相對(duì)論 優(yōu)秀公開(kāi)課

第十五章、相對(duì)論[復(fù)習(xí)課時(shí)]2節(jié)課[復(fù)習(xí)建議]本章屬于了解性的內(nèi)容，學(xué)生只要將教材上的內(nèi)容掌握就行了，但由于學(xué)生對(duì)這部分難理解，且不能與其他知識(shí)綜合運(yùn)用，所以容易遺忘，新授到現(xiàn)在已隔了好長(zhǎng)時(shí)間，所以要用2節(jié)課復(fù)習(xí)，并讓學(xué)生將教材上的題完成。[復(fù)習(xí)內(nèi)容]一、相對(duì)論的誕生19世紀(jì)末期在物理學(xué)明朗的天空中還有兩朵烏云，其中一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與光的速度有關(guān)。1．經(jīng)典的相對(duì)性原理（伽利略相對(duì)性原理）：（1）慣性系：如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系。相對(duì)于一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系。在不同的慣性系中觀察，同一物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同。（2）伽利略相對(duì)性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。也就是說(shuō)：在一個(gè)慣性系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)，都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對(duì)于另一個(gè)慣性系做勻素直線運(yùn)動(dòng)?；蛘哒f(shuō)：任何慣性系都是平權(quán)的。2．相對(duì)性原理與電磁規(guī)律只有牛頓運(yùn)動(dòng)定律并不能求出某個(gè)物體在未來(lái)某時(shí)刻的速度，還必須知道運(yùn)動(dòng)的初始條件。例如：求平拋運(yùn)動(dòng)的末速度，必須知道拋射的初速度。對(duì)于電磁波，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，可以直接得到真空中電磁波的速度，而并不需要初始條件。即：電磁波在真空中的傳播速度肯定是C。麥克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)：（1）現(xiàn)象：不論光源與觀測(cè)者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是一樣的。（2）意義：說(shuō)明麥克斯韋電磁理論對(duì)任何慣性系都是一樣的。3．愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)性原理的兩個(gè)基本假設(shè)：（1）狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律（不論力學(xué)規(guī)律還是電磁規(guī)律）都是相同的。（2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性系中都是相同的。即光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。二、時(shí)間和空間的相對(duì)性1．同時(shí)的相對(duì)性：指兩個(gè)事件，在一個(gè)慣性系中觀察是同時(shí)的，但在另外一個(gè)慣性系中觀察卻不再是同時(shí)的。2．長(zhǎng)度的相對(duì)性：指相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)的物體，在其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度，總是小于物體靜止時(shí)的長(zhǎng)度。而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，其長(zhǎng)度保持不變。長(zhǎng)度收縮公式：（注意：各字母的含義？）3．時(shí)間間隔的相對(duì)性：指某兩個(gè)事件在不同的慣性系中觀察，它們發(fā)生的時(shí)間間隔是不同的。公式表示：式中：表示與物體相對(duì)靜止的觀察者測(cè)得的時(shí)間間隔表示與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀察者測(cè)得的時(shí)間間隔V表示觀察者與物體之間的相對(duì)速度意義：動(dòng)鐘變慢（或稱時(shí)間膨脹）。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：μ子的存在。4．相對(duì)論的時(shí)空觀經(jīng)典物理學(xué)的時(shí)空觀（牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀）：時(shí)間和空間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間之間沒(méi)有任何聯(lián)系。相對(duì)論的時(shí)空觀（愛(ài)因斯坦相對(duì)論的相對(duì)時(shí)空觀）：空間和時(shí)間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。相對(duì)論的時(shí)空觀更具有普遍性，但是經(jīng)典物理學(xué)作為相對(duì)論的特例，在宏觀低速運(yùn)動(dòng)時(shí)仍將發(fā)揮作用。三、狹義相對(duì)論的其他結(jié)論1．相對(duì)論速度變換公式情境：設(shè)車(chē)對(duì)地面的速度為v，車(chē)上的人以速度u’沿著火車(chē)前進(jìn)的方向相對(duì)火車(chē)運(yùn)動(dòng)，那么人相對(duì)于地面的速度u。公式：適用條件：只適用于同一直線上運(yùn)動(dòng)物體的速度疊加。意義：人對(duì)地面的速度u要比u’和v之和要小。2．相對(duì)論質(zhì)量公式：式中：m表示物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量（即動(dòng)質(zhì)量）m0表示物體靜止時(shí)的質(zhì)量（即靜質(zhì)量）意義：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m總要大于靜止時(shí)的質(zhì)量m0。3．質(zhì)能方程公式：（或）式中：m是物體的質(zhì)量E是物體具有的能量意義：（1）質(zhì)量為m的物體，對(duì)應(yīng)（不能說(shuō)“具有”）的能量為mc2。（2）當(dāng)質(zhì)量減少（增加）△m時(shí)，就要釋放出（吸收）的能量。愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程從理論上預(yù)言了核能釋放及原子能利用和原子彈研制的可能性。四、廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介1．廣義相對(duì)性原理：在任何參考系（包括慣性系和非慣性系）中，物理規(guī)律都是相同的。2．等效原理：一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)。意義：通過(guò)等效原理，愛(ài)因斯坦將萬(wàn)有引力和非慣性系的問(wèn)題聯(lián)系了起來(lái)。3．廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論：（1）物質(zhì)的引力使光線彎曲（或稱：光線經(jīng)過(guò)強(qiáng)引力場(chǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲）。（2）引力場(chǎng)的存在使得