第十五章 相对论简介 1 相对论的诞生：23张PPT

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人教版 高中物理 选修3-4 第十五章第1节


听到过的相对论


听到过的相对论
v车
v人







A、若v车=10m/s，v人=2m/s，则人相对地面的速度为12m/s
B、若v车=1000m/s，v人=200m/s，则人相对地面的速度为1200m/s
C、若v车=0.4c，v人=0.3c，则人相对地面的速度为0.7c
D、若v车=0.8c，v人=0.5c，则人相对地面的速度为1.3c
如图所示，一辆车在水平面上以速度v车匀速行驶，车厢里有一个人以相对车厢的速度v人沿着与车行驶方向相同的方向跑动，下列说法中正确的是（ ）


01经典物理学时空观
下列说法中哪些说法是正确的（ ）
A、经典物理学认为光的传播需要介质（以太）
B、黑体辐射现象可以用经典物理学解释
C、伽利略认为在船里进行的物理实验无法判断船是静止还是匀速运动
D、经典物流学认为存在绝对静止空间
伽利略相对性原理







牛顿水桶实验







伽利略变换







经典物理学时空观
时间的度量与坐标系的运动状态无关
空间的度量与坐标系的运动状态无关


02光速困境






麦克斯韦的电磁场理论

光是一种电磁波，速度为c
光速的参考系是？







以 太






迈克尔孙-莫雷实验


A、如果“以太”存在，因为“以太”是绝对静止的，由于地球公转和自转，以地球为参考系就存在“以太风”，地球上沿不同方向发射的光，其传播速度就不同
B、迈克尔孙-莫雷的实验结果显示地球上沿不同方向发射的光，传播速度是一样的
C、迈克尔孙-莫雷实验是由于仪器的精度不够，所以导致实验结果不理想
D、迈克尔逊-莫雷实验说明“以太”地球拖拽，随着地球一起同速运动






迈克尔孙-莫雷实验


麦克斯韦方程组是错的？
伽利略变换是错的？
电磁学规律与力学规律不兼容？


03相对论的横空出世







狭义相对论的两个基本假设
真空中光速在任何惯性参考系中都是相同的
在不同惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
麦克斯韦方程组在不同惯性参考系中的表达形式是一样的，方程组中的常数光速c，在各个参考系中都是相同的（没有以太）。







光速不变
爱因斯坦16岁在瑞士阿劳州立中学上学时，曾无意想到一个悖论，如果以光速去追随一条光线运动，那么就应该看到，这样一条光线就好像一个在空间振荡而停滞不前的电磁场。可是无论依据经验还是按照麦克斯韦方程，看来都不会发生这样的事情。这个悖论使爱因斯坦感到惊奇，他为此沉思了10年。







时间的延迟




















S
M
S
M
S
M
S
M
匀速行驶的车里的时间变慢了
V







相对论的其它结论
同时的相对性
长度的相对性
相对论质量







实验验证


伽利略变换

洛伦兹变换
v车
v人
人相对地面的速度
v人+v车
v人+v车
1+
v人v车
c2
宏观低速运动物体的近似结果


伽利略变换
洛伦兹变换
若v车=0.4c，v人=0.3c，则人相对地面的速度为多少？
若v车=0.8c，v人=0.5c，则人相对地面的速度为多少？
敬请雅正