第五章 第1节　经典力学的成就与局限性 第2节　相对论时空观简介 第3节　宇宙的起源和演化（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（教科版2019）

第1节　经典力学的成就与局限性 第2节　相对论时空观简介 第3节　宇宙的起源和演化 课程内容要求 核心素养提炼 1．知识经典力学的成就和局限性，了解物理学发展历史． 2．初步了解相对论的时空观，知道狭义相对论的两种效应． 3．了解宇宙的起源与演化，知道科学家对宇宙的探索． 1．物理观念：经典力学、相对论、宇宙大爆炸理论． 2．科学思维：相对论的时空观． 3．科学态度与责任：了解物理学的发展史和科学家的探索和贡献． [对应学生用书P90] 1．经典力学的成就：构成了人类对自然界认识的理论体系，推动了技术创新． 2．经典力学的局限性：经典力学只适用于宏观(线度＞10－10 m)、低速(v≪c)、弱引力场的范围，超出以上范围，经典力学就不再适用． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)经典力学适用于地面上物体的运动，但不适用于天体的运动．(×) (2)相对论与量子论否定了经典力学．(×) 1．同时的相对性：相隔一定距离发生的两个事件，在一个参考系中观测是同时发生的，而在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能不是同时． 2．运动时钟变慢：相对于地面以速率u运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为τ0，而地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为τ，则τ＝ . 3．长度的相对性：与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向以速率u相对杆运动的人测得杆长是l，则l＝l0． 4．相对论质量和能量 (1)质能方程：E＝mc2． (2)相对论质量：m＝ . [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)在以相对地面速度v运动的惯性参考系上观察到的时间Δτ小于地面上的人观察到的时间Δt.(√) (2)相对杆静止时测得的长度l0小于沿杆的方向以速率v相对杆运动的人测得的长度l.(×) 1．宇宙的起源：物理学家伽莫夫提出宇宙大爆炸假说． 2．宇宙的未来：由于宇宙间天体、星际物质等引力作用，宇宙的膨胀可能减缓，甚至到一定时期重新收缩． [对应学生用书P91] 探究点一　经典力学的适用范围 根据经典力学的理论，地球上物体受到的重力是由地球对物体的引力而产生，光在同种均匀介质中是沿直线传播的．而在实际观测中发现，光在经过大质量的星体(例如太阳)附近时会发生弯曲，经典力学对此却无法解释.19世纪末以来，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学描述．通过上述分析，试讨论以下问题： (1)经典力学有哪些局限性？ 提示　经典力学不适用于强引力场、高速和微观的范围． (2)既然经典力学有自己的局限性，那么是否表示经典力学失去了意义？ 提示　不表示经典力学失去了意义，经典力学在科学研究和生产技术中仍有着广泛的应用． (多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明(　　) A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论 B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的 C．不同领域的事物各有其本质与规律 D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律 BCD　[人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，因而形成的理论也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律．] [题后总结]　 (1)经典力学只适用于宏观、低速(v≪c)、弱引力场的范围． (2)经典力学不适用于微观领域中能量不连续变化的现象． (3)经典力学规律只在惯性参考系中成立． [训练1]　(多选)关于经典力学和相对论，下列说法正确的是(　　) A．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论 B．在物体高速运动时，物体的运动规律适用狭义相对论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律 C．经典力学适用于宏观物体的运动，相对论适用于微观粒子的高速运动 D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都是适用的 BC　[经典力学解决低速宏观问题，高速微观问题应由狭义相对论解决，强引力场问题应由广义相对论解决．相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，故A、D错误，B、C正确．] 探究点二　相对论时空观 如图所示，一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶，车厢中央的光源发出一束光，思考以下问题： (1)甲图中车厢内的观察者以车厢为参考系，观察到光是否同时到达前后两壁？ 提示　是． (2)乙图中，车外的观察者以地面为参考系，观察到闪光是否同时到达前后两壁？ 提示　不同时，闪光先到达后壁． 一个时钟，在它与观察者