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人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性备课课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性备课课件ppt，共23页。PPT课件主要包含了思考与讨论，新课引入，物理学人物，爱因斯坦，绝对时空观，相对论时空观，新课讲授，迈克耳孙，爱因斯坦的假设，时间的延缓效应等内容，欢迎下载使用。
设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？
自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。
1.空间和时间都独立于物体及其运动而存在。2.时间和空间是两个独立的观念,彼此间没有联系。3.通俗地说就是时间、长度和质量这三者都与参考系的选取无关。
1.牛顿力学与电磁波理论遇到了怎样的矛盾和冲突
英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速。
1887年迈克耳孙——莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。
按照绝对时空观,光的传播速度与参考系的选取有关,而实验测得光的传播速度与参考系的选取无关,二者有矛盾.
(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。
如果你接受了爱因斯坦的两个假设，假设一列火车沿平直轨道飞快的地匀速行驶，车厢中央的光源发出了一个闪光，那么在车上的人和在车下的人，看到闪光照到车厢前壁和后壁这两个时间是否都是同时发生的呢？
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，那么两者之间存在怎样的关系？
（1）长度收缩效应:一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度变小。
1.牛顿力学的成就： 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定了人们对牛顿力学的尊敬.在宏观物体做低速运动的广阔领域,牛顿力学与实际相符合,显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力.
二、牛顿力学的成就与局限性
2.牛顿力学的局限性:(1)微观世界:电子、质子、中子等微观粒子,发现它们不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。(2)牛顿力学只适用于低速运动,不适用于高速运动。
3.相对论和量子力学与牛顿力学的关系： 当物体的运动速度远小于光速c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h可以忽略不计时,量子力学和牛顿力学的结论没有区别.相对论和量子力学都没有否定牛顿力学,只是认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形.
1．美国科学家于2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”。相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。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
【答案】B【详解】AB．牛顿力学适用于低速运动、宏观物体，A错误，B正确；C．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；D．虽然相对论、量子论的提出，但经典力学仍是有一定的价值。对于低速、宏观的物体经典力学仍然适用，D错误。故选B。
2．有两个惯性参考系1和2，相向做匀速直线运动，下列叙述正确的是（ ）A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了
【答案】D【详解】时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间，v为相对运动速度，Δt为观察的参考系中经历的时间，Δτ为被观察的参考系中所经历的时间，也即固有时间。根据时间延缓效应公式可知，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了。
3．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（ ）A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断
【答案】C【详解】列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮。故选C。
4．关于牛顿力学理论，下列说法正确的是（ ）A．牛顿力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础B．牛顿力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的C．牛顿力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的方法体系D．当物体运动速度很大（v→c）时，牛顿力学理论所得的结果与实验结果相符合
设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？
自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。
1.空间和时间都独立于物体及其运动而存在。2.时间和空间是两个独立的观念,彼此间没有联系。3.通俗地说就是时间、长度和质量这三者都与参考系的选取无关。
1.牛顿力学与电磁波理论遇到了怎样的矛盾和冲突
英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速。
1887年迈克耳孙——莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。
按照绝对时空观,光的传播速度与参考系的选取有关,而实验测得光的传播速度与参考系的选取无关,二者有矛盾.
(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。
如果你接受了爱因斯坦的两个假设，假设一列火车沿平直轨道飞快的地匀速行驶，车厢中央的光源发出了一个闪光，那么在车上的人和在车下的人，看到闪光照到车厢前壁和后壁这两个时间是否都是同时发生的呢？
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，那么两者之间存在怎样的关系？
（1）长度收缩效应:一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度变小。
1.牛顿力学的成就： 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定了人们对牛顿力学的尊敬.在宏观物体做低速运动的广阔领域,牛顿力学与实际相符合,显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力.
二、牛顿力学的成就与局限性
2.牛顿力学的局限性:(1)微观世界:电子、质子、中子等微观粒子,发现它们不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。(2)牛顿力学只适用于低速运动,不适用于高速运动。
3.相对论和量子力学与牛顿力学的关系： 当物体的运动速度远小于光速c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h可以忽略不计时,量子力学和牛顿力学的结论没有区别.相对论和量子力学都没有否定牛顿力学,只是认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形.
1．美国科学家于2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”。相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。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
【答案】B【详解】AB．牛顿力学适用于低速运动、宏观物体，A错误，B正确；C．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；D．虽然相对论、量子论的提出，但经典力学仍是有一定的价值。对于低速、宏观的物体经典力学仍然适用，D错误。故选B。
2．有两个惯性参考系1和2，相向做匀速直线运动，下列叙述正确的是（ ）A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了
【答案】D【详解】时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间，v为相对运动速度，Δt为观察的参考系中经历的时间，Δτ为被观察的参考系中所经历的时间，也即固有时间。根据时间延缓效应公式可知，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了。
3．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（ ）A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断
【答案】C【详解】列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮。故选C。
4．关于牛顿力学理论，下列说法正确的是（ ）A．牛顿力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础B．牛顿力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的C．牛顿力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的方法体系D．当物体运动速度很大（v→c）时，牛顿力学理论所得的结果与实验结果相符合
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