第16講《初識(shí)相對(duì)論》（課件）高一物理

科學(xué)進(jìn)步無(wú)止境第5章魯科2019高中物理必修二第一節(jié)初識(shí)相對(duì)論0

1PARTfirst再次跨越時(shí)空的對(duì)話物體的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)時(shí)間和空間，時(shí)間和空間究竟有怎樣的關(guān)系？絕對(duì)時(shí)空觀牛頓時(shí)間和空間是完全獨(dú)立的。時(shí)間是絕對(duì)的。時(shí)間均勻地地流逝、與任何外界無(wú)關(guān)。空間與外界任何事物無(wú)關(guān)的，永遠(yuǎn)是相同和不動(dòng)的。空間是絕對(duì)的。相對(duì)時(shí)空觀愛(ài)因斯坦絕對(duì)的時(shí)間和絕對(duì)的空間是不存在的，時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)都有著密切的聯(lián)系；同時(shí)，時(shí)間和空間之間也有著緊密的聯(lián)系。0

2PARTfirst兩朵烏云由伽利略和牛頓等人創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)到19世紀(jì)末已發(fā)展為完整的經(jīng)典物理學(xué)體系，對(duì)人類的科學(xué)認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

力學(xué)光學(xué)聲學(xué)電學(xué)熱學(xué)經(jīng)典物理學(xué)1900年，英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文躊躇滿志地宣告：

“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！蔽锢韺W(xué)相對(duì)論量子力學(xué)

但是在這盡善盡美之中，還有一點(diǎn)小小的遺憾：在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵小小的令人不安的“烏云”。0

3PARTfirst尋找“以太”水波的傳播要有媒介水聲波的傳播要有媒介空氣光波的傳播需要媒介嗎？以太經(jīng)典物理學(xué)家認(rèn)為：是光波的傳播介質(zhì)“以太”：絕對(duì)靜止、密度極?。◣缀鯙?）、硬度極大、完全透明，充滿宇宙空間，滲透于一切物體。

尋找“以太”，成為19世紀(jì)后半葉物理學(xué)的一個(gè)重要課題經(jīng)典物理學(xué)家認(rèn)為：在以大小為v1

的速度水平行駛的汽車上，相對(duì)于汽車以大小為v2的速度將一物體水平拋出。

經(jīng)典時(shí)空觀的運(yùn)動(dòng)合成原理相對(duì)于靜止路邊的觀察者：v2與v1同向時(shí)：v2與v1反向時(shí)：

假設(shè)光相對(duì)“以太”的速度為c，地球相對(duì)“以太”的速度為v在與地球相對(duì)靜止的觀察者看來(lái)光速c與地球速度v同向時(shí)：

光速c與地球速度v反向時(shí)：

經(jīng)典時(shí)空觀的運(yùn)動(dòng)合成原理如果能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量到這種差別，就能夠證明“以太”的存在。邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn)1887年，美國(guó)物理學(xué)家邁克爾孫與莫雷合作，進(jìn)行了著名的邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：不論地球運(yùn)動(dòng)的方向同光的射向一致還是相反，測(cè)出的光速都相同。找不到“以太”0

4PARTfirst相對(duì)論

1905年愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論兩個(gè)基本假設(shè)：1、相對(duì)性原理：

所有物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。

2、光速不變?cè)恚?/p>

在一切慣性參考系中，測(cè)量到的真空中的光速c都一樣。相對(duì)論相對(duì)性原理：

所有物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。在某個(gè)慣性系中描述某個(gè)物理系統(tǒng)的某個(gè)物理過(guò)程的物理定律，在其他一切慣性系中對(duì)該系統(tǒng)該過(guò)程作出描述的物理定律皆保持形式不變。相對(duì)性原理相對(duì)性原理在勻速飛行的飛機(jī)上觀測(cè)：例如：遵循勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

在地面上（或在其他慣性參考系中）觀測(cè)：上拋小球的運(yùn)動(dòng)仍遵循同樣形式的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性參考系中，測(cè)量到的真空中的光速都一樣。光速不變?cè)碓谝磺袘T性系中觀測(cè)真空中傳播的光，其傳播速度均為c，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。光速不變?cè)盱o止