物理人教版高中选修3-4物理学家爱因斯坦
人教版高中物理选修3-4 1广义相对论简介
杆的长度与引力场有关
引力场的存在使得空间不同位置的杆的长度出现了差别
引力势由高到 低变化 地面上看到：越是靠近边缘，速度越大。 根据狭义相对论，靠近边缘部位的杆的长度较短。 圆盘上的人认为：引力势较低的位置，杆的长度越短。
杆的长度和引力场有关
由于物质的存在，实际空间并不是均匀的，空间发生了“弯曲”
广义相对论与几何学
几何学反应的是人对空间关系的认识。
有史以来人们只在比较小的空间 尺度中接触比较弱的引力场。
人教版高中物理选修3-4 1广义相对论简介
欧几里得几何学
这种情况下空间的弯曲可以忽略， 在此基础上人类发展了欧几里得 几何学，它反映了平直空间的实 际。
人教版高中物理选修3-4 1广义相对论简介
广义相对论简介
教学目标
初步了解广义相对论的几个主要观点及主要观测证据 关注宇宙学研究的新进展
教学重点
广义相对性原理和等效原理
教学难点
理解广义相对论的主要结论：引力使光线弯曲和强引力场 附近的时间进程会变慢。
狭义相对论出现以后，整个世界都处于震惊和赞叹之中。 而爱因斯坦却在冷静地思考狭义相对论无法解决的两个问题：
广义相对论与几何学
人教版高中物理选修3-4 1广义相对论简介
广义相对论告诉我们实际空间 是弯曲的，因此描述实际空间 的应该是更具有一般意义的非 欧几何。
《20世纪科学伟人爱因斯坦》(人教版选修4)
人教选修四第六单元第22 课 20 世纪的科学伟人爱因斯坦
【基础梳理】
一、爱因斯坦的成长历程
1.出生： 1879 年出生于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。
2.童年时代：善于思虑。
3.中小学时代：因研究精神异于常人而被开除，坚持自学。
4.大学时代：进入苏黎世联邦工业大学主修数学和物理，打下从事理论物理学研究的基础。
二、爱因斯坦的科学成就
1．提出狭义相对论
（1）提出： 1905 年《论物体的电动力学》提出狭义相对论
（2）主要内容：
①相对性原理：爱因斯坦认为时间、空间、物体和物体运动不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是
运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。提出电磁波的运动也是相对的。
②光速不变原理：光的流传速度在任何条件下都是不变的。
（ 3）意义：改变了牛顿力学的时空看法，揭示了物质和能量的相当性，为原子能的利用确定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。
2．广义相对论
（1）提出：1916《广义相对论的基础》
（2）主要内容：
等效原理和广义相对论。
（3）意义：改变了人们对宇宙的认识，在这一理论指引下，天体和宇宙演化的察看研究及理论商议空
前未有地蓬勃张开起来。
3．光量子论假说：讲解经典力学无法讲解的光电效应问题，1921 年获取诺贝尔物理学奖，推动量子力学的发展。
三、爱因斯坦的其他贡献--- 为人类和平进步而斗争
1.一战时 : 参加的反战宣言上签字。
2.一战后：致力于恢复各国人民的互相谅解，而被反犹太主义者列入谋杀的黑名单被迫走开德国。
人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介 全单元课堂精品课件
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例1 一观察者测得运动着的米尺长0.5m， 问此尺以多大的速度接近观察者？
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结束 目录
解：由长度收缩公式：
l =l0 1
v2 c2
v = c 1 ll022=c 1 0.52=0.08c =2.6×108 m/s
❖ V（米/秒）
(τ =1s）
❖ T(秒)
❖ 0.1c=3×107
❖ 1.01
❖ 0.5c
❖ 1.15
❖ 0.8c
❖ 1.67
❖ 0.9c
❖ 2.29
❖ 0.99c
❖ 7.1
❖ 0.999c
❖ 22.4
❖ 0.9998c
❖ 50
30
例2 远方的一颗星以0.8c的速度离开我 们，接受到它辐射出来的闪光按 5昼夜的周 期变化，求固定在此星上的参考系测得的闪 光周期。
情况1：对于运动的火车上同时发生的两个事件， 对于地面就不是同时的 讲解关键：在各个参考系中光速都为c 情况2：地面上同时发生的两个事件，对于运动 的火车也不是同时的（利用相对运动原理） 18
❖ 在相隔一定距离的两点发生的事件是否同 时，需用光讯号来测量。爱因斯坦提供了 一种测量方法，可以作为同时的定义。在 两点连线的中点设立一光讯号的探测装置， 在每个事件发生的同时各发射一光讯号， 如果位于中点的探测装置同时接收到这两 个光讯号，则这两个事件是同时发生的。 如果不是同时发生的，也可以根据两光讯 号到达的先后，来判断两事件发生的先后。
物理人教版高二选修3-4教材梳理_第十五章_3.狭义相对论的其他结论4.广义相对论简介_word版含解析
疱丁巧解牛
知识·巧学
一、狭义相对论的其他结论 1.相对论速度变换公式
以高速火车为例，车对地的速度为v ，车上的人以u′的速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人对地的速度u=
2
'1'c
v u v
u ++，若人相对火车反方向运动，u′取负值. 根据此式若u′=c ，则u=c ，那么c 在任何惯性系中都是相同的.
深化升华 （1）当u′=c 时，不论v 有多大，总有u=c ，这表明，从不同参考系中观察，光速都是相同的，这与相对论的第二个假设光速不变原理相一致.（2）对于速度远小于光速的情形，v<<c ，u′<<c ，这时
2'c
v
u 可以忽略不计，相对论的速度合成公式可以近似变为u=u′+v.
联想发散 相对论并没有推翻牛顿力学，也不能说牛顿力学已经过时了，相对论是使牛顿力学的使用范围变得清楚了. 2.相对论质量
以速度v 高速运动的物体的质量m 和静止时的质量m 0.有如下关系：m=
2
0)(1c
v m -.
质量公式实际上是质量和速度的关系，在关系m=
2
0)(1c
v m -中，若v=c ，则m 可能是无限大，这是不
可能的，尤其是宏观物体，设想物体由v=0逐渐向c 靠拢，m 要逐渐变大，产生加速度的力则要很大，所以能量也要很大.因此，宏观物体的速度是不可能（在目前）增大到与光速相比.但是对于一些没有静止质量的粒子（如光子），它却可以有动质量m.
深化升华 （1）物体的质量随速度的增大而增大；（2）物体运动的质量总要大于静止质量. 误区警示 不要盲目从公式中得出，v=c 时，质量是无穷大的错误结论. 3.质能方程
(人教版)高中物理选修3-4课件：15.1-2相对论的诞生 时间和空间的相对性
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
3．相对性原理与电磁规律：根据麦克斯韦的电磁理论，真 空中的光速在任何惯性系中都是一个常量，但按照伽利略的相 对性原理，在不同惯性系中的光速应是各不相同的．迈克耳孙 —莫雷实验证明：不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速 都是相同的．
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
(2)如果与杆相对静止的人认为杆长是 L0，与杆相对运动的 人认为杆长是 L，则两者之间的关系为 L＝L0 1－vc2.
(3)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的 长度小．
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
答案： 在地面的观察者看来光信号的速度为 c，不是 1.1c.
物理 选修3-4
讲 要点例析
练 随堂演练
3．时间间隔的相对性 (1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察， 它们的时间间隔总是_相__同___的． (2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中 观察，它们的时间间隔是_不__同___的． 设 Δτ 表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间 隔，Δt 表示相对事件发生地以 v 高速运动的参考系中观察同样
的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫作狭
人教版高三物理选修3《爱因斯坦的光电效应方程》说课稿
人教版高三物理选修3《爱因斯坦的光电效应方程》说课稿
一、引言
本课是人教版高三物理选修3的一节课，主题为《爱因斯坦的光电效应方程》。本节课的目标是让学生了解光电效应的基本原理和爱因斯坦的光电效应方程，培养学生的实际思维能力和实验观察能力。通过本课的学习，学生将进一步认识到光电效应的重要性以及爱因斯坦的杰出贡献。
二、知识梳理
2.1 光电效应的概念和实验现象
首先，我们将引导学生回顾光电效应的概念和实验现象。光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时，会产生电子的解离和运动的现象。我们会通过实验演示的方式向学生展示光电效应的实验现象，例如使用光电效应仪器来照射金属表面，观察电流的变化等。
2.2 光电效应的基本原理
接下来，我们将介绍光电效应的基本原理。我们会解释光子的概念和光子能量与频率的关系，以及光电效应中电子解离和运动的原理。通过对光电效应的基本原理进行讲解，学生将能够理解为什么光子的能量越大，电子解离和运动的能力就越强。
2.3 爱因斯坦的光电效应方程
最重要的部分是讲解爱因斯坦的光电效应方程。爱因斯坦通过对光电效应的研究，提出了光电效应方程，即E=hf-φ，其中E为光子的能量，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为金属的逸出功。我们会详细解释方程中各个参数的含义，并通
过具体的例子进行说明。通过学习爱因斯坦的光电效应方程，学生将能够理解光电效应的能量守恒原理和光子的能量与频率之间的关系。
三、教学方法和策略
3.1 激发学生的兴趣
为了激发学生的兴趣，我们将采用生动的例子和实验演示
来引入光电效应的概念和实验现象。同时，我们还将提供与学生实际生活相关的例子，让学生更容易理解光电效应的原理和方程。
第15章 相对论简介—人教版高中物理选修3-4教案
（2） v c 时，近似地 m = m0 ．
（3）微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于光子质量．例如回旋加速器中被加速的粒
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子质量会变大，导致做圆周运动的周期变大后，它的运动与加在 D 形盒上的交变电压不再同步，回
旋加速器的加速能量因此受到了限制． 3．质能方程
【总结升华】和被测物体有相对运动的观察者看来，物体的沿运动方向的长度变短了．
课堂练习二：
+ 介子是一种不稳定粒子，平均寿命是 2.6 10－8s （在自己的参考系中测得）． （1）如果此粒子相对于实验室以 0.8c 的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的 + 介子寿命
多长？
（2） + 介子在衰变前运动了多长距离？
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的实验 证据．
（4）实验结论：光沿任何方向传播时，相对于地球的速度是相同的． 4．狭义相对论的两个基本假设 （1）狭义相对性原理． 在不同的惯性参考系中，一切物理定律总是相同的． （2）光速不变原理． 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．
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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．
高中物理选修3-4优质课件：3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介
例4 (多选)下列说法中正确的是
√A.物质的引力使光线弯曲
B.光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用
√C.在强引力的星球附近，时间进程会变慢 √D.广义相对论可以解释引力红移现象
解析 从广义相对论的两个基本假设可以得出：物质的引力使光线弯曲；引力
场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，如在矮星表面的引力很强，
达标检测
1.(广义相对论)(多选)下列说法中正确的是
√A.在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
B.在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性 参考系
C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
√D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
重点探究
一、相对论速度变换公式
导学探究 一列车正以v＝50 m/s的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车u′＝5 m/s 的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是多大？若列车的速度是 0.9c，乘客的速度是0.5c，那么站台上的观察者测得该乘客的速度是0.9c＋0.5c ＝1.4c吗？为什么？ 答案 站台上的观察者测得该乘客的速度是55 m/s.不是.因为根据狭义相对论 原理，光速c是极限速度，任何物体的速度不可能超过光速.
知识深化
对相对论速度变换公式的理解 u′＋v
高中物理人教版选修3-4广义相对论简介
广义相对论简介
教学目标
知识与技能：
〔1〕了解广义相对论基本原理广义相对性原理和等效原理
〔2〕广义相对论主要结论物质的引力使光线弯曲和强引力场附近的时间进程会变慢
〔3〕介绍广义相对论的实验验证
过程与方法：
〔1〕了解爱因斯坦思考和推演广义相对论思维过程
情感态度和价值观：
〔1〕体会在宇宙中人类的渺小和科学的巨大力量
教学重点、难点
1、广义相对性原理和等效原理
2、广义相对论的主要结论：引力使光线弯曲和强引力场附近的时间进程会变慢
教学方法
阅读、讲解、小结
教学手段
多媒体课件
教学活动
一、超越狭义相对论的思考
爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题：
1、引力问题，万有引力定律不满足洛伦兹变换，无法纳人狭义相对论的理论框架；
2、非惯性系问题，狭义相对论只适用于惯性系。它们是促成广义相对论的前提。
二、广义相对性原理和等效原理
引导学生在前述背景介绍下，思考怎样来解决这两个问题。爱因斯坦考虑要解决第二个问题，必须去掉惯性系在相对论理论中的特殊地位，把相对性原理从“任何惯性系平权〞推广到“包括非惯性系在内的任意参考系(即包括惯性系和非惯性系)平权〞。
三、广义相对论几个结论以及相关实验验证
从广义相对论两个基本原理出发，爱因斯坦预见性地提出了验证这一理论的几个著名实验。
①光线经过强引力场中发生弯曲
介绍物质的引力使时空弯曲，弯曲的时空又使光线弯曲的事实。如1919年5
月29日，发生日全食期间，科学家成功地观测到了太阳背后恒星发出的光线经过太阳附近发生弯曲的现象，并拍得了太阳背后恒星的照片。从而确认广义相对论的结论是正确的。这是广义相对论创立以来最早得到科学界认同的最重大的成果。到目前为止科学家对400多颗恒星作了测量，射电天文学的发展使人类不用等日全食发生也能在地球上进行精度很高的观测，且与理论值符合。
人教版 高中物理选修3-4 15.3 狭义相对论的其他结论课件
经典物理中速度叠加原理与光速不变之 间的矛盾，显然经典的速度叠加原理在 高速情况下是不适用的，下面我们来认 识相对论的速度叠加原理
时间、空间是什么，别人在很小的 时候就搞清楚了，我智力发展迟缓，长 大了还没有搞清楚，于是一直揣摩这个 问题，结果也就比别人钻研得更深一些。
－－－爱因斯坦
• ★新课标要求
U'和v都比C小得多时，U=U'+V
注意这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相 反时，u′取负值.
质量m=0.5 kg的小球，在F=100 N的合力作用下由静 止开始加速，求经2×106s，它的速度变为多少？
• 据F=ma可求出a=200 m/s2，再据v2=at求得 经2×106 s时，它的速 度为4×108 m/s
微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制 造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响．
根据前面的相对论质量，爱因斯坦
质能联系方程应该变为E=mc2=
m0c 2 1 (v)2
c
物体运动的动能为运动时能量和静止时能量E0之差：
Ek=E-E0
v
物体Leabharlann Baidu速运动时， <<1
c
（3）质能方程
物体的能量和质量之间存在着某种联系：
• 不可能，前面我们已 经看到，物体的速度 不能超过光速3×108
高二物理 15.4_广义相对论简介_学案(新人教版选修3-4)
15.4 广义相对论简介学案
教学目标
1、了解广义相对论基本原理
2、广义相对论主要结论
3、介绍广义相对论的实验验证知识梳理
教学重点：广义相对性原理和等效原理
教学难点：广义相对论的主要结论：引力使光线弯曲和强引力场附近的时间进程会变慢
知识梳理
1、广义相对性原理和等效原理
广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的
等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
2、广义相对论的几个结论
⑴物质的引力使光线弯曲
①发生日全食时的观测结果，是对广义相对论的最早验证
②一束光垂直于运动方向射入飞船，船外静止的观察者认为这束光是沿直线传播的。
而航天员以飞船为参考系观察到的现象则是：
如果飞船做匀速直线运动，飞船上的观察者记录下的光的径迹是一条偏向船尾的直线如果飞船做匀加速直线运动，船上观察者记录下的光经过的轨迹为一条向下弯的曲线
⑵引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别
在强引力的星球附近，时间进程会变慢。
证实：体积小，质量大的矮星，天文观测到的引力红移现象
当堂检测
简答
1、狭义相对论的局限性？
答：（1）万有引力定律无法纳入狭义相对论的框架；（2）狭义相对论是惯性系之间的理论。
2、广义相对性原理是什么？
答：在任何参考系中，物理规律都是相同的
3、广义相对论有什么现实意义？
答：广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥重要作用。
【阅读材料】
前3节的内容是爱因斯坦狭义相对论的内容。爱因斯坦在建立狭义相对论后遗留了两个问题没有回答。第一，自然界中什么参考系才是惯性系，为什么惯性系在描述规律中居于特殊的地位。第二，牛顿的引力理论不满足相对论的要求，怎么才能建立一个相对论性的引力理论。从这两个基本问题出发，爱因斯坦又提出了两个基本原理，从而建立了广义相对论。请同学们认真阅读一遍教科书上的“广义相对论点滴”一节。在阅读时，一定会有看不懂的内容，没有关系，这些看不懂的内容也许会激发你继续学习的兴趣和动力。
人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介基础知识梳理
第十五章 相对论简介
15. 1 相对论的诞生 一、经典的相对性原理 1.惯性系与非惯性系 (1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。
地面参考系是惯性系,相对于它做匀速运动的汽车、轮船作为参考系也是惯性系。 (2)非惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中不成立,这个参考系就叫非惯性系。
情况不适用。 说明：
相对论并没有推翻牛顿力学,也不能说牛顿力学过时了,而应说相对论使牛顿力 学的使用范围变得更清楚了。 二、相对论质量 1.经典力学
物体的质量是不变的,因此一定的力作用在物体上,产生的加速度也是一定的。 这样,经过足够长的时间以后,物体就可以达到任意的速度。 2.相对论质量
物体以速度 运动时的质量 m 与静止时的质量 m 之间的关系：
在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。 2.光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源观察者间的相对运 动没有关系。在两个假设的基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论——狭义相对论 四、对光速不变原理的理解 1.真空中的光速不变
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观察者间的相对 运动没有关系。 2.“超光速”不存在
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知识像烛光，能照亮一个人，也能照亮无数的人。--培根
高二物理人教版选修34广义相对论简介
广义相对论简介
重/难点
重点：广义相对性原理和等效原理。
难点：理解广义相对论的几个结论。
重/难点分析
重点分析：理解爱因斯坦在对狭义相对论无法解释的两个问题进展考虑的根底上，提出了广义相对性原理(“在任何参考系中，物理规律都是一样的〞)和等效原理(一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价)，从而创立了广义相对论。
难点分析：第一个结论，物质的引力使光线弯曲。第二个结论，引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差异。
打破策略
〔一〕引入新课
师：1915年，继狭义相对论发表10年之后，爱因斯坦又发表了广义相对论。这节课我们来理解一下广义相对论的根本原理和几个结论。
〔二〕进展新课
1．超越狭义相对论的考虑
师：请大家阅读教材，答复狭义相对论中无法解释的两个问题是什么？
学生阅读、考虑。
生：第一个问题，狭义相对论无法解释引力作用以什么速度传递，没有方法把万有引力理论纳入狭义相对论的理论框架；第二个问题，狭义相对论只适用于惯性参考系，为什么狭义相对论只在惯性参考系适用而在非惯性系不适用？狭义相对论本身无法解释。
师：爱因斯坦认真考虑了以上两个问题，又向前迈进了一大步，把相对性原理推广到包括非惯性系在内的任意参考系，提出了广义相对性原理。
2．广义相对性原理和等效原理
师：广义相对性原理的内容：“在任何参考系中，物理规律都是一样的〞，也可以理解为：“物理学定律必须对于无论哪种方式运动着的参考系都成立〞。
师：在广义相对论中还有另一个根本原理这就是著名的等效原理。请大家阅读教材，看看什么是等效原理，它是如何提出来的。
人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介章末总结复习完美
③牛顿力学的不变性：
a' a
• 伽利略相对性原理 1632年，伽利略发表了《关于 两种世界体系的对话》一书，其中对船舱里观察 到的现象有一段生动的描述：“……船停着不动 时，你留神观察，小虫都以等速向各方向飞行， 鱼向各个方向随意游动，水滴滴进下面的罐中； 你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等， 向这一方向不必比向另一方向用更多的力，你双 脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相同。当 你仔细观察这些事情之后，再使船以任何速度前 进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动， 你将发现，所有上述现象丝毫没有变化。你也无 法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是 停着不动……”
• 从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的 速度无关。如果光波也和声波一样，是靠一种媒质(以 太)传播的，那么光速相对于绝对静止的以太就应该是 不变的。科学家们为了寻找以太做了大量的实验，其中 以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。这个实 验不但没能证明以太的存在，相反却宣判了以太的死刑， 证明光速相对于地球是各向同性的。但是这却与经典的 运动学理论相矛盾。
在经典物理家的头脑中，如果两个事件在一个
参考系中看来是同时的，在另一个参考系中看来也 一定是同时的，但是如果接受爱因斯坦的两个假设， 我们会得出“同时是相对的”这样一个结论．
一、“同时”的相对性
车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到 达前后车厢的先后是不一样的．
人教版高中物理选修3-4知识点
高中物理选修3-4知识点(一)
爱因斯坦狭义相对性原理的两个基本假设
⑴狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的。
⑵光速不变原理：在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的。即光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
相对论的时空观
经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。
相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。
相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。
机械振动
物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动，叫做机械振动。机械振动产生的条件是：
①回复力不为零;
②阻力很小。使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力，回复力属于效果力，在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。
高中物理选修3-4知识点(二)
时间和空间的相对性(时长尺短)
1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。
2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。
3.时间间隔的相对性：指某两个事件在不同的惯性系中观察，它们发生的时间间隔是不同的。
4.简谐振动
在机械振动中最简单的一种理想化的振动。对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解：
①物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。
②物体的振动参量，随时间按正弦或余弦规律变化的振动，叫做简谐振动，
高中物理选修3-4相对论的诞生
20世纪最伟大的科学家
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爱因斯坦
一、经典的相对性原理
1、惯性系： 牛顿运动定律成立的参考系 相对于一个惯性参考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 还可表述为：在一个惯性参考系内进行的 任何力学实验都不能判断这个惯性系是否 相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或 者说，任何惯性系都是平权的。
相对论的时空观念与人们固有 的时空观念差别很大，很难被普通 人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟 大，但又常常弄不懂这伟大的内容。 这使人们想起英国诗人波谱歌颂牛 顿的诗句: 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧，” 于是一切都成为光明。 后人续写道: 上帝说完多少年之后， 魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，” 于是一切又回到黑暗中。
对两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。
小
结
一、伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系中都是相同的 二、相对性原理与电磁规律发生矛盾 三、狭义相对论的两个基本假设 1、狭义相对性原理 在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的 2、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的， 光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。
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物理学家爱因斯坦
阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) １８７９年３月１４日出生在德国巴登－符腾堡州乌尔姆市一个中产阶级犹太人家庭。次年，全家迁往慕尼黑。爱因斯坦幼年并未表现出过人的才华。５岁时，父亲给了他一个指南针，指针在磁力的无形作用下转动的情景让他惊讶。像牛顿看到掉落的苹果一样，爱因斯坦产生了一种奇怪的感觉，认为自己看到的现象是具有深远意义的。他先在慕尼黑读高中，未毕业就退学，后转入瑞士阿劳市的州立中学。１８９６年，爱因斯坦进入瑞士苏黎世联邦工业学院学习数学和物理学，毕业后成为一名老师。爱因斯坦喜爱教书育人，但成为一名物理学家却是他无法放弃的梦想。
19991226由于不认同权威，爱因斯坦一
度被人认为注定一事无成，１９０２年
大学毕业后无法进入学术机构，只在瑞
士伯尔尼专利局找到一份做审查员的
临时工作。但在那里，爱因斯坦被正规
教育扼杀的科学激情终于重新迸发出来，轻松的工作让爱因斯坦得以继续致力于科学研究。１９０５年，年仅２６岁的爱因斯坦发表了三篇论文，在物理学三个不同领域取得了历史性成就，特别是狭义相对论的提出，使人类对于空间、时间和物质运动的认识发生了革命性变化，标志着物理学新纪元的到来。
１９１４年，爱因斯坦返回德国，进入普鲁士科学研究所从事科学研究，兼任柏林大学教授。１９１５年，爱因斯坦发表广义相对论。这是继狭义相对论之后，近代科学的又一个重大成就。１９１９年，英国天文学家爱丁顿的日全食观测结果证实了爱因斯坦所作的光线经过太阳引力场会弯曲的预言。爱因斯坦由此声名鹊起，相对论成为人们家喻户晓的名词。
１９２１年，爱因斯坦因在光电效应方面的研究而被授予诺贝尔物理学奖。１９３３年由于纳粹德国反犹太主义狂潮，爱因斯坦被迫移居美国，同年１０月开始在普林斯
顿高等研究院任教。１９４０年获得美国国籍。１９５５年４月１８日，爱因斯坦因主动脉瘤破裂在美国普林斯顿逝世。
爱因斯坦除在光电效应、相对论等方面作出举世皆知的杰出贡献外，他关于布朗运动的研究成果，由于对大量无序因子的规律性把握，成为当今最热门的金融数学的基础；他提出的激光受激辐射的概念，在几十年后的今天得到了广泛的应用；他与玻尔进行的论战中提出的EPR佯谬，至今仍是理论物理学和科学哲学界不断探讨的话题……
爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家，还是一位和平主义者。他目睹了两次世界大战中对人类文明的摧残，认为和平是人类的首要问题。１９５５年４月，弥留之际的爱因斯坦签署了《罗素─爱因斯坦宣言》，呼吁人们团结起来，防止新的世界大战爆发。
爱因斯坦的遗产
英国《焦点》月刊1月号发表罗伯特·马修斯撰写的文章，介绍爱因斯坦的生涯和他留给世界的遗产：
在美国，两位科学家完成了光
的实验，结果与物理学理论相悖。在巴
黎，似乎有无尽能量的矿物令科学家们
困惑不已。与此同时，天文学家和地质
学家因为太阳能不能永远发光而争论
不休。这些正是100年前困扰科学家们
的问题。也正是在100年前，这些问题的答案以一系列论文的形式出现在德国学术刊物《物理学年报》上。这些论文以不到70页的篇幅解答了这些谜题，也因此颠覆了人类几个世纪以来关于自然的公认理论。而它们的作者只是一位名不见经传的年轻人————年仅26岁的爱因斯坦。
1879年，爱因斯坦出生在德国乌尔姆一个中产阶级家庭，小时候就表现出了与17世纪的天才牛顿相同的一些特点：他沉默寡言，性格内向，脾气坏得吓人。但5岁时，爱因斯坦就对自然产生了异乎寻常的兴趣。父亲给了他一个指南针，指针在磁力的无形作用下转动的情景让他惊讶。像牛顿看到掉落的苹果一样，爱因斯坦产生了一种奇怪的感觉，认为自己看到的现象是具有深远意义的。
渐渐长大的爱因斯坦也像牛顿一样开始怀疑权威。因为对学校生活感到厌倦，加上不尊重老师，他在16岁时退了学，老师给爱因斯坦下的结论是他将一事无成。他们不知道，当时他已经完成了第一篇科学论文（内容是建议用实验来研究电磁现象）。
然而在外人看来，爱因斯坦注定一事无成。在苏黎世联邦工业学院学习时，老师们认为他懒散而傲慢，最后以全班倒数第二名的成绩毕业。由于无法进学术机构，爱因斯坦以当私人教员为生，两年后才在伯尔尼专利局找到一份临时工作。
在那里，爱因斯坦被正规教育扼杀的科学激情终于重新迸发出来。他与一些志趣相投的朋友开始思考科学家们面临的科学难题和谜题。
当时，最令人困惑的是1900年德国物理学家普朗克的假设：光和热的能量来自于“量子”。普朗克本人也不喜欢这种假说，但它似乎是解释物体在受热时辐射能量的唯一办法。爱因斯坦决定探究其中的联系，这成了他1905年第一篇重要论文的基础。爱因斯坦证明，量子理论同样适用于其他现象。他更利用该理论解释了“光电效应”，即某些金属在适当频率的光作用下会释放电子。
爱因斯坦的论文给了量子理论很大的支持———普朗克也开始注意这位当时默默无闻的年轻人。几周后，爱因斯坦在物质的布朗运动方面取得了另一个重大突破。爱因斯坦证明，布朗运动表明了原子的存在。当时，许多著名的科学家认为原子是想象出来的，目的只是使计算更加简便。爱因斯坦认为，布朗运动是原本肉眼看不见的大量原子碰撞的结果，通过测量能得知其大小。
实验很快证明了爱因斯坦的观点，这奠定了现代物理学的另一个支柱：物质的原子特性。然而与爱因斯坦1905年6月和9月发表的两篇论文相比，就连这一突破也显得黯然失色了。后两篇论文提出了关于时间和空间的全新概念，具有改变历史进程的深远意义。
令人难以置信的成就
当时，人们普遍认为时间和空间是固定的、永恒不变的，但已有的一些证据对此提出质疑。理论物理学家们注意到，在磁体相对于电导体运动或电导体相对于磁体运动时，电磁定律会产生不同的结果，而按常识来说结果应该是一样的。1887 年，美国物理学家艾伯特·米切尔森和爱德华·莫利发现了更异常的现象：不管试图测量光速的人的速度如何，测量到的光速是恒定的。这显然与当时盛行的观点相悖。
爱因斯坦在论文中以引人注目的自信指出了这些异常
现象，并提出两个基本观点：一是物理学原理适用于任何物体，不管其如何运动；二是在真空中光速不受观察者速度的影响。接着，他利用简单的数学运算证明，在这两个原则下，光速是极限速度，接近光速的物体会变小变平。爱因斯坦认为，甚至时间也会受影响，移动的钟走得比静止的钟慢。
对于“相对论”的一个结果，就连爱因斯坦也觉得令人费解，这个结果是在他把相对论与能量守恒定律结合起来时出现的。其结果意味着任何物质（M）都是不可思议的能量（E）来源，他后来总结的等式是E＝Mc2，其中c代表光速。
面对学术界以外一个无名小卒的这么多惊人的论断，科学界在一段时间以后才作出回应。先是普朗克等理论