5.1牛顿力学的局限性与相对论初步 学案——2020-2021学年高一下学期物理粤教版必修二

第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步 学案 学习目标 1.了解经典力学的发展历程和伟大成就. 2.知道经典力学的局限性和适用范围. 3.了解经典时空观及其基本推论. 4.了解狭义相对论的理论基础与相对论时空观的几个推论. 5.了解宇宙的起源和演化 知识点一　牛顿力学的成就与局限性 1.绝对时空观. （1）惯性参考系与非惯性参考系. 在牛顿力学体系中，如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就被称为惯性参考系，所有相对于惯性参考系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性参考系.而牛顿运动定律不成立的参考系则称为非惯性参考系. （2）伽利略相对性原理. 在所有的惯性参考系中，力学规律都具有相同的形式，这一结论被称为伽利略相对性原理. （3）牛顿的绝对时空观. 绝对的、真实的和数学的时间，由其特性决定自身均匀地流逝着，而与一切外界事物无关.绝对空间的自身特性与任何外界事物无关，它处处均匀，永不移动. 2.牛顿力学的成就. （1）牛顿力学把宇宙中的天体和地面上的物体的运动统一起来，从力学上证明了自然界多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合. （2）牛顿力学在科学技术发展和社会经济建设中一直起着重要的作用，推动着航空、航天、舰船、车辆、机械、土木、水利和能源等各行各业不断进步，促进着社会不断发展. 3.牛顿力学的局限性和适用范围. 牛顿力学只适用于低速（远小于光速）、宏观（人类可感知尺度）、弱引力场（如地球附近）和计量精度要求不高（如全球定位系统需要用相对论进行修正）的情况.超出以上范围，牛顿力学将不再适用，而需要用到相对论、量子力学等理论. 知识点二　相对论时空观 1.狭义相对论的基本假设. （1）相对性原理：在所有的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的. （2）光速不变原理：在所有的惯性参考系中，测得的真空中的光速都相同. 2.时空相对性. （1）同时性的相对性. 在一个惯性参考系中同时发生的两个事件，在另一个惯性参考系看来是不同时的，这被称为同时性的相对性. （2）时间延缓. ①内容：在运动参考系里的人认为一切正常，并不感到自己周围的事件变得呆滞.这就是时间间隔的相对性，也称为“时间延缓”“时间膨胀”或“钟慢效应”. ②公式： Δt′＝Δt. 因为 <1，所以总有Δt>Δt′. （3）长度收缩. ①内容. 当物体相对于观测者运动时，在运动的方向上，