人教版高中物理必修第二册精品课件 第7章 万有引力与宇宙航行 5 相对论时空观与牛顿力学的局限性.ppt

应用体验【例1】(多选)一枚火箭静止于地面时长为30m,两个完全相同的时钟分别放在火箭内和地面上。火箭以速度v飞行,光速为c,下列判断正确的是()A.若v=0.5c,火箭上的观察者测得火箭的长度仍为30mB.若v=0.5c,地面上的观察者测得火箭的长度仍为30mC.若v=0.5c,火箭上的观察者认为地面上的时钟走得快D.若v=0.5c,地面上的观察者认为火箭上的时钟走得慢AD解析一枚静止时长30m的火箭以0.5c的速度飞行,根据相对论时空观得火箭上的人测得火箭的长度为30m,故A正确;根据长度的收缩性得地面上的观察者测得火箭的长度L=26m,故B错误;根据时间延缓效应,运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越大,钟走得越慢;同时运动是相对的,火箭相对于地面上的人是运动的,地面上的人相对于火箭也是运动的,所以若v=0.5c,火箭上的观察者认为地面上的时钟走得慢,同时地面上的观察者认为火箭上的时钟走得慢,故C错误,D正确。对点演练1.如图所示,惯性参考系S有一直径为d的圆形。从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该圆形的图像可能是()C解析由相对论知识得运动方向上的边长变短,垂直运动方向上的边长不变,故选C。探究点二牛顿力学的成就与局限性导学探究粒子对撞机可以把质子加速到接近于光速,如图所示。经典力学是否适用于质子的运动规律?如何研究质子的运动规律?要点提示不适用。经典力学只适用于宏观低速运动,描述微观高速粒子的运动要用到量子力学。知识归纳比较项经典力学相对论、量子力学形成时期物理学形成的初期阶段,受历史发展限制,理论较肤浅、片面形成于物理学充分发展的现代,理论较完善、科学适用范围低速运动、宏观世界任何情况都适用速度的合成时间与空间互不相干,关系式v船岸=v船水+v水岸成立速度与位移、时间的测量有关,v船岸=v船水+v水岸不成立联系(1)以下两种情况,相对论与经典力学的结论没有区别:①物体的速度远小于光速c(3×108m/s)时;②“普朗克常量”(6.63×10-34J·s)可以忽略不计时。(2)相对论和量子力学都没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学的特殊情况应用体验【例2】关于牛顿力学,下列说法正确的是()A.牛顿力学完全适用于物体的运动B.牛顿力学取得了巨大成就,在宏观物体低速运动中是普遍适用的C.随着物理学的发展,牛顿力学将逐渐成为过时的理论D.由于相对论的提出,牛顿力学已经失去了它的应用价值B解析牛顿力学适用于低速运动、宏观物体,A错误,B正确;在微观高速情况下,要用量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现,就否定了经典力学,经典力学仍然是正确的,C错误;经典力学仍有一定的价值,对于低速、宏观的物体经典力学仍然适用,D错误。方法技巧正确理解“高速”“微观”(1)所谓“高速”指的是相对于光速(300000km/s)来说,对于一般的物体来说很难达到这个速度,音速和光速相比还属于低速。(2)所谓“微观”指的是微观粒子(分子级别)的领域,我们通常所说的小颗粒等依然属于宏观领域。对点演练2.下列物体的运动,不能用经典力学描述的是()A.复兴号列车高速行驶B.电子以接近光的速度运动C.神舟十三号飞船在轨道上运行D.辽宁号航空母舰在大海上航行B解析经典力学描述的是宏观低速运动,复兴号列车高速行驶、神舟十三号飞船在轨道上运行、辽宁号航空母舰在大海上航行都属于宏观低速运动,经典力学能适用;而电子以接近光的速度运动属于高速、微观运动,经典力学不再适用,故选B。学以致用·随堂检测全达标123451.(牛顿力学的成就与局限性)在物理学理论研究中,“高速”一般指接近光速,“低速”一般指远小于光速,下列所述情境适合应用牛顿定律的是()A.宏观且低速 B.宏观且高速C.微观且低速 D.微观且高速A解析牛顿定律适用范围是宏观低速运动,故选A。123452.(长度收缩效应)高速列车通过洞口为圆形的隧道,列车上的司机对隧道的观察结果为()A.洞口为椭圆形,长度变短B.洞口为圆形,长度不变C.洞口为椭圆形,长度不变D.洞口为圆形,长度变短D解析根据尺缩效应,高速列车通过洞口为圆形的隧道时,列车上的司机仍然会观察到圆形的洞口,但是观察到的隧道的长度变短,选项D正确。123453.(牛顿力学的成就与局限性)(多选)(2023黑龙江鸡西高一期末)关于经典力学和相对论、量子力学,下列说法正确的是()A.