第15章 相对论简介—人教版高中物理选修3-4教案

第十五章 相对论简介教案 【学习目标】 1．光的传播与经典的速度合成法则之间的矛盾． 2．理解狭义相对论的两个基本假设． 3．理解同时的相对性． 4．知道时间间隔的相对性和长度的相对性． 5．知道时间和空间不是脱离物质而单独存在的 6．知道相对论的速度叠加公式． 7．知道爱因斯坦质能方程． 8．知道广义相对性原理和等效原理． 9．知道光线在引力场中的弯曲及其验证． 知识回顾： 1. 我们生活中一个物体它的质量会变化吗？ 答：不会 2. 我们看了很多的穿越剧，那么我们能不能穿越回古代呢？ 答：不能 3. 物体会不会平白无故消失呢？ 答：不能 知识点一、相对论的诞生 1．惯性系和非惯性系 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．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立．这里加速的车厢就是非惯性系． 相对于一个惯性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．即任何惯性参考系都是平权的． 这一原理在麦克尔逊—莫雷实验结果面前遇到了困惑，麦克尔逊—莫雷实验和观测表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的． 3．麦克尔逊—莫雷实验 （1）实验装置，如图所示． （2）实验内容：转动干涉仪，在水平面内不同方向进行光的干涉实验，干涉条纹并没有预期移动． （3）实验原理： 如果两束光的光程一样，或者相差波长的整数倍，在观察屏上就是亮的；若两束光的光程差不是波长的整数倍，就会有不同的干涉结果．由于 和 不能绝对地垂直，所以在观察屏上可以看到明暗相间的条纹．如果射向 和 的光速不相同，就会造成干涉条纹的移动．我们知道地球的运动速度是很大的，当我们将射向 的光路逐渐移向地球的运动方向时，应当看到干涉条纹的移动，但实际结果却看不到任何干涉条纹的移动．因此，说明光在任何参考系中的速度是不变的，它的速度的合成不满足经典力学的法则，因此需要新的假设出现，为光速不变原理的提出提供有力