第十五章相对论简介1.相对论的诞生【学习目标】（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【重点难点】狭义相对论的两点假设【课前预习】一、经典的相对性原理力学规律在任何惯性参考系中都是相同的。还可以表述为：在任何惯性参考系中无法用任何力学实验判断该参考系相当于另一个参考系是静止的还是做匀速直线运动，即任何惯性参考系都是平权的。二、相对性原理与电磁规律之间的矛盾矛盾激发：“在不同的惯性系中光速不同”——“任何参考系中光速度都应该是同一数值”，说明相对性原理涉及到接近光速的高速领域产生了明显的困难。当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：（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。（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。（3）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，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要作修改，修改后的力学方程在新的变换下具有不变性。三、狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本原理：①爱因斯坦相对性原理———切物理定律，在不同的惯性系中是相同的；②光速不变原理——光在真空中的传播速度在不同的惯性系中测得的数值都是相同的，与光源、观察者是否相对运动无关对2个基本原理的正确理解：①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律；②强调真空中的光速光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖于光的传播方向③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变原理。【预习检测】1.设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是（）A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上观察者看到这一光速为cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c2.以下说法中正确的是（）A.经典物理中速度合成公式在任何情况下都是适用的B.经典物理规律也适用于高速运动的物体C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动参考系中是不等价的1D.力学规律在任何惯性系里都是造价3.根据你的理解，你认为下列观点是正确的（）A.在不同的参考系中，一切物理量都是相同的B.狭义相对论说明经典物理学是完全错误的C.电磁规律适用于一般的惯性参考系D.狭义相对论只是一种假设，正确与否还有待实验验证【参考答案】【预习检测】1.C、D解析：真空中的光速在不同的参考系中是相同的。2.D解析：根据光速不变原理，经典物理中的速度合成公式在高速情况下不成立，惯性参考系是平权的，经典物理规律只适用于宏观、低速的物体。3.C▲堂中互动▲【典题探究】[例1]飞船在高空以0.1C的速度向目标飞行，从飞船向目标方向发射一个光信号，则在地面的观察者看来光信号的速度是多少？解析：由爱因斯坦狭义相对论的第二个基本假设可知光速应该是不变的，即光信号的速度的地面观察者看来也应该是c，而且这个假设已经被迈克孙-莫雷实验所证实。［例2］怎样在一个封闭的飞船内部判断飞船是在加速、减速、转弯，还是在做匀速直线运动（飞船不受重力）？解析：可以在飞船内一个相对飞船静止的透明封闭容器中放一小球，保持悬浮，如果小球向后加速运动，说明飞船在加速；如果小球向前加速运动，说明飞船在减速；如果小球向两侧加速运动，说明飞船在转弯；如果小球静止或做匀速直线运动，说明飞船在做匀速直线运动。2
