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

1.(牛顿力学的局限性)关于牛顿力学的适用范围,下列说法正确的是()A.宏观高速问题B.微观低速问题C.宏观低速问题D.微观高速问题答案:C解析:牛顿力学局限于运动速率远小于真空中光速的宏观物体,对高速运动的物体和微观粒子不适用,所以只有C正确。2.(长度收缩效应的理解)一艘太空飞船静止时的长度为30m,他以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是()A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c答案:B知光信号的速度都等于c,C、D错误。3.(时间延缓效应的应用)近地卫星以7.9km/s的最大运行速度环绕地球匀速运行。其上安装的一只完好的手表走过了1min,地面上的人认为这只表走过这1min“实际”上花了多少时间?答案:(1+3.47×10-10)min解析:卫星上测到的时间Δτ=1min,卫星运行的速度v=7.9×103m/s,由相对论原理知,地面上的人观测到的时间为说明,即使对于人造卫星这样的速度,相对论效应也是微不足道的。*十年寒窗磨利剑，一朝折桂展宏图！第七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自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结随堂练习1.了解相对论时空观。2.会运用长度收缩效应和时间延缓效应分析问题。3.知道牛顿运动定律的适用范围。4.认识牛顿力学的成就和局限性。课标定位1.理解相对论的时空观,形成物理观念。2.体会科学理论总是在不断发展的,掌握科学思维方法。3.通过认识知识的变化性和无穷性,培养献身科学的时代精神。素养阐释一、相对论时空观1.爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的;真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。2.经典物理学认为:如果两个事件在一个参考系中是同时的,在另一个参考系中一定也是同时的。3.如果相对于地面以速度v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Δτ,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Δt,有ΔtΔτ,此种情况称为时间延缓效应。4.如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以速度v相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是5.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。二、牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的基础是牛顿运动定律,万有引力定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。2.牛顿力学适用于宏观世界,一般不适用于微观粒子。3.牛顿力学适用于低速运动的物体,不适用于高速(接近光速)运动的物体。【思考讨论】1.判断下列说法的正误。(1)一根杆的长度静止时为l0,不管杆如何运动,杆的长度均小于l0。()(2)“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化。()(3)高速运动的飞船中的航天员发现地面的时钟变慢了。()(4)牛顿物理学研究的是物体在低速运动时所遵循的规律。()××√√2.牛顿第二定律属牛顿力学理论,它在高速世界还适用吗?提示:在高速世界中,物体的质量随着速度的增加而变大,物体的加速度不一定与它所受的外力成正比,牛顿第二定律不再适用。3.在地面上校准的两只时钟,一只留在地面上,一只随宇宙飞船遨游太空,隔一段时间飞船返回地面时,两只时钟显示的时间相同吗?有什么差别?提示:不相同,随飞船遨游的时钟变慢。知识点一相对论的时空观问题引领时间延缓效应是不是指时钟走得慢了?长度收缩效应是不是指物体长度变短了?提示:不是。时间延缓效应和长度收缩效应说明在不同惯性系中观测时,测得的结果不同,是相对论时空观的体现,不是时钟真的变慢了或物体长度真的变短了。归纳提升1.时间延缓效应(1)时间延缓效应是时空的一种属性:在运动参考系中的时间节奏变慢了。一切物理过程、化学过程乃至观察者自己的生命节奏都变慢了。(2)由于运动是相对的,故在某一个参考系中观察另一个参考系里发生的物理事件时,总能感到时间延缓效应。(3)日常生活中的时间延缓效应可以忽略不计,在运动速度接近光速时,则变得特别明显。2.长度收缩效应止的观察者测出的杆的长度,而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时,静止的观察者测出的杆的长度,还可以认为是杆不动,而观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度。典型例题【例题1】A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处,vAvB。在火