. （3）超越從個別角度（物理學(xué)里的參考系）認(rèn)識問題的局限性，尋求不同參考系之間的變換關(guān)系，以及變換過程中那些不變性. 不變性：是物理定律，是自然界中與觀察者無關(guān)的客觀規(guī)律.151 伽利略變換式 牛頓力學(xué)

2、相對性原理遇到的困難 “相對論的興起是由于實際需要，是由于舊理論中的矛盾非常嚴(yán)重和深刻，而看來舊理論對這些矛盾已經(jīng)沒法避免了?！?愛因斯坦 自覺地去探索不同參考系中物理量、物理規(guī)律之間的變換關(guān)系（相對性原理），和變換中的不變量（對稱性），以便超越自我認(rèn)識上的局限性，去把握物理世界中更深層次的奧秘. 現(xiàn)代物理方法論精髓 一 伽利略變換式 經(jīng)典力學(xué)的相對性原理 問：相對于不同的參考系 , 經(jīng)典力學(xué)定律的形式是完全一樣的嗎 ？牛頓力學(xué)的回答:* 對于任何慣性參照系,牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有相同的形式. 這就是牛頓力學(xué)的相對性原理 .S系和 系坐標(biāo)軸相互平行系相對于S系沿+x方向以速率v 運動事件： t

3、時刻，物體到達 P 點當(dāng) 時與 重合伽利略變換 伽利略坐標(biāo)變換伽利略速度變換伽利略加速度變換 在兩相互作勻速直線運動的慣性系中，牛頓運動定律具有相同的形式.注 意 牛頓力學(xué)的相對性原理， 在宏觀、低速的范圍內(nèi)，是與實驗結(jié)果相一致的 . 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為：1）空間的量度是絕對的，與參考系無關(guān)；2）時間的量度也是絕對的，與參考系無關(guān) . 絕對時空概念：時間和空間的量度和參考系無關(guān) , 長度和時間的測量是絕對的.二 經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀絕對時間: 所有慣性系有統(tǒng)一的時間.絕對空間：空間與運動無關(guān)，空間是絕對靜止的. “絕對的真實的數(shù)學(xué)時間, 就其本質(zhì)而言, 是永遠均勻地流逝著, 與任何外界無關(guān).” “絕

4、對空間就其本質(zhì)而言是與任何外界事物無關(guān)的，它從不運動, 并且永遠不變.”牛頓的絕對時空觀牛頓力學(xué)的相對性原理 實踐已證明 , 絕對時空觀是不正確的. 問：對于不同的慣性系，電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的形式是一樣的嗎 ？真空中的光速 對于兩個不同的慣性參考系 , 光速滿足伽利略變換嗎 ？三 伽利略變換的困難光速依賴于慣性參考系的選取嗎?球投出前結(jié)果:觀察者先看到投出后的球，后看到投出前的球. 試計算球被投出前后的瞬間，球所發(fā)出的光波達到觀察者所需要的時間. (根據(jù)伽利略變換)球投出后 邁克爾孫 莫雷實驗 為了測量地球相對于 “以太” 的運動, 1881年邁克爾孫用他自制的干涉儀進行測量, 沒有結(jié)果 . 1887年他與莫雷以更高的精度重新做了此類實驗,仍得到零結(jié)果, 即未觀測到地球相對“以太”的運動 . 人們?yōu)榫S護“以太”觀念作了種種努力， 提出了各種理論 ，但這些理論或與天文觀察，或與其它的實驗事實相矛盾，最后均以失敗告終 . 實驗結(jié)果 未觀察到地球相對于“以太”的運動. 儀器可測量精度理論預(yù)測實驗裝置：設(shè)“以太”參考系為S系、實驗室為S系結(jié)論：作為絕對參考系的以太不存在. 以后又有許多人在不同季節(jié)、時刻、方向上反復(fù)重做邁克耳孫-莫雷實驗近年來,利用激光使這個實驗的精