(2)用速度合成公式得出甲投球动作的光线到达乙的眼睛的时间为,球飞离手中的光线到达乙的眼睛的时间 ,结论是乙先看到球飞离甲的手中,再看到甲的投球动作。问题1:教师要引导学生认识"乙先看到球飞离甲的手中,再看到甲的投球动作"这个结果按速度合成公式计算是对的,但与实际情况是不一致的,我们在日常生活中是不可能看到这种颠倒先后的怪现象;引导学生认识速度合成公式不能用于光速。
教师:刚才的事例说明了什么问题?
学生:光速不满足速度合成公式。
学生:光是电磁波,经典力学的相对性原理对光波不适用。
教师:对,在电磁学的领域,经典物理的相对性原理遇到了困难,这个困难就是与光速有关。自从麦克斯韦预言了光的电磁本质及电磁波的速度后,物理学家们就在思考,这个速度是对哪一个参考系的?当时最有代表性的是"以太假说"。
第二个环节:引导学生研读课本,了解迈克尔逊-莫雷实验的结果与经典时空观的矛盾,爱因斯坦相对论的两条基本假设及构建新理论的思想方法。
指导学生阅读:(1)"以太假说",(2)迈克尔逊-莫雷实验。
建议:阅读过程中,要引导学生思考几个问题:(1)迈克尔逊-莫雷实验的目的:寻找"以太"(检验"以太"的存在),测量地球相对"以太"的速度;(2)光速很大,一般物体的速度都很小(包括地球),即使不同方向的光速是不同的,我们也很难测量出来,迈克尔逊-莫雷实验如何解决这个问题?巧妙之处是不去测量不同方向的光速值本身,而是利用光的干涉现象去测量不同方向的速度之差。
教师:迈克尔逊-莫雷实验结果:光束沿不同方向的速度相等为c,说明了什么?
学生:说明了要么地球相对"以太"的速度为零,要么"以太假说"是不对的,两者必居其一。
教师:我们来看一看,爱因斯坦是如何解决在个问题的。
(建议根据使用教材的内容,指导学生阅读教材,或教师补充介绍爱因斯坦的解决办法、狭义相对论的两个基本假设)
教师:请同学们归纳一下爱因斯坦解决问题的方法。