第7章 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 (强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 1.知道牛顿力学的局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。 2.初步了解相对论时空观。 学考层级 1.知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。 2.知道相对论、量子力学有助于人类认识高速、微观领域。 3.知道爱因斯坦的两个假设。 4.知道时间延缓效应和长度收缩效应。 选考层级 1.了解爱因斯坦的两个假设，知道牛顿力学的局限性。 2.能对时间延缓效应和长度收缩效应问题进行分析。 目 录 01 02 逐点清(一)　相对论时空观 逐点清(二)　牛顿力学的成就与局限性 [多维度理解] 1．绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其______而存在的，也叫牛顿力学时空观。 2．爱因斯坦的假设 (1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是______的； (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是______的。 逐点清(一)　相对论时空观 运动 相同 相同 运动状态 1．惯性系和非惯性系 (1)牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 (2)牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。 2．相对性原理 (1)根据麦克斯韦的电磁理论，真空中的光速在任何惯性系中都是一个常量。 (2)迈克耳孙—莫雷实验证明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的。 1．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是(　 ) A．同时的绝对性与同时的相对性 B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短 C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性 D．相对性原理与光速不变原理 [全方位练明] 答案：D　 解析：狭义相对论的两个基本假设是相对性原理和光速不变原理，故D正确。 2．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB>vC。在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是(　 ) A．B钟最快，C钟最慢　 B．A钟最快，C钟最慢 C．C钟最快，B钟最慢 D．A钟最快，B钟最慢 答案：D　 解析：根据狭义相对论的时间延缓效应可知，速度越大，钟走得越慢，选项D正确。 3．(2023·广东1月学考)地面上的观察者测得真空中的光速为v1，在匀速直线运动的列车内，观察者测得真空中的光速为v2，根据狭义相对论，下列判断正确的是(　 ) A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．无法确定 答案：C　 解析：根据狭义相对论光速不变原理，光在真空中总是以确定的速度传播，速度的大小同光源的运动状态无关，在真空中的各个方向上，光信号传播速度的大小均相同，光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关，可知v1＝v2。故选C。 [多维度理解] 1．牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是______________，______________的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。从地面上物体的运动到天体的运动，都服从_________的规律。 2．牛顿力学的局限性 电子、质子、中子等__________，它们不仅具有粒子性，同时还具有_______，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 逐点清(二)　牛顿力学的成就与局限性 牛顿运动定律 万有引力定律 牛顿力学 微观粒子 波动性 3．牛顿力学的适用范围 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。 4．牛顿力学与相对论、量子力学的比较   牛顿力学(经典力学) 相对论、量子力学 区别 (1)牛顿力学适用于低速运动的物体 (2)牛顿力学适用于宏观世界 (3)牛顿力学在弱引力的情况下与实验结果符合得很好 (1)相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律 (2)量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律 (3)相对论能够解释强引力情况下的作用规律 联系 (1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与牛顿物理学的结论没有区别 (2)当另一个重要常数即普朗克常量可以忽略不计时，量子力学和牛顿力学的结论没有区别 (3)相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，牛顿力学是二者在一定条件下的特殊情形 续表 低速与高速的理解 (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。 1．判断下列说法是否正确。 (1)火车提速后，有关速度问题不能用牛顿力学来处理。 ( ) (2)宏观物体在低速运动时，相对论与经典力学的结论是一致的。 ( ) (3)在牛顿力学的适用范围内，运动的时钟