第七章 5.相对论时空观与牛顿力学的局限性(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材物理必修第二册同步学习指导（人教版2019）

５. 相对论时空观与牛顿力学局限性 目标体系构建 　 对应学生用书学案Ｐ８３明确目标􀅰梳理脉络 课程标准 　 　 １. 知道牛顿力学的局限性ꎬ 体会人类对自然界的探索是不断 深入的ꎮ ２. 初步了解相对论时空观ꎮ ３. 关注宇宙起源和演化的研 究进展ꎮ 素养目标 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 课前预习反馈 　 对应学生用书学案Ｐ８４教材梳理􀅰落实新知 知识点 １ 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ꎬ也叫牛顿力学时 空观ꎮ ２.爱因斯坦的两个假设: (１)在不同的惯性参考系中ꎬ物理规律的形 式都是 　 相同　 的ꎻ (２)真空中的光速在不同的惯性参考系中 大小都是 　 相同　 的ꎮ ３.时间延缓效应:Δｔ ＝ 　 　 　 　 　 　 ꎮ ４.长度收缩效应 ｌ ＝ 　 　 　 　 　 　 ꎮ 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ꎮ 『判一判』 (１)运动的时钟显示的时间变慢ꎬ高速飞行的 μ 子的寿命变长ꎮ ( √ ) (２)沿着杆的方向ꎬ相对于观察者运动的杆的长 度变短ꎮ ( √ ) 『想一想』 　 　 世界上各式各样的钟:砂钟、电钟、机械钟、 光钟和生物钟ꎮ 既然运动可以使某一种钟变 慢ꎬ它一定会使所有的钟都一样变慢ꎮ 这种说 法对吗? 知识点 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ꎬ从拦河筑坝、修建桥梁到设计各 种机械ꎬ从自行车到汽车、火车、飞机等现代交 通工具的运动ꎬ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ꎮ 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ꎮ ３. 量子力学的建立能够很好地描述 　 微 观　 运动的规律ꎬ并在现代科学技术中发挥了重 要作用ꎮ ４.相对论与量子力学都没有 　 否定　 过去的 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 086 {#{QQABIYqEggiIAAJAAAhCUwVQCEIQkBGCCIoGgAAEMAIBgAFABAA=}#} 科学ꎬ而只认为过去的科学是自己在一定条件下的 　 特殊　 情形ꎮ 『判一判』 (１)在经典力学中ꎬ位移的测量与参考系的运动 情况无关ꎮ ( √ ) (２)经典力学只适用于世界上普通的物体ꎬ研究天 体的运动ꎬ经典力学就无能为力了ꎮ ( × ) (３)洲际导弹的速度可达到 ６ ０００ ｍ / ｓꎬ在这种 高速运动状态下ꎬ经典力学不适用ꎮ ( × ) (４)对于宏观物体的低速运动问题ꎬ相对论、量 子力学与经典力学是一致的ꎮ ( √ ) 『选一选』 　 　 (２０２３􀅰全国高一单元测试)下列说法中不 正确的是 ( Ｂ ) Ａ. 牛顿运动定律适用于宏观、低速、弱作用 力领域 Ｂ. 经典力学适用于微观、高速、强引力场等 物体的运动 Ｃ. 一旦测出了引力常量ꎬ就可以算出地球 的质量 Ｄ. １７ 世纪ꎬ牛顿把天空中的现象与地面上 的现象统一起来ꎬ成功的解释了天体运动的 规律 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 课内互动探究 　 对应学生用书学案Ｐ８５细研深究􀅰破疑解难 相对论时空观的理解 探究􀈀 要 点 提 炼 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 典 例 剖 析 　 　 典题 １ (多选)用相对论的观点判断下 列说法正确的是 ( 　 ) Ａ. 时间和空间都是绝对的ꎬ在任何参考系 中一个事件发生的时间和一个物体的长度都不 会改变 Ｂ. 在地面上的人看来ꎬ以 １０ ｋｍ / ｓ 的速度 运动的飞船中的时钟会变快ꎬ但飞船中的宇航 员却认为时钟是准确的 Ｃ. 在地面上的人看来ꎬ以 １０ ｋｍ / ｓ 的速度 垂直地面向上运动的飞船在运动方向上会变 短ꎬ而飞船中的宇航员却感觉地面上的人看起