7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（19页ppt）
文档属性
| 名称 | 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（19页ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 48.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-12 19:26:01 | ||
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文档简介
§7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
第七章 万有引力与宇宙航行
课前练. (2022·重庆·高考真题)(多选)我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行周期为T，轨道半径约为地球半径的????????????????倍，已知地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则（ ）
A．漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力
B．空间站绕地球运动的线速度大小约为????????????????????????
C．地球的平均密度约为????????????????????????????????????????
D．空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的????????????????????倍
?
BD
阅读教材：
P65→P67
(1). 了解爱因斯坦两条假设
(2). 了解同时的相对性
(3). 了解时间延缓效应
(4). 了解长度收缩效应
一、相对论时空观
(1). 狭义相对论两条基本假设
1、相对性原理
在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；
2、光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参号系中大小都是相同的。
(3). 时间延缓效应
(钟慢效应)
(2). 同时的相对性
(4). 长度收缩效应
(尺缩效应)
一、相对论时空观
1．一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？
闪光先到达前壁
教材 第70页
[针对训练] 如图所示，沿平直铁路有间距相等的三座铁塔A、B、C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观察者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )
A．同时被照亮
B．A先被照亮
C．C先被照亮
D．无法判断
C
系统集成 第86页
阅读教材P68
(1). 了解什么是牛顿力学
(2). 了解牛顿力学的成就
与局限性
哥白尼 日心说
亚里士多德
伽利略
第谷
开普勒
笛卡尔
牛顿
二、牛顿力学的成就与局限性
二、牛顿力学的成就与局限性
1、牛顿力学的成就
(1). 牛顿力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔区域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就.
(2). 牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃。牛顿力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。
2、局限性
二、牛顿力学的成就与局限性
(3).牛顿力学规律只在惯性参考系中成立
(2). 在微观世界中，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，量子力学能很好地描述微观粒子的运动规律。牛顿力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象。
(1). 物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论并不相同的。所以牛顿力学只适用于物体的低速运动。
总结: (1). 牛顿力学规律只能用于宏观、低速(与光速相比)的情形，
且只在惯性参考系中成立。
(2). 相对论与量子力学都没有否定过去的科学，
而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
牛顿力学时空观与相对论时空观比较
牛顿力学时空观
(狭义)相对论时空观
(广义)相对论时空观
同时
绝对性
相对性
光速
可变
(遵循经典速度变换规律)
不变
物理规律
——
在不同惯性参考系
中其形式相同
时间与空间
与运动无关
与运动有关
质量
与运动无关
随速度增大而增大
(1)静止或做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)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速．( )
(5)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．( )
(6)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．( )
判断题
(1)静止或做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)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速．(×)
(5)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(×)
(6)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．(√)
判断题
[例4] 下列说法正确的是( )
A．牛顿运动定律就是牛顿力学
B．牛顿力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题
D．牛顿力学可以解决自然界中的所有问题
系统集成 第85页
B
1．(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A．研究原子中电子的运动
B．研究“嫦娥四号”的高速发射
C．研究地球绕太阳的运动
D．研究飞机从深圳飞往北京的航线
系统集成 第86页
BCD
3．2017年10月3日，瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献和探测到引力波的存在．引力波是爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性．关于牛顿力学，下列说法正确的是( )
A．牛顿力学完全适用于宏观、低速运动
B．牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的
C．随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论
D．由于相对论、量子论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
系统集成 第86页
A
4．(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
系统集成 第86页
AC
6．一枚静止时长30 m的火箭以0.6c(c为光速)的速度从观察者的身旁掠过，观察者测得火箭的长度为L1，火箭上的人测得火箭的长度为L2，则L1、L2的数值应分别是( )
A．30 m、30 m B．30 m、24 m
C．24 m、30 m D．24 m、24 m
C
系统集成 第86页
牛顿力学在宏观、低速、惯性系的广阔领域取得了巨大的成功
只适用于低速运动，不适用于高速运动
只适用于宏观世界，不适用于微观世界
只适用于惯性系，不适用于非惯性系。
一、相对论时空观
二、牛顿力学的成就与局限性
（1）时间延缓效应
（2）长度收缩效应
?????=??????????(????????)????
?
L=?????????????(????????)????
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课堂小结
第七章 万有引力与宇宙航行
课前练. (2022·重庆·高考真题)(多选)我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速圆周运动，运行周期为T，轨道半径约为地球半径的????????????????倍，已知地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则（ ）
A．漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力
B．空间站绕地球运动的线速度大小约为????????????????????????
C．地球的平均密度约为????????????????????????????????????????
D．空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的????????????????????倍
?
BD
阅读教材：
P65→P67
(1). 了解爱因斯坦两条假设
(2). 了解同时的相对性
(3). 了解时间延缓效应
(4). 了解长度收缩效应
一、相对论时空观
(1). 狭义相对论两条基本假设
1、相对性原理
在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；
2、光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参号系中大小都是相同的。
(3). 时间延缓效应
(钟慢效应)
(2). 同时的相对性
(4). 长度收缩效应
(尺缩效应)
一、相对论时空观
1．一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？
闪光先到达前壁
教材 第70页
[针对训练] 如图所示，沿平直铁路有间距相等的三座铁塔A、B、C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观察者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )
A．同时被照亮
B．A先被照亮
C．C先被照亮
D．无法判断
C
系统集成 第86页
阅读教材P68
(1). 了解什么是牛顿力学
(2). 了解牛顿力学的成就
与局限性
哥白尼 日心说
亚里士多德
伽利略
第谷
开普勒
笛卡尔
牛顿
二、牛顿力学的成就与局限性
二、牛顿力学的成就与局限性
1、牛顿力学的成就
(1). 牛顿力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔区域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就.
(2). 牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃。牛顿力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。
2、局限性
二、牛顿力学的成就与局限性
(3).牛顿力学规律只在惯性参考系中成立
(2). 在微观世界中，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，量子力学能很好地描述微观粒子的运动规律。牛顿力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象。
(1). 物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论并不相同的。所以牛顿力学只适用于物体的低速运动。
总结: (1). 牛顿力学规律只能用于宏观、低速(与光速相比)的情形，
且只在惯性参考系中成立。
(2). 相对论与量子力学都没有否定过去的科学，
而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
牛顿力学时空观与相对论时空观比较
牛顿力学时空观
(狭义)相对论时空观
(广义)相对论时空观
同时
绝对性
相对性
光速
可变
(遵循经典速度变换规律)
不变
物理规律
——
在不同惯性参考系
中其形式相同
时间与空间
与运动无关
与运动有关
质量
与运动无关
随速度增大而增大
(1)静止或做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)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速．( )
(5)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．( )
(6)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．( )
判断题
(1)静止或做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)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速．(×)
(5)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(×)
(6)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．(√)
判断题
[例4] 下列说法正确的是( )
A．牛顿运动定律就是牛顿力学
B．牛顿力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题
D．牛顿力学可以解决自然界中的所有问题
系统集成 第85页
B
1．(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A．研究原子中电子的运动
B．研究“嫦娥四号”的高速发射
C．研究地球绕太阳的运动
D．研究飞机从深圳飞往北京的航线
系统集成 第86页
BCD
3．2017年10月3日，瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献和探测到引力波的存在．引力波是爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性．关于牛顿力学，下列说法正确的是( )
A．牛顿力学完全适用于宏观、低速运动
B．牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的
C．随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论
D．由于相对论、量子论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
系统集成 第86页
A
4．(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
系统集成 第86页
AC
6．一枚静止时长30 m的火箭以0.6c(c为光速)的速度从观察者的身旁掠过，观察者测得火箭的长度为L1，火箭上的人测得火箭的长度为L2，则L1、L2的数值应分别是( )
A．30 m、30 m B．30 m、24 m
C．24 m、30 m D．24 m、24 m
C
系统集成 第86页
牛顿力学在宏观、低速、惯性系的广阔领域取得了巨大的成功
只适用于低速运动，不适用于高速运动
只适用于宏观世界，不适用于微观世界
只适用于惯性系，不适用于非惯性系。
一、相对论时空观
二、牛顿力学的成就与局限性
（1）时间延缓效应
（2）长度收缩效应
?????=??????????(????????)????
?
L=?????????????(????????)????
?
课堂小结