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(nèi)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(jì)流行著一種“以太”學(xué)說，物理學(xué)家們曾經(jīng)猜想，有一種叫做以太的介質(zhì)，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(yīng)該是每秒30公里，同時，它也必須對光的傳播產(chǎn)生影響。假設(shè)以太相對太陽靜止，儀器在實驗坐標(biāo)系中相對于以太以公轉(zhuǎn)軌道速度v向右運動。由經(jīng)典相對性原理光源發(fā)光經(jīng)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(jīng)反射鏡M1反射速度為cv，再經(jīng)分光鏡投射到觀測屏。光束2自下向上與經(jīng)反光鏡M2反射自上向下的速度應(yīng)該都為c2v2，再經(jīng)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(jīng)典相對性原理得出兩束光到達(dá)觀測屏?xí)r間應(yīng)該不同。教師提供視頻演示麥克爾遜—莫雷實驗，并進(jìn)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(jié)果：證明了光速與光源和測量者的相對運動無關(guān)，亦即與參照系無關(guān)。否定了以太的存在。學(xué)生討論：當(dāng)實驗事實和現(xiàn)有理論出現(xiàn)矛盾的時候物理學(xué)家有幾種選擇。一是修改現(xiàn)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(shè)教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)狹義相對論的兩個基本假設(shè)。教師提問：狹義相對論的兩個基本假設(shè)是什么？學(xué)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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