7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性（导学案）-2022-2023学年高一物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019必修第二册）

第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 【知识梳理】 一、相对论时空观 1．绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的，也叫牛顿力学时空观。 2．爱因斯坦的两个假设： (1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的； (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。 3．时间延缓效应：。 4．长度收缩效应：。 5．相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。 2、 牛顿力学的成就与局限性 1．牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。 2．牛顿力学的局限性：牛顿力学对于高速运动的物体和电子、质子、中子等微观粒子是不适用的。 3．量子力学的建立能够很好地描述微观运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。 4．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。 【方法突破】 一、相对论时空观 ■方法归纳 牛顿力学时空观与相对论时空观比较 比较项目 牛顿力学时空观 相对论时空观 同时 绝对性 相对性 长度 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 【例1】下列说法中正确的是（　　） A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁 B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速 C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大 D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同 【针对训练1】设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是（　　） A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是 D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 二、牛顿力学的成就与局限性 ■方法归纳 1．牛顿力学的成就 牛顿力学的基础是牛顿运动定律，在低速、宏观、弱引力的广阔领域，牛顿力学取得了巨大的成就。牛顿力学又称为经典力学。 研究方法 的代表 伽利略的“自然数学法”和牛顿的“归纳演绎法”推动了物理、数学和哲学的发展 主要成就 天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的应用 18世纪60年代，力学和热力学的发展及应用，引发了第一次工业革命 动量守恒定律、机械能守恒定律等是航空航天技术的理论基础 2．牛顿力学的局限性 20世纪20年代，建立了量子力学，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用；爱因斯坦的广义相对论表明，在强引力的作用下，牛顿的引力理论将不再适用；相对论和量子力学都没有否定牛顿力学，而是认为牛顿力学是相对论在低速情况下的近似。 【例2】关于牛顿力学，下列说法正确的是（　　） A．牛顿力学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．牛顿力学没有任何缺点 D．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值 【针对训练2】下列关于经典力学的说法正确的是（　　） A．经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体 B．经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子 C．相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了 D．经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用 【巩固提升】 1．关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　） A．相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论 B．在物体高速运动时，相对论适用于物体的运动规律；在物体低速运动时，牛顿运动定律适用于物体的运动规律 C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，也适用于微观粒子的运动 D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的 2．如果牛顿定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中（　　） A．牛顿定律也同样成立 B．牛顿定律不能成立 C．A和B两个参考系中，一切力学规律都是相同的 D．参考系B也是惯性参考系 3．对相对论的理解正确的是（　　） A．在不同惯性系中，物理规律的形式可能是不同的 B．在不同惯性系中，光在真空中任何方向的传播速度均相同 C．相对论时空观认为运动物体的长度与物体的运动状态无关 D．相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的运动状态有关 4．按照相对论的时空观，下列说法正确的是（　　） A．时间和空间都是独立于物体及