課時(shí)7-5-相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性

第七章萬有引力與宇宙航行課時(shí)7.5相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性1.了解絕對(duì)時(shí)空觀。2.知道狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。3.理解時(shí)間延緩效應(yīng)和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)。4.了解牛頓力學(xué)的成就與局限性。一、絕對(duì)時(shí)空觀時(shí)間與空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，即時(shí)間、空間的特性與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)完全無關(guān)，時(shí)間與空間之間也完全沒有聯(lián)系。這種絕對(duì)時(shí)空觀，也叫牛頓力學(xué)時(shí)空觀。這與我們的日常經(jīng)驗(yàn)十分吻合。二、相對(duì)論時(shí)空觀1.愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)(1)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。2.時(shí)間延緩效應(yīng)(1)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為:某兩個(gè)事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時(shí)間間隔總是相同的。(2)相對(duì)論的時(shí)空觀:某兩個(gè)事件，在不同的慣性參考系中觀察，它們的時(shí)間間隔是不同的。設(shè)Δτ表示相對(duì)事件發(fā)生地靜止的慣性系中觀測(cè)的兩事件的時(shí)間間隔，Δt表示相對(duì)事件發(fā)生地以速度v高速運(yùn)動(dòng)的參考系中觀測(cè)的同樣兩事件的時(shí)間間隔，它們之間的關(guān)系是Δt=。3.長(zhǎng)度收縮效應(yīng)(1)經(jīng)典的時(shí)空觀:一條桿的長(zhǎng)度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同。(2)相對(duì)論的時(shí)空觀:長(zhǎng)度也具有相對(duì)性，一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比靜止時(shí)的長(zhǎng)度小。與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)為l0，沿著桿的方向，以v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l，那么兩者之間的關(guān)系是l=l0。三、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(dòng)定律，萬有引力定律的建立與應(yīng)用更是確立了人們對(duì)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(dòng)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(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)。對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)問題，一般用牛頓力學(xué)來處理;對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)問題，需要用相對(duì)論知識(shí)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(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)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(dòng)的規(guī)律?；A(chǔ)過關(guān)練題組一相對(duì)論時(shí)空觀1.(2022云南昆明一中期中)如圖，按照狹義相對(duì)論的觀點(diǎn)，火箭B是“追趕”光飛行的；火箭A是“迎著”光飛行的。若火箭相對(duì)地面的速度均為v，則兩火箭上的觀察者測(cè)出的光速分別為()A.c+v，c-vB.c，cC.c-v，c+vD.無法確定2.(2022江蘇連云港東海期中)如圖所示，一列火車以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)。如果地面上的人測(cè)得某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁、后壁，那么按照火車上人的測(cè)量，閃光()A.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3.(2021江蘇南通如皋質(zhì)檢)A、B、C是三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個(gè)火箭上，且v1<v2。地面上的觀察者認(rèn)為走得最快的時(shí)鐘是()A.A時(shí)鐘 B.B時(shí)鐘C.C時(shí)鐘 D.無法確定4.(2021江蘇蘇州常熟期中)如圖所示，慣性系S中有一棱長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察，則該正方體的形狀是()ABCD題組二牛頓力學(xué)的成就與局限性5.(2022廣東深圳外國(guó)語學(xué)校期中)下列說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)能夠說明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B.對(duì)于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)典力學(xué)適用C.相對(duì)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(dòng)問題，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體6.(2021上海嘉定期末)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(dòng)時(shí)，經(jīng)典力學(xué)不再適用的是()A.2.5×10-1m/sB.2.5×102m/sC.2.5×105m/sD.2.5×108m/s7.(2021北京豐臺(tái)期中)下列運(yùn)動(dòng)中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用的是()A.原子中電子的運(yùn)動(dòng)B.高能粒子(速度較大)進(jìn)一步加速C.粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)D.嫦娥五號(hào)探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)

答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.B根據(jù)狹義相對(duì)論中的光速不變?cè)?，即光速的大小與光源以及觀察者的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，可知兩火箭上的觀察者測(cè)出的光速都是c，選B。2.A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(dòng)，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小；車廂中的人認(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。3.A根據(jù)公式Δt=Δt01?vc2可知，相對(duì)于觀察者的速度v越大，其上的時(shí)間進(jìn)程越慢，C時(shí)鐘相對(duì)于觀察者的速度最大，所以C走得最慢。地面上的觀察者認(rèn)為地面上的時(shí)鐘A走得最快，故A符合題意，4.D根據(jù)相對(duì)論時(shí)空觀的長(zhǎng)度收縮效應(yīng)可知，沿x軸方向正方體棱長(zhǎng)縮短，而沿y軸和z軸方向正方體棱長(zhǎng)沒有改變，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。5.D經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體，故A、B錯(cuò)誤，D正確；相對(duì)論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，故C錯(cuò)誤。6.D經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀