魯科版必修第二冊--51初識相對論-教案(編輯修改稿)
2025-04-05 05:32 本頁面
【文章內容簡介】 克斯韋的電磁理論真空中電磁波速是光速c是指在那個參考系中來說呢？有無這樣的特殊的參考系呢？實驗過程及事實是怎樣的呢？教師引出麥克爾遜—莫雷實驗。教師介紹實驗器材：光源、分光鏡、反射鏡M反射鏡M2教師通過師生互動介紹實驗背景和實驗過程：19世紀流行著一種“以太”學說，物理學家們曾經猜想，有一種叫做以太的介質，彌漫在宇宙中，并把“以太”看作絕對慣性系，地球以每秒30公里的速度繞太陽運動，相對以太速度也應該是每秒30公里，同時，它也必須對光的傳播產生影響。假設以太相對太陽靜止，儀器在實驗坐標系中相對于以太以公轉軌道速度v向右運動。由經典相對性原理光源發(fā)光經分光鏡分成兩束光，光束1自左向右的速度為c+v，光束1經反射鏡M1反射速度為cv，再經分光鏡投射到觀測屏。光束2自下向上與經反光鏡M2反射自上向下的速度應該都為c2v2，再經分光鏡投射到觀測屏。由于兩束光光程相同，兩個方向合速度不同，經典相對性原理得出兩束光到達觀測屏時間應該不同。教師提供視頻演示麥克爾遜—莫雷實驗，并進一步介紹兩束光在觀測屏形成干涉條紋。通過分析干涉條紋，得出兩個方向光速相同。實驗結果：證明了光速與光源和測量者的相對運動無關，亦即與參照系無關。否定了以太的存在。學生討論：當實驗事實和現有理論出現矛盾的時候物理學家有幾種選擇。一是修改現有理論以迎合新的客觀事實；二是創(chuàng)新全新的理論。（三）狹義相對論的兩個基本假設教師指導學生學習狹義相對論的兩個基本假設。教師提問：狹義相對論的兩個基本假設是什么？學生回答：1．相對性原理所有物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。2
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