1、高速世界 教学设计 知识技能要求： 1、知道相对性原理和光速不变原理 2、 知道两个基本原理的重要地位 过程与方法要求： 1、经典时空观与迈克尔逊莫雷实验的矛盾 2、爱因斯坦对电磁 场理 论的深入研究，勇敢地抛弃 “以太”论，指出经 典时空观在高速领域的谬误。 3、相对论两个基本原理的提出及合狭义相对论的建立。 情感、态度、 价值观： 1、量变引起质变的辩证法思想在科学领域的体现。 2、通过观察实验或思想实验，培养学生注重实验事实、实事求是的科学态 度。 3、敢于创新，才有所突破。 重点、难点：两个基本原理及其理解 教学过程： 导入：在经典力学中，力学定律在所有惯性学中都相同的形式，这个结论
2、叫伽利略相对性原理。但当人们把相对性原理运用到电磁学领域中时，却和麦 克斯韦理论发生了矛盾。 从电磁现象总结出来的方程组，可得出电磁波在真空 中的传播速度 C，按伽利略变换，如果物质运动速度相对于某一参考学为 C，则 变换到另一参考学时，其速度就不可能沿各个方向都是 C。则电磁波也只能够 对一个特定参考学的传播速度是 C，因而麦氏方程组只能对该特殊参考系成立 。于是坚持经典时空观的科学家们很快就引入了一个“以大”（一种充满宇宙 空间，无处不在看不见摸不着的非物质媒质），这个绝对静止的参考系。光速 C 即是相对于“以太”的速度。 一、迈克尔逊莫雷实验： 基于经典时空观中运动合成的原理，当 地球以
3、一定的速度 相对于以太 运动时，静止在地球上的人观测到该光速为 C，那么，此人测得向他迎面而 来的光速为 C=C+，而与他同方向传播的该光速为 C=C-；为了证明以太 的存在，迈克尔逊设计了一种干涉仪；地球的公转产生相对于以太的运动，因 而地 球运动的平行方向与垂直方向之间，光通过同一距离的时间应当不相同， 但测量的结果 是否定的，一干涉花纹并未发生移动。几年后，迈克尔逊同精通 物理和数学的化学家莫雷合作，改进实验装置， 重做了干涉实验，结果仍未发 现条纹有任何移动，于是他们非常失望。如果确信实验正确，则意味着无法用 经典时空观来解释该现象，于是陷入了迷茫无法解释该 实验现象。 二、爱因斯坦两
4、个基本原理的提出 为了能更好的解释“迈一莫”实验，洛仑兹提出了长度收缩假说。但这只 是从数学上拼凑出来的假说，缺乏物理依据，存在致命弱点 爱因斯坦在深入研究由磁学理论后，敢于彻底抛弃以太，提出了与经典时 空观绝然不同的 新时空观，提出了两个基本假设，从而创立了相对论： 1、相对性原理：物理规律在一切惯性系中都具有相同的形式。 2、光速不变原理：在一切惯性学中，测量到的真空中的光速都一样。 注：惯性系：一 切静止或匀 速运动的参考学。 相对性原理表明：对某个物理过程的描述的物理定律的形式与惯性系无关 。 光速不变原理表明：在一切惯性学中观察真空中的光速，无论任何方向， 其速度均为 C，与光源或观察者的运动无关 这正是迈克尔逊莫雷实验的结果 三、狭义相对论建立的伟大意义 1、它从根本上变革了 作为经典物理学基础的绝对时空观，提出了 时间与 空间相联系的相对时空观，开创了物理学的新纪元。传统的经典时空观只是低 速领域的一种特例。 2、相对论力学揭示了物质和运动的内在联系，物体质量在高速运动中明显 与运动速度有关。
