全程设计 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
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
素养·目标定位 课前·基础认知 课堂·重难突破 随堂训练
素养·目标定位 课前·基础认知 课堂·重难突破 随堂训练
导 素养·目标定位 目标素养 1.通过电磁波的传播与牛顿力学理论的矛盾，初步形成对爱因 斯坦相对论的正确认识，形成正确的物理观念。 2.通过实例分析，理解相对论的时空观。 3.掌握时间延缓效应和长度收缩效应，并能进行简单运算。 4.知道牛顿力学的局限性和适用范围。 5.了解科学理论的相对性，体会科学理论是不断发展和完善的
导航 1.通过电磁波的传播与牛顿力学理论的矛盾,初步形成对爱因 斯坦相对论的正确认识,形成正确的物理观念。 2.通过实例分析,理解相对论的时空观。 3.掌握时间延缓效应和长度收缩效应,并能进行简单运算。 4.知道牛顿力学的局限性和适用范围。 5.了解科学理论的相对性,体会科学理论是不断发展和完善的。 目 标 素 养 素养·目标定位
知识概览 导航 经典相对性原理 狭义相对论的两广 狭义相对性原理 相对 个基本假设 光速不变原理 论的 诞生 同时的相对性 时间和 空间的 长度的相对性1=，1-( 相对性 时间间隔的相对性△= △x 1-(2 牛顿力学的成就与局限性 牛顿运动定律的适用范围
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导航 课前·基础认知 一、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 而 存在的，也叫牛顿力学时空观。 2.爱因斯坦的假设： ()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
导航 一、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,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 相同 的; (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是 相同 的。 课前·基础认知
3.时间延缓效应：如果相对于地面以y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△x, 地面上的人观察到该物体完成这个动作的时间间隔为△t,那么两 者之间的关系是△仁 4.长度收缩效应：如果与杆相对静止的人测得杆长是1，沿着杆 的方向，以y相对杆运动的人测得杆长是，那么两者之间的关系 是=
导航 3.时间延缓效应:如果相对于地面以 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完成这个动作的时间间隔为 Δt,那么两 者之间的关系是 Δt= 𝚫𝝉 𝟏- 𝒗 𝒄 𝟐 。 4.长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是 l0,沿着杆 的方向,以 v 相对杆运动的人测得杆长是 l,那么两者之间的关系 是 l= l0 𝟏- 𝒗 𝒄 𝟐
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 有关。 微思考若一列火车的速度是10m/s,一个人在车上相对于车 以10m/s的速度向前跑，那么他相对于地面的速度为20m/s。 若火车的速度为0.9c(c为光速)，火车上的人向前发出一束激 光（相对于车的速度为c)。激光相对于地面的速度是否为1.9c? 提示：根据光速不变原理光速仍为℃，对于高速运动的物体，例 如本题中以0.9c的速度行驶的列车，牛顿力学中的结论不能简 单套用
导航 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。 微思考若一列火车的速度是10 m/s,一个人在车上相对于车 以10 m/s的速度向前跑,那么他相对于地面的速度为20 m/s。 若火车的速度为0.9c(c为光速),火车上的人向前发出一束激 光(相对于车的速度为c)。激光相对于地面的速度是否为1.9c? 提示:根据光速不变原理光速仍为c,对于高速运动的物体,例 如本题中以0.9c的速度行驶的列车,牛顿力学中的结论不能简 单套用
导 二、牛顿力学的成就与局限性 1.低速与高速的概念。 (1)低速：远小于光速的速度为低速，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 的运动皆为低速运动。 (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
导航 二、牛顿力学的成就与局限性 1.低速与高速的概念。 (1)低速:远小于光速的速度为低速,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 的运动皆为低速运动。 (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
导航 2.微观世界。 电子、质子、中子等微观粒子的运动规律在很多情况下不 能用经典力学来说明，而 能够正确地描述微观 粒子的运动规律
导航 2.微观世界。 电子、质子、中子等微观粒子的运动规律在很多情况下不 能用经典力学来说明,而 量子力学 能够正确地描述微观 粒子的运动规律
3.牛顿力学的适用范围。 牛顿力学适用于 运动，不适用于 运动；适 用于 世界，不适用于 世界。 当物体的运动速度远小于光速c(3×108/s)时，相对论物理 学与牛顿力学的结论 当另一个重要常数即 “普朗克常量”(6.63×1034Js)可以忽略不计时，量子力学和牛 顿力学的结论 微判断1.牛顿力学一般不适用于微观粒子。（√） 2.量子力学不能描述微观粒子的运动规律。（× ) 3.量子力学和相对论都没有否定过去的科学。（√）
导航 3.牛顿力学的适用范围。 牛顿力学适用于 低速 运动,不适用于 高速 运动;适 用于 宏观 世界,不适用于 微观 世界。 当物体的运动速度远小于光速c(3×108 m/s)时,相对论物理 学与牛顿力学的结论 没有区别 。当另一个重要常数即 “普朗克常量”(6.63×10-34 J·s)可以忽略不计时,量子力学和牛 顿力学的结论 没有区别 。 微判断1.牛顿力学一般不适用于微观粒子。( ) 2.量子力学不能描述微观粒子的运动规律。( ) 3.量子力学和相对论都没有否定过去的科学。( ) √ × √