高中物理人教版 (新课标)选修31 相对论的诞生教学课件ppt

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人民教育出版社 高二 | 选修3-4
学习目标：1. 了解经典的相对性原理。2. 知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设。3. 了解狭义相对论的几个主要结论。
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复习回顾：请同学们回忆一下什么是惯性系？答：牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，匀速运动的汽车轮船等作为参考系就是惯性系。牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。相对于一个惯性系做匀速运动的另一个参考系也是惯性系。
一、经典的相对性原理：1.惯性系 如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
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2.相对性原理的三种表述①表述一：力学规律在任何惯性系中都是相同的（伽利略相对性原理）。②表述二：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。③表述三：任何惯性参考系都是平权的。
二、相对性原理与电磁规律： 麦克斯韦的电磁理论相对哪个参考系成立？如果它相对于参考系S是正确的，另外还有一个参考系S′，S′相对于S以速度v运动，那么光相对于S′速度似乎是c-v而不是c。
好像电磁规律不是对任何惯性系都一样！ 1887年的迈克尔孙-莫雷实验室最著名的一个研究这个问题的实验。这些实验和观测都得到了一个奇怪的结果：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光相对于观察者的速度都是一样的！
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三、狭义相对论的两个基本假设：(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都相同。 这两个假设是迈克耳孙——莫雷的直接结论，但由于是有限的几次实验的结论，还要大量的实验来证明，还要经过逻辑推理的大量结论来验证才能成为真正的原理。
探究提升：1：如何理解光速不变原理？答：我们经常讲速度是相对的，参考系选取不同，速度也不同，这是经典力学中速度的概念。但是，1887年迈克耳孙——莫雷实验中证明的结论是：不论取什么样的参考系，光速都是一样的，也就是说光速的大小与选取的参考系无关，光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出来的，它没有任何前提条件，所以这个速度不是指相对某个参考系的速度。
2：伽利略相对性原理与狭义相对论原理有何不同？答：伽利略的相对性原理认为力学规律在任何惯性系中是相同的；狭义相对性原理认为在不同惯性系中一切物理规律都是相同的。
课堂练习：例1：关于狭义相对论的两个假设，正确的是(　　)A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的
解：根据狭义相对论的两个基本假设，AC正确。
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解：根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此CD正确，AB错误。