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精品ppt课件

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1.感受牛顿力学在高速世界与事实的矛盾,知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。知道相对论、量子论有助于人类认识高速、微观领域。(物理观念)2.知道爱因斯坦狭义相对论的基本假设,知道长度相对性和时间间隔相对性的表达式。 (科学思维)3.了解宇宙起源的大爆炸理论,知道科学真理是相对的。(物理观念)
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一、相对论时空观1.爱因斯坦假设　(1)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　　　　在不同的惯性参考系中大小都是　　　　的。 
牛顿运动定律成立的参考系
2.时间延缓效应如果相对于地面以v运动的　　　　　　　　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
时间进程跟物体的运动状态有关 
3.长度收缩效应如果与杆相对　　　　的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的
空间距离跟物体的运动状态有关 
二、牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的成就从地面上物体的运动到天体的运动,从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械,从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动,从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从　　　　　的规律。 2.牛顿力学的局限性(1)牛顿力学不适用于　　　　运动。 (2)物理学研究深入到微观世界,发现了电子、质子、中子等微观粒子,而且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　　　　　　　来说明。 
3.牛顿力学的适用范围只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界。
以某种特殊情形被包含在新的理论之中
情境链接日常生活中,我们并没有发现物体的长度随着运动速度发生变化,假设物体以接近光速的速度运动,你认为它的长度变化吗?
提示 根据相对论时空观,物体沿着运动方向上的长度会变短。
教材拓展看教材P67“思考与讨论”,同学们想一下,如果距离地面6 km高空存在某μ子源,产生的μ子以0.99c(c为真空中光速)飞向地面,μ子参考系下观察到离地距离比6 km大还是小?
提示 根据长度收缩效应 ,μ子参考系下观察到离地距离应小于6 km。
易错辨析(1)1887年的迈克耳孙—莫雷实验证实在不同的参考系中,光的传播速度都是一样的。(　　)(2)汽车运动时没发现长度变化,故狭义相对论是错误的。(　　)(3)时间延缓效应是低速的时钟比高速的时钟走得慢。(　　)
解析 汽车的速度相对于光速来说很慢,由 可知,l与l0近似相等,即汽车运动时长度几乎不会改变。
解析 时间延缓效应是指在一个相对于我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程,在我们看来,他所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长。
(4)牛顿力学适用于低速、宏观物体。(　　)(5)相对论时空观否定了牛顿力学时空观。(　　)
解析 牛顿力学是相对论物理学、量子力学在某些条件下的特殊情形,两者都没有否定牛顿力学。
如图所示,高速运行的列车车厢,车顶上有一个反光镜,列车上一个人对着反光镜照射一束光。
列车上的人和地面上的人观察到的光的往返时间是否相同?
探究点一　对相对论中“两假设、两效应”的理解
1.两个假设(1)在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的。也就是说,物理学的定律与惯性系的选择无关。(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。也就是说,不管光源与观察者的相对运动如何,在任一惯性系中的观察者所观测到的真空中的光速都是相等的。
2.两个效应(1)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,观察与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,那么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Δt= ,c为真空中的光速,总有Δt>Δτ。理解:①对同一物理过程经历的时间,在不同的惯性系中观测,测得的结果不同,时间延缓效应是一种观测效应,不是被测过程的节奏变化了。②惯性系速度越大,地面上的人观测到的时间越长。③由于运动是相对的,故在某一参考系中观测另一参考系中发生的物理事件,总会感到时间延缓效应。即惯性系中的人观测地面上发生的事件的时间也延缓。
(2)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,有 ,总有l