【模板】020學年高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第五節(jié)相對論時空觀與牛頓力學的局限性課件新人教版必修第二冊VIP

1、第七章第七章 萬有引力與宇宙航萬有引力與宇宙航行行第五節(jié) 相對論時空觀與牛頓力學的局限性第五節(jié)|相對論時空觀與牛頓力學的局限性核心素養(yǎng)點擊物理觀念理解狹義相對論的兩個基本假設；知道時間延緩效應和長度縮短效應；認識經(jīng)典力學的局限性和適用范圍科學思維了解經(jīng)典力學與相對論力學、量子力學，體會探究精神科學探究通過了解時間延緩效應和長度收縮效應，解決相對論相關(guān)問題科學態(tài)度與責任了解狹義相對論的兩個基本假設，感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感梳理主干新知初感悟 一、相對論時空觀1、在不同的參考系中，光的傳播速度都是（一樣的）。2、相對論的兩個基本假設：在不同的（慣性參考系）中，物理規(guī)律的形式都是相同的

2、；真空中的（光速）在不同的慣性參考系中大小都是相同的。時間延緩效應和長度收縮效應1、時間延緩效應假設一列火車沿平直軌道飛快地勻速行駛。車廂中央的光源發(fā)出了一個閃光，閃光照到了車廂的前壁和后壁。車上的觀察者以車廂為參考系，因為車廂是個慣性系，光向前、后傳播的速率相同，光源又在車廂的中央，閃光當然會同時到達前后兩壁(圖甲)。對于車下的觀察者來說，他以地面為參考系，因閃光向前、后傳播的速率對地面也是相同的，在閃光飛向兩壁的過程中，車廂向前行進了一段距離，所以向前的光傳播的路程長些。他觀測到的結(jié)果應該是:閃光先到達后壁，后到達前壁(圖乙)。因此，這兩個事件不是同時發(fā)生的。2、長度收縮效應【典例一】【典

3、例二】 2、在地面附近有一高速飛過的火箭.關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象中正確的是( )a.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時間進程變快了b.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時間進程變慢了c.火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化d.火箭上的人看到地面物體長度變小,時間進程變慢了二、牛頓力學的成就與局限性 1、經(jīng)典力學的巨大成就：（1）從地面上物體的運動到天體的運動。（2）從大氣的流動到地殼的變動。（3）從攔河筑壩、修建橋梁到設計各種機械。（4）從自行車到汽車、火車、飛機等現(xiàn)代交通工具的運動。（5）從投出籃球到發(fā)射導彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船牛頓運動定律的適用范圍宏觀：能用通

4、常方法測量與觀察的物體。低速：遠小于光速的速度弱引力:物體的半徑遠小于引力半徑時物體之間存在的作用力。 高速、低速低速：遠小于光速的速度為低速，通常所見的物體的運動，如行駛的汽車、發(fā)射的導彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運動皆為低速運動。高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速?！镜淅?3、關(guān)于經(jīng)典力學,下列說法正確的是( )a.經(jīng)典力學完全適用于宏觀、低速運動b.經(jīng)典力學取得了巨大成就,是普遍適用的c.隨著物理學的發(fā)展,經(jīng)典力學將逐漸成為過時的理論d.由于相對論、量子力學的提出,經(jīng)典力學已經(jīng)失去了它的應用價值解題思路解題思路：經(jīng)典力學完全適用于宏觀、低速

5、運動的物體,宏觀物體是相對于微觀粒子而言的,故a正確；經(jīng)典力學取得了巨大的成就,但它也具有一定的局限性,并不是普遍適用的,故b錯誤;在微觀高速情況下,要用量子力學和相對論來解釋,但是并不會因為相對論和量子力學的出現(xiàn),就否定了經(jīng)典力學,經(jīng)典力學仍然是正確的,不會過時,也不會失去價值,故c、d錯誤。答案答案：a 【典例四】 4、下列說法中正確的是( )a.在經(jīng)典力學中,物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變,在狹義相對論中,物體的質(zhì)量也不隨運動狀態(tài)而改變b.在經(jīng)典力學中,物體的質(zhì)量隨運動速度的增加而減小,在狹義相對論中,物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大c.在經(jīng)典力學中,物體的質(zhì)量是不變的,在狹義相對論中,物

6、體的質(zhì)量隨物體的速度的增大而增大d.上述說法都是錯誤的 解題思路：解題思路：經(jīng)典力學研究的是低速運動,在低速運動中,物體的質(zhì)量增大十分微小,可以忽略,即認為物體的質(zhì)量是不變的;但當物體的速度可以與光速相比時,速度對質(zhì)量有著較大的影響,愛因斯坦的狹義相對論指出,物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大.所以c項正確.答案：答案：c【基礎練習】 1、物理學的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認識,推動了科學技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進步。下列表述正確的是( )a.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律b.牛頓通過實驗證實了萬存引力定律c.相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學已不再適用d.愛因斯坦建立了狹義相對論,把物理學

7、推廣到高速領域 解析：萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的,但在實驗室里加以驗證是卡文迪許進行的,故a正確,b錯誤;相對論并沒有否定經(jīng)典力學,經(jīng)典力學對于低速、宏觀物體的運動仍適用,故c錯誤;狹義相對論的建立,是人類取得的重大成就,從而把物理學推廣到高速領域,故d正確。 答案：ad 2、 20世紀以來,人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實, 而經(jīng)典力學卻無法解釋。經(jīng)典力學只適用于解決物體的低速運動問題,不能用來處理高速運動問題,只適用于宏觀物體,一般不適用于微觀粒子。下列說法正確的是( )a.隨著認識的發(fā)展,經(jīng)典力學已成了過時的理論b.人們對客觀事物的具體認識在廣度上是有局限性的c.不同領域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律d.人

8、們應當不斷擴展認識,在更廣闊的領域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律 解析：相對論和量子力學的出現(xiàn),并沒有否定經(jīng)典力學,經(jīng)典力學是相對論和量子力學在低速、宏覌條件下的特殊情形,故a錯誤;相對論和量子力學適用于高速、 微現(xiàn)的物體,補充了經(jīng)典力學的不足,說明不同領域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律,故c正確;人們對客觀世界的認識要受到所處時代的客觀條件和科學水平的制約,所以形成的看法也都具有一定的局限性,人們只有不斷擴展自己的認識,才能掌握更廣闊領域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)侓,故bd正確。 答案：bcd 3、愛因斯坦相對論的提出是物理學領域的一場重大革命,主要是因為( )a.否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀b.揭示了時間、

9、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性c.打破了經(jīng)典力學體系的局限性d.使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界解析：經(jīng)典力學的絕對時空觀適用于宏觀低速物體,相對論僅是證明其不適用微觀、高速物體,所以選項a錯誤; 運動的鐘變慢,運動的尺縮短,運動物體的質(zhì)量變大,這是狹義相對論的幾個重要的效應,揭示了時間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性,選項b正確;愛因斯坦相對論解釋了經(jīng)典牛頓力學不能解釋的高速、微觀范圍,但狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統(tǒng)一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系,指出它們都服從狹義相對性原理,它打破了經(jīng)典力學體系的局限性,選項c正確;普朗克提出的量子理論使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界,選項d錯誤。答案：bc 4、下列適合用牛頓運動定律研究的是( )a.研究高速運動的電子b.研究月球繞地球的運轉(zhuǎn)情況c.研究運動員百米跑的情況d.研究火車從廣州開往深圳的運動 解析：經(jīng)典力學只適用于處理宏觀物體的低速運動。故bcd正確,a錯誤。 答案：bcd 5、下列有關(guān)長度的相對性理解正確的是( )a.經(jīng)典物理學家認為物體的長度與物體是否相對觀察者運動無關(guān)b.當一直桿沿自身方向運動時長度變小c.無論直桿沿什么方向運動,直桿的長度均不變d.當兩平行的直桿沿自身方向做相對運動時,則與兩直桿共同運動