相对论简单版

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高中物理第十五章相对论简介第1、2节相对论的诞生时间和空间的相对性讲义(含解析)新人教版选

第1、2节相对论的诞生时间和空间的相对性1.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。

2．时间和空间的相对性：“动尺变短”、“动钟变慢”。

一、相对论的诞生1．经典的相对性原理(1)惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系。

相对一个惯性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。

2．狭义相对论的两个基本假设(1)实验基础：不论光源与观测者做怎样的相对运动，光速都是一样的。

(2)两个基本假设：狭义相对性原理在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的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1．“同时”的相对性(1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是同时的。

(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的。

2．长度的相对性(1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。

(2)相对论的时空观：长度也具有相对性，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。

设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l 0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l ，杆相对于观察者的速度为v ，则l 、l 0、v 的关系是l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。

1．自主思考——判一判(1)静止或匀速直线运动的参考系是惯性系。

(√)(2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系。

(√)(3)在不同的惯性系中，光速是不相同的。

(×)(4)在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动。

(√)(5)在狭义相对论时空观中空间和时间与物质的运动状态无关。

(×)2．合作探究——议一议(1)运动的时钟变慢是不是因为时钟的构造因运动而发生了改变？提示：运动的时钟变慢是在两个不同的惯性系中进行时间比较的一种效应，不是因为时钟的结构或精度因运动而发生了改变。

爱因斯坦的故事30则完整版

《爱因斯坦的故事》爱因斯坦的故事（1）：诙谐相对论一次，一群青年学生包围了从德国移居美国的爱因斯坦的住宅，要他用最简单的话解释清楚他的相对论。

当时，据说全世界只有几个科学家看得懂他关于相对论的著作。

爱因斯坦走出住宅，对这些青年说：比方这么说你同一个美丽的姑娘坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了5分钟！反过来，你一个人孤单地坐在热气逼人的火炉边，只过了5分钟，但你却像坐了一个小时。

喏，这就是相对论！爱因斯坦的故事（2）：迷路一天，斯顿高级研究所主任办公室的电话骤然响了起来，女秘书拿起话筒，听到电话里的声音：你能否告诉我，爱因斯坦博士住在哪儿?秘书回答，她不能奉告，因为要尊重爱因斯坦博士的意愿，他不愿自我的住处受到打扰。

这时电话里的声音降低到近乎耳语般地说请你不要告诉任何人，我就是爱因斯坦，我正要回家，但是找不到家了。

原先，爱因斯坦参加科学讨论会回来，路上一心思考着讨论的问题，不知不觉地迷了路（刚到普林斯顿）。

爱因斯坦的故事（3）：职业模特儿一头乱蓬蓬的白发，一张布满皱纹的脸。

一撮横七竖八翘起的胡子，一双浅棕色陷入深思的眼睛这是艺术家为我们留下的爱因斯坦的形象。

爱因斯坦性情温和，心地善良，从来不忍心拒绝摄影师、画家、雕塑家的请求。

然而，要应付络绎不绝的艺术家，摆出他们所需要的各种姿态实在花费了他的很多时光。

有一次，一位萍水相逢的客人问及他的职业时，他毫不思考地回答道：职业模特儿!爱因斯坦的故事（4）：国籍的归属20世纪30年代，爱因斯坦有一次在巴黎大学演讲说：如果我的相对论证实了，德国会宣布我是个德国人，法国会称我是世界公民。

但是，如果我的理论被证明是错的，那么，法国会强调我是个德国人，而德国会说我是个犹太人。

（韩国人说：别争了，爱因斯坦祖籍韩国）爱因斯坦的故事（5）：谈笑对批判1930年，德国出版了一本批判相对论的书，书名叫做《一百位教授出面证明爱因斯坦错了》。

爱因斯坦闻讯后，耸耸肩道：100位？干吗要这么多人？只要能证明我真的错了，哪怕是一个人出面也就足够了。

人教版选修3-4 15.1 相对论的诞生时间和空间的相对性教案

图示是目前世界上最为豪华的游轮之一。

如果游轮在平静的海面上匀速前行,而你在游轮最底部的船舱内,看不到外面的大海和任何游轮之外的物体,你有什么方法能够得知轮船是在海面上匀速前进还是静止?是的,在轮船没有加速度时,由于我们没有参考系(在船舱底部),所以无法判断轮船到底是匀速前进还是静止,只有具有加速度时我们才能够判断。

对于惯性参考系来讲,一切物理规律都是等价的,只是它们的初始状态不同,这就是相对论的开始。

怎么样?相对论没有你想象的那么难吧!课时15.1相对论的诞生时间和空间的相对性1.了解经典相对性的原理。

2.知道狭义相对论的实验基础,知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论。

3.了解狭义相对论的两个基本假设。

通过实例,了解时间和空间的相对性,体会相对论时空观与低速世界情景的差异。

4.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别,体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响。

重点难点:狭义相对论的基本假设,长度与时间间隔的相对性。

教学建议:通过本节的学习,了解面对迈克耳孙—莫雷实验的结果,爱因斯坦通过否定以太的存在,同时否定了牛顿力学的绝对空间和绝对时间。

了解狭义相对论的两个基本假设,同时以这两个原理为基础,通过对一些简单现象的分析和逻辑推理,得到“同时”的相对性与时间间隔的相对性。

导入新课:1994年初,一架意大利客机在非洲河岸上空飞行,突然,客机从地面控制室的雷达屏幕上消失了。

正当机场工作人员焦急万分之际,客机又在原来的空域出现,雷达又追踪到了客机的信号,最后,这架客机安全降落在意大利内地机场。

对此现象专家们认为,唯一的解释是在“失踪”的一刹那,时间“静止”不动了,或者说出现了时光倒流。

同学们,时光真的会倒流吗?1.相对论的诞生(1)经典相对性的原理:力学规律在任何①惯性系中都是相同的。

(2)狭义相对论的两个基本假设狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是②相同的。

光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是③相同的,光速与光源、观察者间的④相对运动没有关系。

狭义与广义相对论浅说

《狭义与广义相对论浅说》李醒民中国科学院大学作为思想家，爱因斯坦的以开放的世界主义、战斗的和平主义、自由的民主主义、人道的社会主义为标志的社会政治哲学，以及远见卓识的科学观、别具慧眼的教育观、独树一帜的宗教观，无一不是人类宝贵的思想遗产，它们将会成为21世纪“和平与发展”主旋律中的美妙音符，永远充当社会进步和文明昌盛的助推器。

他的科学哲学是由五种要素——温和经验论、基础约定论、意义整体论、科学理性论、纲领实在论——构成的独特而绝妙的多元张力哲学。

在这个兼容并蓄、和谐共存的哲学统一体中，这些不同的乃至异质的要素相互限定、珠联璧合，彼此砥砺、相得益彰，保持着恰如其分的“必要的张力”，从而显得磊落轶荡、气象万千。

他的探索性的演绎法、逻辑简单性原则、准美学方法、形象思维等科学方法论别出机杼，所向披靡。

他关于科学的客观性、可知性、统一性、和谐性、因果性、简单性、不变性等的科学思想涵义深邃，意蕴隽永。

它们是19和20 世纪之交科学哲学和科学方法论的巅峰——以马赫、庞加莱、迪昂、奥斯特瓦尔德、皮尔逊为代表的批判学派——之集大成和发扬光大，是现代哲学的思想奇葩和智慧结晶，从而在哲学史和思想史上浓墨重彩地大书一笔，成为世人取之不尽、用之不竭的精神宝藏。

爱因斯坦作为一个大写的人，他对生命的价值和人生意义的理解，他对真善美的不懈追求，他的独立的人格、仁爱的人性和高洁的人品，这一切形成了他的丰盈的人生哲学和道德实践，成为人类高山景行的楷模和人的自我完善的强大的精神力量。

在某种意义上，作为人的爱因斯坦比作为科学家和思想家的爱因斯坦还要伟大。

当他活着的时候，全世界善良的人似乎都能听到他的心脏在跳动；当他去世时，人们不仅感到这是世界的巨大损失，而且也是个人的不可弥补的损失。

这样的感觉和情愫是罕有的，一个自然科学家的生与死能在世人中间引起这样的感觉，也许在历史上还是头一次。

说到此处，我蓦然想起宋人钱惟演的《对竹思鹤》。

钱诗云：“瘦玉萧萧伊水头，风宜清夜露宜秋。

程守洙《普通物理学》(第6版)(上册)(课后习题详解相对论基础)【圣才出品】

4.2　课后习题详解一、复习思考题§4-1 狭义相对论基本原理洛伦兹变换4-1-1 爱因斯坦的相对性原理与经典力学的相对性原理有何不同？答：（1）经典力学的相对性原理：运动关系的相对性表明，物质之间存在着相对运动的关系而非彼此孤立．相对运动的形式丰富多样，由相对运动产生的相互作用力也形式不一．（2）爱因斯坦的相对性原理：在所有惯性系中，物理定律的形式相同，或者说，所有惯性系对于描述物理现象都是等价的．（3）二者的分析比较：①经典力学的相对性原理说明一切惯性系对力学规律的等价性，而爱因斯坦的相对性原理将此种等价性推广到一切自然规律上去，包括力学定律和电磁学定律．②爱因斯坦的相对性原理的等价性推广意义深刻．我们可借助于电学或光学实验确定出本系统的“绝对运动”来，绝对静止的参考系是存在的，然而这与实验事实相矛盾．③爱因斯坦基于对客观规律的根本认识以及对实验事实的总结，才提出这个相对性原理的．相对论是研究相对运动和相互作用的科学．它使研究物质、能量及其相互作用的物理学发展到更高更深的层次．4-1-2 洛伦兹变换与伽利略变换的本质差别是什么？如何理解洛伦兹变换的物理意义？答：（1）洛伦兹变换与伽利略变换的本质差别：①洛伦兹变换是相对论时空观的具体表述；②伽利略变换是经典力学绝对时空观的具体表述．（2）洛伦兹变换的物理意义①洛伦兹变换集中地反映了相对论关于时间、空间和物质运动三者紧密联系的观念．②洛伦兹变换是建立相对论力学的基础．a．运用洛伦兹变换，评判一条物理规律是否符合相对论的要求，凡是通过洛伦兹变换能保持不变式的物理规律都是相对论性的规律．b．在v<<c时，洛伦兹变换将转换为伽利略变换，从这个角度出发，相对论力学就是经典牛顿力学的继承、批判和发展．4-1-3 设某种粒子在恒力作用下运动，根据牛顿力学，粒子的速率能否超过光速？答：（1）牛顿力学认为粒子的质量不会改变，粒子的加速度正比于所受外力．外力越大，粒子所得的加速度也越大．因此，粒子速度是没有极限的，粒子的速率可以超过光速．（2）相对论力学认为，粒子的质量随速度的增大而增大，粒子的加速度并非与所受外力成简单正比关系，加速度的大小有限制，使得粒子的速率不会超过光速．§4-3 狭义相对论的时空观4-3-1 长度的量度和同时性有什么关系？为什么长度的量度和参考系有关系？答：（1）长度的量度：测量一物体的长度就是在本身所处的参考系中测量物体两端点位置之间的距离．（2）同时性分析：①当待测物体相对于观测者静止时，在不同的时刻测量两端点的位置，其距离总是物体的长度；②当待测物体相对于观测者运动时，物体的长度就必须同时测定物体两端点的位置．若非同时测定，测量了一端的位置时，另一端已移动到新的位置，其坐标差值不再是物体的长度了．（3）由于同时性的相对性，所以长度的量度与同时性紧密相连，从而与测量的参考系有关．（4）下面举例说明：假设有一细棒静止在K′系的x′轴上，而K′系相对惯性系K 以速度v沿O x 轴运动．如把记录细棒左端坐标为事件1，记录细棒右端坐标为事件2，则两事件在两参考系中相应的时空坐标为由于细棒静止在K ＇系，所以△x＇＝x ＇2-x ＇1就是细棒的固有长度，根据洛伦兹变换在K 系测量两端坐标必须同时进行，即△t＝0，故有所以在K 系中测得物体的长度为这就是长度收缩效应现象．4-3-2 下面两种论断是否正确？（1）在某一惯性系中同时、同地发生的事件，在所有其他惯性系中也一定是同时、同地发生的．（2）在某一惯性系中有两个事件，同时发生在不同地点，而在对该系有相对运动的其他惯性系中，这两个事件却一定不同时．答：（1）正确．在一个惯性系中同时、同地发生的事件，实质上就是一个事件．因而，可得：△x＝0，△t＝0根据洛伦兹变换：△x＇＝0，△t＇＝0因此，在所有其他惯性系中也一定是同时、同地发生的．（2）正确．对惯性系K 中同时发生在不同地点的两个事件，可得△t＝0．△x≠0在相对运动的其他惯性系K ＇中，有在惯性系K ＇中这两个事件一定不同时．因此，同时性是相对的．4-3-3 两只相对运动的标准时钟A 和B ，从A 所在惯性系观察，哪个钟走得更快？从B 所在惯性系观察，又是如何呢？答：（1）从A 所在惯性系观察，根据“时间膨胀”或“原时最短”的结论，相对静止的时钟A 所指示的时间间隔是原时，它走得“快”些；而时钟B 给出的时间间隔是运动时，因“时间膨胀”而走得“慢”些．（2）同理，从B所在惯性系观察时，则相反，时钟B走得“快”些，而时钟A走得“慢”些．4-3-4 相对论中运动物体长度缩短与物体线度的热胀冷缩是否是一回事？答：不是一回事．（1）“热胀冷缩”①是涉及分子微观热运动的基本热学现象；②这与物体的温度有关，与其宏观运动速度无关．（2）“长度收缩”①是由狭义相对论所得到的重要结论，指在相对物体运动的惯性系中测量物体沿运动方向的长度时，测得的长度总是小于固有长度或静长这一现象；②这与物体的运动速度有关，与物体的组成和结构无关，是普遍的时空性质的反映．4-3-5 有一枚以接近于光速相对于地球飞行的宇宙火箭，在地球上的观察者将测得火箭上的物体长度缩短，过程的时间延长，有人因此得出结论说：火箭上观察者将测得地球上的物体比火箭上同类物体更长，而同一过程的时间缩短．这个结论对吗？答：此结论不正确．（1）狭义相对论认为，“长度收缩”和“时间膨胀”都是相对的．（2）若以火箭和地球为相对运动的惯性参考系，则火箭上的观察者也会观测到“长度收缩”和“时间膨胀”的现象．4-3-6 比较狭义相对论的时空观与经典力学时空观有何不同？有何联系？答：（1）两种时空观的不同：①狭义相对论时空观：a．狭义相对论中关于不同惯性系之间物理事件的时空坐标变换的基本关系式是洛伦兹变换．在洛伦兹变换关系中，长度和时间都是相对的，反映了相对论的时空观．b．狭义相对论时空观认为：第一，空间和时间不可分割，与物质运动密切相关；第二，时间是相对的，时间间隔因惯性系不同则会有差别；第三，空间是相对的，在不同的惯性系中，相同两点的空间间隔会有差别．②经典力学时空观：a．经典力学中关于不同惯性系之间物理事件的时空坐标变换的关系式是伽利略变换．在伽利略变换关系中，长度和时间都是绝对的，反映了经典力学的绝对时空观．b．经典力学时空观认为：时间、空间是彼此独立的，都是绝对的，与物质运动无关．（2）两种时空观的联系：①洛伦兹变换式通过狭义相对论的两个基本原理推导得出，并由此得出反映相对论时空观的几个重要结论，比如同时性的相对性、长度收缩、时间膨胀等；②当v<<c时，洛伦兹变换可以过渡到伽利略变换，即经典力学是相对论力学的低速近似．§4-4 狭义相对论动力学基础4-4-1 化学家经常说：“在化学反应中，反应前的质量等于反应后的质量．”以2g 氢与16g氧燃烧成水为例，注意到在这个反应过程中大约放出了25J的热量，如果考虑到相对论效应，则上面的说法有无修正的必要？。

普及物理——广义相对论简介

广义相对论简介20世纪早期，自然科学中物理学开始崛起，物理学由古典物理中的经典力学发现其存在一定的局限性，19世纪末到20世纪初物理中的现代理论逐渐形成并走向成熟，其中现代力学中贡献最大的科学家无疑是德国著名物理学家——爱因斯坦，其建立了最有名的力学理论——《广义相对论》。

在广义相对论发表之后爱因斯坦曾经说过：“如果我不发现《狭义相对论》5年之内必定有人会发现，但如果我不发现《广义相对论》50年之后也不一定有人能发现！”由此可见广义相对论的难度在当时是相当高的，据说即使是现在《广义相对论》也是很难被人们普遍理解和接受的一个理论。

但这种理论实际上并不难，只是一般的人普遍缺乏一种空间想象力，由于在《广义相对论》中的内容在现实中很难观察到才导致这样一个理论很难被人们普遍接受。

如果具有一定的空间构思能力，那么对于理解《广义相对论》也就不会太困难。

等效原理：在经典力学中参考系的定义为静止、匀速直线运动、匀速圆周运动的空间可作为参考系。

由于经典力学中时间是一个不会变化的量而在相对论中时间与空间合为一体，因此不能只考虑空间而不考虑时间。

正是有了这样的一条限制导致研究相对论的人在这里停止研究。

而爱因斯坦并不这样想，之后并对其作出了两个假设假设：第一个是，如果有两个密闭的空间内分别存在两个人，其中一个空间静止、而另一个空间保持移动的速度运动，此时如果空间内的两个人与外界完全隔离，则会出现两个空间内的人都认为知己所在的空间是静止的，这时可以认为做匀速直线运动的空间参考系等效于静止的空间参考系。

第二个假设是，如果存在两个空间，一个空间静止在星球表面，重力加速度为a，另一个空间在宇宙中保持加速度为a的匀加速直线运动，如果两个空间完全封闭，则可以认为两个空间是等效的。

上述的内容称为《广义相对论》内容中的等效原理。

光线的弯曲：总所周知，如果在地球上抛出一个物体，若其运动速度达到7.9km/s，此时物体将绕着地球做圆周运动。

关于爱因斯坦的故事

1对于爱因斯坦的故事1、风趣相对论一次，一群青年学生包围了从德国移居美国的爱因斯坦的住所，要他用“最简单的话”解说清楚他的“相对论” 。

当时，听说全球只有几个科学家看得懂他对于“相对论”的著作。

爱因斯坦走出住所，对这些青年说：“比方这么说——你同一个漂亮的姑娘坐在火炉边，一个钟头过去了，你感觉仿佛只过了 5 分钟！反过来，你一个人孤独地坐在热气逼人的火炉边，只过了 5 分钟，但你却像坐了一个小时。

——喏，这就是相对论！”2、一个园艺工和爱因斯坦的故事1942 年，35 岁的托马森已经是美国普林斯顿市一个小有名气的园艺工，他曾受邀为好多豪富豪的花园做园艺护理，并且颇受好评。

5月，一个叫杜卡斯的助理找到托马森，也想让他为老人的花园做园艺工。

老人今年 63 岁，主要工作是科学研究。

休闲光阴只做两件事：，一个是漫步；一个是拉小提琴。

并且，老人小提琴拉得不错，从 6 岁就开始练，算是童子功。

一天，托马森正在为草坪修剪，忽然从花园中传来小提琴婉转的旋律，时而高亢，时而低落。

喜好音乐的托马森顺着琴名誉去，只见一个老人正在如痴如醉地演奏着，心无旁骛。

托马森忍不住立足倾听，听到酣处他轻轻闭上眼睛享受着，忽然他张开了眼睛，上前对老人说：“先生，您是否是有个音调拉得太高了？”老人上下端详了一下托马森，疑虑地想：“看这个园艺工的衣着妆扮这样庸俗，没想到居然懂乐律。

”想是这么想，但老人并无语言，持续拉琴。

可是，一段光阴以后，老人的疑1对于爱因斯坦的故事2心愈来愈重，总感觉小提琴拉得走调了。

老人干脆停了下来，兴致盎然地和托马森议论起来。

一个礼拜以后，托马森再次来老人家修剪草坪，达成工作以后，老人拉着托马森的手说：“我依据你的介绍，苦练了一个礼拜，你看此次拉得如何？”说完，老人熟稔地操起了琴弓。

“此次没有跑调，但有个节拍仍是拉得不算理想。

”听完演奏，托马森直抒己见地说。

老人心领意会地址点头表示虚心理解。

俄而，老人和蔼地说：“你还有什么赐教吗？”这时，托马森仿佛意识到有些不当，内疚地说：“先生，我对音乐也是一孔之见，您仍是去找专业的音乐人材行啊。

Principles of Optics光学原理

Principles of Optics马丁.加德纳写的《大众相对论》。

浅显易懂，用了很多的类比和例子，帮助理解一些相对论的原理和推论。

对双生子佯谬等问题有着详细而精辟的阐述，是入门的好书。

爱因斯坦本人写的《狭义和广义相对论浅说》。

由于是创立者本人所著，所以其中的每一句话都是理解相对论的关键，可谓句句精辟。

薄薄的一本小册子，却包含了相对论的精髓思想，和爱因斯坦考虑问题的方法。

忘记是谁写的《相对论导论》（中国人写的）。

是我在大学图书馆里面找到的，适合具有初步高等数学基础的读者。

该书用最简单的数学推导方式，加上大量的解释，来构建狭义广义相对论的结构。

从最基本的罗伦兹变换、质能方程，到广义相对论中的黎曼几何、场方程、自由粒子运动方程，都有详细的推导，而且浅显易懂。

本人印象最为深刻的是：该书在阐述狭义相对论处花了不少篇幅来解决双生子佯谬，而在讲述广义相对论后，加了一小段，就是用一个路径积分方程就解决了双生子佯谬，极具戏剧性。

可惜的是，本人仅存《大众相对论》，后两者都已经遗失。

我倒是欣赏赵峥教授的《黑洞与弯曲的时空6楼如果指的是"Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy"这本书，应该是Kip S. Thorne写的。

八卦以下Thorne及其相关的师承。

Kip S. Thorne是相对论届举足轻重的人物，他的学生里最出名的应该是Bernard Schutz(国外本科生相对论教材的首选"a first course in general relativity"的作者)，另外一个就是Clifford M. Will(实验检验相对论的专家，"Was Einstein right"的作者，繁体中文版“爱因斯坦错了吗?”)Kip S. Thorne是费曼的师弟，Thorne是相对论大牛，费曼是量子场论的大师，他们共同的老师是著名的John Wheeler，Wheeler一生培养牛学生无数，Robert M Wald和Charles W Misner也都是他的学生。

高考作文话题素材之哲理感悟篇：简单

解决问题通常要把复杂问题简单化，吓唬人时才把简单问题复杂化，用高深名词包装简单常识，很多所谓专家就是这样蒙老百姓的。
诚实最简单
一个人去参加一个公司的面试，在答辩的最后关头，老板亲自问了一个问题——十减一等于几。参加面试的共有三个人，另外两位是研究生，只见第一位很快红光满面地说：“你想等于几就等于几。”第二位侃侃而谈：“十减一等于八，那是消费；等于十二，那是经营；等于十五，那是金融；等于一百，那是中奖。”望着神采飞扬的他们，这个求职者脑子里一片空白，最后只好黯然答道：“十减一等于九。”并做好了落选的准备。谁知老板当场宣布他被录取了。事后问其缘由，竟是他的诚实。简单得让人吃惊。
高斯与谷神星（变换方法，让复杂变简单）
高斯是德国数学家、天文学家和物理学家，被誉为历史上伟大的数学家之一，和阿基米德、牛顿并列，同享盛名。18世纪，天文学家在火星与木星之间找到了一颗小行星。为搞清它究竟是行星还是彗星，便请数学家计算它的运行轨道。“数学泰斗”欧拉计算了三天三夜，当数据出来时，他的右眼因劳累过度而失明了。与欧拉同时接受计算任务的数学家高斯，首先革新了欧拉行星运行轨道的计算方法，引入了一个八次方程，仅花1小时就得出了更加精确的结果。1901年1月1日，人们循着高斯计算的运行轨道，终于找到了这颗小行星——谷神星。高斯深有感触地说：“若是我不变换计算方法，我的眼睛也会瞎的。”
?经典素材
关牧村对自己人生的概括（简单生活就是福）
2004年3月31日下午，读书论坛请到著名歌唱家关牧村和她的先生江泓博士，和读书论坛的网友举行了一次主题为“我的艺术与生活”的讨论会。期间主持人问了这样一个问题：“社会给你的评价是：歌声‘歌遏行云’，人生‘德艺双馨’，这是对你艺术人生的最好概括。请你用一句话来对自己的人生做个概括？ ”

十大思考实验

十个著名的思想实验，没事就进来看看吧！1，电车难题假设原型“电车难题”是伦理学领域最为知名的思想实验之一，其内容大致是：一个疯子把五个无辜的人绑在电车轨道上。

一辆失控的电车朝他们驶来，并且片刻后就要碾压到他们。

幸运的是，你可以拉一个拉杆，让电车开到另一条轨道上。

但是还有一个问题，那个疯子在那另一条轨道上也绑了一个人。

考虑以上状况，你应该拉拉杆吗？解读电车难题最早是由哲学家菲利帕.福特（Philippa Foot）于1967年发表的《堕胎问题和教条双重影响》论文中提出来的，用来批判伦理哲学中的主要理论，特别是功利主义。

功利主义提出的观点是，大部分道德决策都是根据“为最多的人提供最大的利益”的原则做出的。

从一个功利主义者的观点来看，明显的选择应该是拉拉杆，拯救五个人只杀死一个人。

但是功利主义的批判者认为，一旦拉了拉杆，你就成为一个不道德行为的同谋——你要为另一条轨道上单独的一个人的死负部分责任。

然而，其他人认为，你身处这种状况下就要求你要有所作为，你的不作为将会是同等的不道德。

总之，不存在完全的道德行为，这就是重点所在。

许多哲学家都用电车难题作为例子来表示现实生活中的状况经常强迫一个人违背他自己的道德准则，并且还存在着没有完全道德做法的情况。

2，空地上的牛奶它描述的是，一个农民担心自己的获奖的奶牛走丢了。

这时送奶工到了农场，他告诉农民不要担心，因为他看到那头奶牛在附近的一块空地上。

虽然农民很相信送奶工，但他还是亲自看了看，他看到了熟悉的黑白相间的形状并感到很满意。

过了一会，送奶工到那块空地上再次确认。

那头奶牛确实在那，但它躲在树林里，而且空地上还有一大张黑白相间的纸缠在树上，很明显，农民把这张纸错当成自己的奶牛了。

问题是出现了，虽然奶牛一直都在空地上，但农民说自己知道奶牛在空地上时是否正确？解读空地上的奶牛（The Cow in the field）最初是被Edmund Gettier用来批判主流上作为知识的定义的JTB（justified true belief）理论，即当人们相信一件事时，它就成为了知识；这件事在事实上是真的，并且人们有可以验证的理由相信它。

简单说明相对论

简单说明相对论
相对论是一种物理学理论，主要由爱因斯坦在20世纪初提出。

这一理论主要涉及到时间、空间和引力的相互关系，并对经典牛顿力学提出了挑战。

相对论的核心思想是，物理规律在不同参考系中是相对的，即物理规律在不同的速度和引力场中会发生改变。

相对论的一个重要概念是光速不变原理，即在任何参考系中，光速都是恒定不变的。

这意味着，无论观察者是静止的还是运动的，他们测量光速都会得到相同的结果。

这一概念颠覆了牛顿力学中的绝对时间和空间观念，引入了时间和空间的相对性。

根据相对论，当物体的速度接近光速时，时间会变得相对缓慢，长度会变短，质量会增加。

这被称为时间膨胀、长度收缩和质量增加效应。

这些效应在日常生活中是微不足道的，但在高速运动和强引力场中会变得显著。

相对论还提出了著名的质能方程E=mc²，其中E代表能量，m代表物体的质量，c代表光速。

这个方程表明，质量和能量是等价的，并且互相转化。

这一方程的发现对核能和宇宙学的发展产生了深远的影响。

相对论对现代科学和技术的发展有着重要的影响。

它解释了宇宙中的各种现象，如黑洞、星系的运动、宇宙膨胀等。

相对论还是GPS 导航系统正常运行的基础，因为在高速运动下，时间膨胀效应会对
导航信号产生微小的影响。

相对论是一种革命性的物理学理论，它改变了我们对时间、空间和引力的理解。

通过相对论的研究，我们更深入地认识了宇宙的奥秘，并取得了众多科学和技术上的突破。

相对论的重要性不仅体现在科学研究中，也对我们的日常生活产生了重要影响。

狭义相对论PPT课件人教课标版

对运动长度的测量问题测两端点的位置
棒静止在
S
S
S
系中， x l 0 x 2 1
l0
u
l 0 原长棒静止时测得的它的长度,也称静长
棒相对S系运动，S系测得棒的长度是什么呢？
t 0
事件1：测棒的左端事件2：测棒的右端
S
x , t 1 1
S
x , t 1 1
x , t 2 2
x x ut 1 u
2
c
2
x
x ut 1 u
2
c
2
2
u=0.90c
8 .48 10 m
t
t
'
' x u
c c
2
1 u
2 2
u t 2 x 6 c t 2 . 98 10 s 2 u 1 c
例 2 ：地面上有一跑道长100米，运动员从起点跑到终点用时十秒，现从相对地面以0.8c的速度沿跑道方向飞行的飞船上观察求：运动员跑过的距离和所用的时间，运动员的平均速度
一力学的相对性原理与伽俐略变换：
在研究力学规律时，一切惯性系都是等价的, 这就叫力学的相对性原理，或伽利略相对性原理。简单点说就是:力学现象在不同的惯性系下遵循相同的力学规律不能通过力学实验来找出惯性系之间的差别力学的相对性原理的数学表述就是力学规律在伽利略变换下形式保持不变
伽利略变换的困难一：续电磁学现象在不同的惯性系应该遵循相同的规律，这错了么？我们从实践中总结的那些电磁学规律错了么？伽利略变换错了？电磁学规律在伽利略变换下的形式变了
8
例题 3 甲乙两人所乘飞行器沿x轴作相对运动。甲测得两个事件的时空坐标为x1=6104m, t1=2 104 s； x =12 104m， t =1 10-4 s，如果乙测得这两 2 2 个事件同时发生,问：（1）乙对于甲的运动速度是多少？（2）乙所测得的两个事件的空间间隔是多少？

爱因斯坦的相对论最简单的解释

爱因斯坦的相对论最简单的解释
【原创版】
目录
1.相对论的概念与背景
2.狭义相对论的主要内容
3.广义相对论的主要内容
4.相对论的意义与影响
正文
爱因斯坦的相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 创立，分为狭义相对论 (特殊相对论) 和广义相对论 (一般相对论)。

相对论是对牛顿力学的一个修正，它揭示了物体运动与时空之间的关系，并将牛顿引力定律纳入到狭义相对论的体系中，运用等效原理、广义相对性原理，将引力描述成一种几何曲率。

狭义相对论是最简单的相对论形式，它只在惯性系中有效，并考虑的是平直时空的问题，不涉及引力。

狭义相对论的基本原理是物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动。

狭义相对论指出，空间和时间都不是绝对的，构成狭义相对论基础的两个简单的原理是：一个与光的性质有关，也就是光速是恒定的，光速是 10.8 亿千米；另一个是相对性原理，即所有惯性系中，物理定律的形式都是相同的。

广义相对论则将引力纳入到相对论的体系中，它指出，物质告诉时空如何弯曲，而时空则告诉物质如何运动。

广义相对论的基本原理是等效原理和广义相对性原理。

等效原理是指，在局部区域中，引力场与加速运动的参考系中的惯性力场等效。

广义相对性原理是指，物理规律在任何参考系下都是相同的，不仅限于惯性系。

相对论的意义与影响十分深远，它改变了人们对时空和引力的认识，并为量子力学、粒子物理、宇宙学等领域的研究提供了基础。

(整理)爱因斯坦相对论-论动体的电动力学中文版11

论动体的电动力学大家知道，麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这种不对称似乎不是现象所固有的。

比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。

在这里，可观察到的现象只同导休和磁体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截然不同的两回事。

如果是磁体在运动，导体静止着，那么在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流。

但是如果磁体是静止的，而导体在运动，那么磁体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，这种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流，这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样。

堵如此类的例子，以及企图证实地球相对于“光煤质”运动的实验的失败，引起了这样一种猜想：绝对静止这概念，不仅在力学中，而且在电动力学中也不符合现象的特性，倒是应当认为，凡是对力学方程适用的一切坐标系，对于上述电动力学和光学的定律也一样适用，对于第一级微量来说，这是已经证明了的。

我们要把这个猜想（它的内容以后就称之为“相对性原理”）提升为公设，并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的公设：光在空虚空间里总是以一确定的速度C 传播着，这速度同发射体的运动状态无关。

由这两条公设，根据静体的麦克斯韦理论，就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动体电动力学。

“光以太”的引用将被证明是多余的，因为按照这里所要阐明的见解，既不需要引进一个共有特殊性质的“绝对静止的空间”，也不需要给发生电磁过程的空虚实间中的每个点规定一个速度矢量。

这里所要闸明的理论——象其他各种电动力学一样——是以刚体的运动学为根据的，因为任何这种理论所讲的，都是关于刚体（坐标系）、时钟和电磁过程之间的关系。

对这种情况考虑不足，就是动体电动力学目前所必须克服的那些困难的根源。

高中物理人教版选修3-4学案：第十五章第4节-广义相对论简介-

4．广义相对论简介1．知道相对论速度叠加规律。

2．知道相对论质能关系。

3．初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。

4．关注宇宙学的新进展。

狭义相对论告诉我们，物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。

在宏观低速运动的条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效，但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。

考虑相对论效应的情况下速度的叠加是怎样的呢？提示：相对论效应指的是“动尺变短”或“动钟变慢”等。

在高速运动的参考系中，速度的叠加必须考虑这个因素，低速宏观状态下遵守伽利略的速度叠加原理，高速的情况下任何运动的速度不能超过光速。

一、狭义相对论的其他结论1．相对论速度变换公式设车对地的速度为v，人对车的速度为u′，车上人相对于地面的速度为u，(1)经典的时空观：u＝u′＋v。

(2)相对论的速度变换公式为：_______________________________________________。

如果车上人运动方向与车运动方向相同，u′取____值，如果车上人运动方向与车运动方向相反，u′取____值。

(3)结论：光速c是宇宙万物速度的极限，且相对于任何参考系都是不变的。

注意：它只适用于沿同一直线运动物体速度的叠加。

2．相对论质量(1)经典力学：物体的质量是______的，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是______的，足够长的时间以后物体就可以达到______速度。

(2)相对论情况下：物体的质量随其速度的增大而增大。

物体以速度v运动时的质量m 与静止时的质量m0的关系式为：____________________。

3．质能方程质能方程：________。

质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。

思考：有人根据E＝mc2得出结论：质量可以转化为能量、能量可以转化为质量。

这种说法对吗？二、广义相对论简介1．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，万有引力理论无法纳入______________的框架。

人教版爱因斯坦相对论

人教版爱因斯坦相对论咱先说说啥是相对论。

简单来讲呢，相对论就像是一把超级神奇的钥匙，能打开我们对宇宙全新认知的大门。

相对论分为狭义相对论和广义相对论哦。

狭义相对论啊，它里面有个超酷的概念叫时间膨胀。

想象一下，你坐在一艘超级快的飞船里，快得接近光速那种。

在飞船里的你感觉时间正常地滴答滴答走，但是对于飞船外面的人来说呢，你的时间就变慢了。

就好像你进入了一个时间变慢的魔法世界，而外面的人在正常的时间轨道上。

这可不是瞎编的，科学家们可是通过很多超级精密的实验来验证这个神奇的现象呢。

比如说那些高速运动的微观粒子，它们的寿命就好像变长了，这就是时间膨胀在起作用呀。

还有啊，狭义相对论里的长度收缩也特别有意思。

还是说你在那艘超快的飞船里，从外面看，飞船沿着飞行方向的长度好像变短了。

这就好比一个长长的东西，在快速移动的时候被一种神秘的力量挤压了一下，变得短了一些。

这听起来是不是很像科幻电影里的情节，但这就是科学的魅力所在呢。

再来说广义相对论，这个就更厉害了。

广义相对论告诉我们，引力其实不是一种力，而是时空弯曲的表现。

怎么理解呢？你可以把时空想象成一个巨大的、柔软的床垫。

如果在这个床垫上放一个很重的球，就像地球这么重的球，床垫就会凹陷下去。

这时候，如果有个小珠子在这个凹陷的周围滚动，它就会沿着这个凹陷的轨迹运动，看起来就像是被一种力量拉着一样，这个力量其实就是我们说的引力。

比如说，光线经过大质量天体的时候，也会被这种时空弯曲影响，它的传播路径就会发生弯曲，就像光在宇宙这个大迷宫里走了一条弯弯的路。

相对论对我们的生活影响也很大呢。

虽然在日常生活中我们很难感受到相对论效应，毕竟我们的速度离光速差得太远啦。

但是在一些高科技领域，像卫星导航系统就必须要考虑相对论效应。

卫星在高速运动而且处于地球的引力场中，它的时间流逝和地面上是不一样的。

如果不考虑相对论的影响，那卫星导航给我们指的路可就会出现大偏差啦，说不定会把我们带到莫名其妙的地方去呢。

5.4运动的相对性教学案-2023-2024学年苏科版八年级物理上册

教学案：5.4 运动的相对性一、教学内容本节课的教学内容来自于苏科版八年级物理上册第五章第四节，主要讲述运动的相对性。

具体内容包括：1. 理解运动和静止的概念，认识到运动和静止是相对的；2. 学习参照物的选择，了解不同的参照物对物体运动状态的影响；3. 掌握运动和静止的相对性原理，并能够运用到实际问题中。

二、教学目标1. 让学生理解运动和静止的概念，认识到运动和静止是相对的；2. 培养学生正确选择参照物的能力，使其能够判断物体的运动状态；3. 引导学生运用运动和静止的相对性原理解决实际问题。

三、教学难点与重点1. 教学难点：理解运动和静止的相对性原理，以及如何运用到实际问题中；2. 教学重点：掌握参照物的选择方法，判断物体的运动状态。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备；2. 学具：笔记本、笔。

五、教学过程1. 实践情景引入：让学生观察教室里的物体，思考哪些是运动的，哪些是静止的。

引导学生发现，运动和静止是相对的，取决于所选择的参照物。

2. 知识讲解：讲解运动和静止的概念，解释运动和静止的相对性原理。

通过示例，让学生了解参照物的选择对物体运动状态的影响。

3. 例题讲解：分析一些实际问题，让学生运用运动和静止的相对性原理进行解答。

例如，一个学生在公交车上看到窗外的景物，问公交车是运动的还是静止的？4. 随堂练习：让学生分组讨论，每组选择一个实际问题，运用运动和静止的相对性原理进行解答。

然后分享各自的答案和思路。

六、板书设计板书设计如下：运动的相对性1. 运动和静止的概念2. 参照物的选择3. 运动和静止的相对性原理七、作业设计答案：公交车是运动的。

因为公交车与窗外的景物之间的位置发生了变化，以窗外的景物为参照物，公交车是运动的。

2. 下面哪些说法是正确的？A. 在地面上行走的人是运动的。

B. 在地面上行走的人是静止的。

C. 在地面上行走的人既运动又静止。

D. 在地面上行走的人的运动状态取决于所选择的参照物。

爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》(中文版)

第二部分广义相对论 ··········································································································29 18．狭义和广义相对性原理·······························································································29 19．引力场 ··························································································································31 20．惯性质量和引力质量相等是广义相对性公设的一个论据 ········································32 21．经典力学的基础和狭义相对论的基础在哪些方面不能令人满意·····························34 22．广义相对性原理的几个推论 ·······················································································35 23．在转动的参考物体上的钟和量杆的行为····································································37 25．高斯坐标 ······················································································································41 26．狭义相对论的空时连续区可以当作欧几里得连续区 ················································43 27．广义相对论的空时连续区不是欧几里得连续区 ······················································44 28．广义相对性原理的严格表述 ·······················································································45 29．在广义相对性原理的基础上解引力问题····································································47

爱因斯坦相对论-论动体电动力学中文版

抡动体的电动力学大家知道，麦克斯韦电动力学一象现在通常为人们所理解的那样一应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这种不对称做乎不是现象所固有的。

比如设想一f磴体同一个导体之间的电动力的相互作用。

在这里，可观察到的现象只同导休和逼体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截熬不同的两回事。

如果是磁体在运动，导体静止着，那么在鹼体附近就会出规一f具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流。

但是如果储体是静止舸，而导依在运动，朋么磴体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，ji 种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它一假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的一却会引起电流，这种电流的大小和路线那同前一情况中由电力所产生的一样。

堵如此类的例子，以及企图证实地球相对于“光煤质”运动的实验的失败，引起了这样一种猜想：绝对静止这槪念，不仅在力学中，而冃在电动力学中也不符合现象的特性，倒是应当认为，凡是对力学方程适用的一切坐标系，对于上述电动力学和光学的定律也一样适用，对于第一级撤量来说，这是已经证明了的。

我们要把jitffl想（它的容以后就称之为“相对性原理”）提升为公设，并冃还要引进另一条在表面上看来同它不相容的公设：光在空虚空间里总是以一确定的速度C传播着，这速度同发射体的运动狀态无关。

由这两条公设，根据静依的麦克斯韦理论，就足以得到一个简单而艮不自相方盾的动体电动力学。

’‘光以丈”的引用將被证明是多余的，因为按照这里所要阐明的见解，既不需要引进一个共有特殊性质的“绝对静止的空间", 也不需要给发生电磁过程的空虚实间中的每个点规定一个速度矢量。

这里所要闸明的理论一象其他各种电动力学一样一是以恫体的运动学为根据的，因为任何这种理论所讲的，那是关于恫体（坐标系）、吋鉀和电做过程之间的关系。