高中物理新人教版选修３-4系列课件15.1《相对论诞生》教学目标?知识与技能：知识与技能：?（1）了解相对论诞生的历史背景，知道麦克耳孙一莫雷实验?（2）了解经典的相对性原理?（3）知道相对性原理与电磁规律之间的矛盾?（4）知道狭义相对论的两个基本假设?过程与方法：过程与方法：（1）了解对经典物理学内部矛盾的探索过程?（2）理解爱因斯坦建立相对论的科学探究思想和逻辑推理方法?情感态度价值观：情感态度价值观：?（1）明确物理理论的发展的基础——实验?教学重点、难点：狭义相对论的两点假设教学重点、?教学方法：阅读小结牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的牛顿的经典力学的基础就是以牛顿命名的三条定律，这一理论形成于十七世纪形成于十七世纪，三条定律，这一理论形成于十七世纪，在以后的两个多世纪里，后的两个多世纪里，牛顿力学对科学和技术的发展起了巨大的推动作用，同时自身也得的发展起了巨大的推动作用，到了很大发展。但是，进入二十世纪二十世纪，到了很大发展。但是，进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微观高速领域，学研究的领域开始深入到了微观高速领域，这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适用牛顿力学在这些领域不再适用。这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适用。物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长期认为是不言自明的基本观念作出根本性的变物理学需要一场革命！革，物理学需要一场革命！二十世纪初诞生的相对论和量子力学相对论和量子力学就是二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场泳湮锢硐蚪锢肀涓锏谋曛?20世纪最伟大的科学家20世纪最伟大的科学家爱因斯坦一、经典的相对性原理1、惯性系：惯性系：牛顿运动定律成立的参考系相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系2、伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系中都是相同的在任何惯性系力学规律在任何惯性系中都是相同的还可表述为：还可表述为：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；相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的。者说，任何惯性系都是平权的。牛顿的伽利略相对性原理是作为基本假设提出来的，它之所以为人们接受承认，设提出来的，它之所以为人们接受承认，一方面是牛顿力学在解决力学问题获得的巨大另一方面观察结果与人们的经验相符。功；另一方面观察结果与人们的经验相符。但是十九世纪中叶，人们在研究与物但是十九世纪中叶，体运动有关的电磁现象时，发现在体运动有关的电磁现象时，发现在电磁现象的规律不符合相对性原理其中最典型的就是光速的问题其中最典型的就是光速的问题光速不同的参考系中观察物体的运动情况可能不物体在空间移动这一概念也是相对的．同，物体在空间移动这一概念也是相对的．在不同参考系中观察物体的运动情况光速恒定的特性，光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾？之间似乎产生了矛盾？但是实验现象表明，但是实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．恒定的．v光速＝光速＝c光速＝光速＝c?vc=2.99×10mS8?1任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是这一数值这一结论还特别为后来的很多精确的实验所证实，最著名的是18871887年迈克尔逊和莫雷所证实，最著名的是1887年迈克尔逊和莫雷所做的实验。所做的实验。它们都明确无误地证明光速的测量结果与光源和测量者的相对运动无关，测量结果与光源和测量者的相对运动无关，亦即与参照系无关。亦即与参照系无关。可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.原理.当时人们为了解决这个困难，当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：可能：麦克斯韦电磁理论有错，（1）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应满足伽利略不变性。程组应满足伽利略不变性。牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，（2）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。成立。牛顿力学与伽利略变换不对，（3）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，种变换，麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。这意味着经典牛顿力学换下具有不变性。要作修改，要作修改，修改后的力学方程在新的变换下具有不变性。下具有不变性。二、相对性原理与电磁规律19世纪后半叶和20世纪初，物理学家们曾经猜想，19世纪后半叶和20世纪初，物理学家们曾经猜想，世纪后半叶和20世纪初有一种叫做以太的介质，弥漫在宇宙中，以太的介质有一种叫做以太的介质，弥漫在宇宙中，它是电磁波传播时所需要的介质，时所需要的介质，拿以太做参考系时麦克斯韦的电磁理论才成立．今天看来，以太是某一特殊参考系的代表．才成立．今天看来，以太是某一特殊参考系