江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行5相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性課件新人教版必修第二冊

第七章

萬有引力與宇宙航行5

相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性1教材預(yù)習(xí)·必備知識全過關(guān)2核心要點(diǎn)·能力素養(yǎng)全提升3分層作業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)1.感受牛頓力學(xué)在高速世界與事實(shí)的矛盾，知道牛頓力學(xué)只適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動。知道相對論、量子論有助于人類認(rèn)識高速、微觀領(lǐng)域。2.知道愛因斯坦狹義相對論的基本假設(shè)，知道長度相對性和時(shí)間間隔相對性的表達(dá)式。3.了解宇宙起源的大爆炸理論，知道科學(xué)真理是相對的。物理觀念：了解相對論、量子論的建立對人類深入熟悉客觀世界的作用，知道物理學(xué)改變?nèi)藗兪澜缬^的作用?？茖W(xué)思維：經(jīng)歷科學(xué)家建立相對論和量子論的思維探索過程?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對牛頓力學(xué)適用范圍的討論，熟悉知識的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神。01教材預(yù)習(xí)·必備知識全過關(guān)一、相對論時(shí)空觀

2.1887年的邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)以及其他一些實(shí)驗(yàn)表明：在不同的參考系中，光的傳播速度____________。這與牛頓力學(xué)中不同參考系之間的速度變換關(guān)系______。3.愛因斯坦假設(shè)（1）在不同的____________中，物理規(guī)律的形式都是______的。（2）真空中的______在不同的慣性參考系中大小都是______的。麥克斯韋等于都是一樣的不符慣性參考系相同光速相同

慣性參考系

靜止

二、牛頓力學(xué)的成就與局限性1.牛頓力學(xué)的成就：牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是______________，__________定律的建立與應(yīng)用更是確立了人們對牛頓力學(xué)的尊敬。2.牛頓力學(xué)的局限性：牛頓力學(xué)的適用范圍是______（選填“高速”或“低速”）運(yùn)動的______物體。（1）當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動時(shí)，有些規(guī)律與牛頓力學(xué)的結(jié)論________。（2）電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用牛頓力學(xué)來說明。3.牛頓力學(xué)______被新的科學(xué)成就所否定，當(dāng)物體的運(yùn)動速度_____________時(shí)，相對論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。牛頓運(yùn)動定律萬有引力低速宏觀不相同不會

02核心要點(diǎn)·能力素養(yǎng)全提升要點(diǎn)一

相對論時(shí)空觀1.低速與高速（1）低速：通常所見物體的運(yùn)動，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體皆為低速運(yùn)動的物體。（2）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。2.相對論的兩個(gè)效應(yīng)

B

AA.先到達(dá)前壁

B.先到達(dá)后壁

C.同時(shí)到達(dá)前后壁

D.無法確定[解析]

地面上的人以地面為參考系，光向前、向后傳播的速度相等，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁和后壁，向前傳播的路程與向后傳播的路程相同，由于火車向前運(yùn)動，所以點(diǎn)光源發(fā)出閃光時(shí)，點(diǎn)光源到火車前壁的距離?。卉噹械娜苏J(rèn)為，車廂是個(gè)慣性系，光向前、向后傳播的速度大小相等，點(diǎn)光源發(fā)出閃光時(shí)，點(diǎn)光源到火車前壁的距離小，閃光先到達(dá)前壁，故A正確。

DA.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

C

要點(diǎn)二

牛頓力學(xué)的成就與局限性1.牛頓力學(xué)的成就（1）經(jīng)典力學(xué)（又叫牛頓力學(xué)）的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律，萬有引力定律的建立與應(yīng)用更是確立了人們對牛頓力學(xué)的尊敬。（2）牛頓力學(xué)在日常生活領(lǐng)域里與實(shí)際相符合，顯示了牛頓運(yùn)動定律的正確性和牛頓力學(xué)的魅力。2.牛頓力學(xué)的局限性（1）牛頓力學(xué)只適用于低速運(yùn)動，不適用于高速運(yùn)動。對于低速運(yùn)動問題，一般用牛頓力學(xué)來處理;對于高速運(yùn)動問題，需要用相對論知識來處理。（2）牛頓力學(xué)只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。在微觀世界，電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動性，它們的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用牛頓力學(xué)來說明。而量子力學(xué)能很好地描述微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律。3.牛頓力學(xué)的適用范圍（1）牛頓力學(xué)適用于低速運(yùn)動的物體，相對論闡述了物體在以接近光速運(yùn)動時(shí)所遵循的規(guī)律。（2）牛頓力學(xué)適用于宏觀世界，量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。4.相對論和量子力學(xué)沒有否定牛頓力學(xué)（1）當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。（2）當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即普朗克常量可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。（3）相對論和量子力學(xué)并沒有否定牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形。例題3

[2022江蘇徐州月考]下列說法正確的是(

)

DA.經(jīng)典力學(xué)能夠說明微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律B.對于宏觀物體的高速運(yùn)動，經(jīng)典力學(xué)適用C.相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，說明經(jīng)典力學(xué)已失去意義D.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動問題，不適用于高速運(yùn)動的物體[解析]

經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體，不適用于微觀、高速運(yùn)動的物體，故A、B錯(cuò)誤，D正確；相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，故C錯(cuò)誤。對點(diǎn)演練3

[2022江蘇泰興月考]經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性。當(dāng)物體以下列速度運(yùn)動時(shí)，經(jīng)典力學(xué)不再適用的是(

)

D

03分層作業(yè)A級

必備知識基礎(chǔ)練一、相對論時(shí)空觀1.以下哪項(xiàng)屬于愛因斯坦對相對論提出的基本假設(shè)(

)

BA.一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小B.在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的C.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是不相同的D.相對論認(rèn)為時(shí)間和空間與物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)2.[2022江蘇蘇州月考]在地面附近有一高速飛行的火箭，關(guān)于地面上的觀察者和火箭中的工作人員觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)

AA.地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了B.地面上的人觀察到火箭變長了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了C.火箭中的工作人員觀察到火箭的長度不變而時(shí)間進(jìn)程卻變化了D.地面上的人觀察到火箭變長了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了

A

4.話說有兄弟兩個(gè)，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過一段時(shí)間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是(

)

CA.哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長了B.弟弟思念哥哥而加速生長了C.由相對論可知，物體速度越大，在其上的時(shí)間進(jìn)程就越慢，生理過程也越慢D.這是神話，科學(xué)無法解釋二、牛頓力學(xué)的成就與局限性5.[2022江蘇徐州月考]關(guān)于牛頓物理學(xué)與狹義相對論，下列說法正確的是(

)

BA.狹義相對論研究的是物體在低速運(yùn)動時(shí)所遵循的規(guī)律B.狹義相對論研究的是物體在高速運(yùn)動時(shí)所遵循的規(guī)律C.牛頓物理學(xué)研究的是物體在高速運(yùn)動時(shí)所遵循的規(guī)律D.牛頓物理學(xué)和狹義相對論都既適用于高速運(yùn)動又適用于低速運(yùn)動6.關(guān)于相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性，下列說法正確的是(

)

DA.相對論和量子力學(xué)更加深入地研究運(yùn)動規(guī)律，徹底否認(rèn)了牛頓力學(xué)B.相對論認(rèn)為真空中的光速在不同的慣性參考系中是不同的C.牛頓定律不適用于研究中國空間站天和核心艙的高速發(fā)射D.牛頓力學(xué)是相對論及量子力學(xué)在一定條件下的特例7.下列關(guān)于相對論的說法錯(cuò)誤的是(

)

AA.相對論與量子力學(xué)否定了牛頓力學(xué)理論B.真空中的光速在任何慣性參考系中都是相同的C.狹義相對論只適用于慣性參考系D.在相對論力學(xué)中，物體靜止時(shí)的質(zhì)量最小B級

關(guān)鍵能力提升練8.[2022江蘇連云港期末]在1905年愛因斯坦提出了“狹義相對論理論”，但此理論建立的前提有兩個(gè)假設(shè)條件以及在相對論理論下的觀察到的不同現(xiàn)象，如果有接近光速運(yùn)動下的物體時(shí)間和空間都會發(fā)生相應(yīng)的變化，下列說法正確的是(

)

BA.在不同的慣性參考系中，一切物體的規(guī)律是不同的B.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的C.物體在接近光速運(yùn)動時(shí)，