2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)革命 第一節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 第二節(jié) 經(jīng)典時空觀與相對論時空觀課件 粵教版必修2.ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)革命 第一節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 第二節(jié) 經(jīng)典時空觀與相對論時空觀課件 粵教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)革命 第一節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 第二節(jié) 經(jīng)典時空觀與相對論時空觀課件 粵教版必修2.ppt（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一節(jié) 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 第二節(jié) 經(jīng)典時空觀與相對論時空觀,第五章,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),重點探究 啟迪思維 探究重點,達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),1.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：對于 、 (相對光速)物體的運動經(jīng)典力學(xué)仍然適用. 2.經(jīng)典力學(xué)的局限性 (1)經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體運動 的限制，當(dāng)物體運動速率接近于真空中的 時，經(jīng)典力學(xué)的許多觀念將發(fā)生重大變化. (2)經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和 的現(xiàn)象.,一、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍,宏觀,低速,速率,光速,能量不連續(xù),1.經(jīng)典時空觀 (1)慣性系與非慣性系： ①慣性系：凡是

2、 定律成立的參考系，相對于慣性系靜止或做勻速直線運動的參考系都是慣性系. ②非慣性系： 定律不成立的參考系，相對于慣性系做變速運動的參考系是非慣性系. (2)伽利略相對性原理：對于所有的慣性系， 規(guī)律都是相同的，或者說，一切慣性系都是 .,二、經(jīng)典時空觀與相對論時空觀,牛頓運動,牛頓運動,力學(xué),等效的,(3)經(jīng)典時空觀(絕對時空觀)：時間永遠(yuǎn)均勻地流逝，與任何外界 ；空間與任何外界事物 ，從不運動，永遠(yuǎn)不變. (4)經(jīng)典時空觀的幾個具體結(jié)論： ① 的絕對性； ② 的絕對性； ③ 的絕對性； ④物體質(zhì)量 . 即它們與參考系的選擇(或觀察者的運動

3、狀態(tài))無關(guān).,無關(guān),無關(guān),同時,時間間隔,空間距離,恒定不變,2.相對論時空觀 (1)光速不變與經(jīng)典物理學(xué)的矛盾：觀察和實驗事實表明：無論光源和觀察者如何運動，光速只能是c，這與經(jīng)典力學(xué)的 法則相矛盾. (2)狹義相對論的兩條基本假設(shè)： ①相對性原理：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是 . ②光速不變原理：不管在哪個慣性系中，測得的真空中的光速都相同.,速度合成,相同的,(3)相對論時空觀 ①“同時”的相對性：在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系看來是 的. ②運動的時鐘變慢：時鐘相對于觀察者 時，走得快；相對于觀察者 時，走得慢.運動速度越快，效果越明

4、顯. ③運動的尺子縮短：一個物體相對于觀察者 時，它的長度測量值最大；相對于觀察者 時，觀察者在 方向上觀測，它的長度要縮短，速度越快，縮得越 . ④物體質(zhì)量隨速度的 而增大.,不同時,靜止,運動,靜止,運動,運動,短,增加,答案,即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)牛頓運動定律適用于任何參考系.( ) (2)經(jīng)典時空觀認(rèn)為時間間隔是絕對的.( ) (3)經(jīng)典時空觀認(rèn)為物體的質(zhì)量是絕對的.( ) (4)不論是宏觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學(xué)和相對論都是適用的.( ),,√,√,,2.(多選)下列服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是 A.自行車、汽車、火車、飛機等交通工具的運動 B.發(fā)射

5、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船 C.物體運動的速率接近于真空中的光速 D.能量的不連續(xù)現(xiàn)象,√,答案,解析,解析 經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運動的物體，所以A、B正確，C錯誤； 能量的不連續(xù)現(xiàn)象不適合用經(jīng)典力學(xué)來解釋，所以選項D錯誤.,√,重點探究,如圖1甲，質(zhì)子束被加速到接近光速；如圖乙，中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體.請思考： (1)經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律？如何研究質(zhì)子束的運動規(guī)律？,答案 質(zhì)子束的運動屬于高速、微觀范疇，經(jīng)典力學(xué)不再適用，應(yīng)該應(yīng)用狹義相對論、量子力學(xué)進(jìn)行研究.,,一、經(jīng)典力學(xué)與相對論的比較,導(dǎo)學(xué)探究,圖1,答案,(2)經(jīng)典力學(xué)是否適用于中子星的引力規(guī)律？如何研究中子

6、星的引力規(guī)律？,答案 中子星的引力規(guī)律屬于引力范疇，經(jīng)典力學(xué)不再適用，應(yīng)該應(yīng)用廣義相對論進(jìn)行研究.,答案,1.區(qū)別：,知識深化,2.聯(lián)系： (1)當(dāng)物體的運動速度遠(yuǎn)小于光速時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別. (2)相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對論在一定條件下的特殊情形.,例1 下列說法正確的是 A.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變，在狹義相對論中， 物體的質(zhì)量也不隨運動狀態(tài)而改變 B.狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是完全不同相互矛盾的兩個理論 C.物體高速運動時，物體的運動服從狹義相對論，在低速運動時，物體 的運動服從牛頓運動定律 D.以上說法都是錯誤的,答案,解析,√

7、,解析 在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體運動速度的增大而增大，選項A錯誤； 狹義相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在一定條件下的特殊情形，選項B錯誤； 經(jīng)典力學(xué)適用于低速運動的物體，狹義相對論闡述物體在以接近光速的速度運動時所遵循的規(guī)律，選項C正確.,針對訓(xùn)練1 (多選)牛頓運動定律能適用于下列哪些情形 A.研究原子中電子的運動 B.研究“神舟五號”飛船的高速發(fā)射 C.研究地球繞太陽的運動 D.研究飛機從北京飛往紐約的航線,答案,解析,√,√,√,解析 牛頓運動定律只能用于“宏觀低速”的情形，這里的“宏觀”是相對于微觀粒子而言的.這里的“低

8、速”是相對于光速而言的.原子、電子等是微觀粒子，它們的運動不服從牛頓運動定律，A錯誤，B、C、D中各項運動雖然是“高速”，但相對于光速來說，卻是微不足道的，完全可以用牛頓運動定律研究其規(guī)律，B、C、D正確.,地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度是3104 m/s；如圖2所示， 設(shè)在美國伊利諾伊州費米實驗室的圓形粒子加速器可以把電子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度.請思考： (1)地球的公轉(zhuǎn)速度在狹義相對論中屬于低速還是高速？被加速器加速后的電子的速度呢？,答案,,二、相對論幾個效應(yīng)的理解,導(dǎo)學(xué)探究,圖2,答案 狹義相對論的高速是可以與光速相比較的速度，所以地球的公轉(zhuǎn)速度屬于低速，加速后的電

9、子速度屬于高速.,(2)加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量增大了還是減小了？,答案,答案 物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，所以加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量大了.,1.兩個基本原理： (1)相對性原理：所有物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式，表明在任何慣性系中研究某個物體的某一運動過程，其運動規(guī)律形式不變. (2)光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣，表明了經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的不同；比較如下：,知識深化,2.相對論時空觀的內(nèi)容：認(rèn)為時間和空間是相互聯(lián)系、相互影響的，并且與物質(zhì)的存在及運動有關(guān). (1)時間延緩效應(yīng)：在相對于地面以速度v勻速運動的參考系內(nèi)，測

10、得該參考系中某一事件所經(jīng)歷的時間為Δt′，則在地面上測得該事件所經(jīng)歷的時間為：Δt＝ . 由于vΔt′.即用同樣標(biāo)準(zhǔn)的鐘，在靜止參考系中測得的時間比在運動參考系中測得的時間長，好比是運動的鐘走“慢”了. 當(dāng)速度v?c時，Δt＝Δt′，這就回到了經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論——時間與物體的運動狀態(tài)無關(guān).當(dāng)v＝0.999 8c時，Δt＝50Δt′，時間將延緩50倍.,(2)長度收縮效應(yīng)：一把尺子，在相對于它靜止的參考系xOy中測得其長度為l(稱為靜止長度)，如圖3所示.當(dāng)該尺子相對另一參考系x′O′y′(如地面)沿尺子長度方向以速度v運動時，在該參考系x′O′y′(如地面)中測得尺子長度為l′＝l

11、 .,圖3,由于v

12、，有三個完全相同的時鐘，時鐘A放在地面上，時鐘B、C分別放在兩個火箭上，兩個火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB

13、經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題；只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子，以下說法正確的是 A.隨著認(rèn)識的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時的理論 B.人們對客觀事物的具體認(rèn)識在廣度上是有局限性的 C.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律 D.人們應(yīng)當(dāng)不斷拓展認(rèn)識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律,答案,解析,4,√,√,√,解析 人們對客觀世界的認(rèn)識要受到所處的時代的客觀條件和科學(xué)水平的制約，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人們只有不斷拓展自己的認(rèn)識，才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律；新的科學(xué)的誕生并不意味著對原來科學(xué)的全盤否定，只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的

14、科學(xué)在一定條件下的特殊情形.,1,2,3,4,2.(經(jīng)典時空觀)(多選)下列說法中哪些屬于經(jīng)典時空觀的觀點 A.世界的過去、現(xiàn)在和將來都只有量的變化，而不會發(fā)生質(zhì)的變化 B.時間和空間不依賴人們的意識而存在 C.時間和空間是絕對的 D.時間和空間是緊密聯(lián)系、不可分割的,答案,解析,1,2,3,4,√,√,√,解析 經(jīng)典時空觀認(rèn)為時間和空間都是與外界事物無關(guān)的、絕對的，選項A、B、C屬于經(jīng)典時空觀； 選項D屬于相對論時空觀.,3.(相對論效應(yīng)的理解)如圖5所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀察者測得A、C兩鐵塔被

15、照亮的順序是 A.同時被照亮 B.A先被照亮 C.C先被照亮 D.無法判斷,√,答案,1,2,3,4,圖5,解析,解析 列車上的觀察者看到的是由B發(fā)出后經(jīng)過A和C反射的光，由于列車在這段時間內(nèi)向C運動，靠近C而遠(yuǎn)離A，所以C的反射光先到達(dá)列車上的觀察者，觀察者看到C先被照亮，故只有C正確.,4.(狹義相對論的應(yīng)用)如圖6所示，強強乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強強向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為 A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c,圖6,解析 由狹義相對論的光速不變原理知，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，可知D正確，A、B、C錯誤.,答案,解析,1,2,3,4,√,