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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19页。PPT课件主要包含了环节二相对论时空观，时间延缓效应，长度收缩效应，环节四课堂小结，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
为什么墨菲的爸爸比墨菲还要年轻?该用什么知识解释这种神奇的现象呢?
环节一：绝对时空观与光速不变实验的矛盾
在高铁运行的过程中，高铁上的乘客观察到的时间、长度与地面上的观察者观察到的相同吗? 时间和空间都不会因为物体运动而改变的观念是什么?
时间和空间都是独立于物体及其运动而存在的，所以高铁上的乘客和地面上观察者观察到的结果是相同的，这种时空观叫绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。
飞船以0.2c 的速度进行星际航行，若此时飞船向正前方的某一星球发射一束激光。星球上的观察者测量到的激光的速度是多少? 判断的依据是什么? 是否与我们已有的知识相矛盾?
由运动的合成知识可以知道，星球上的观察者测量到的激光速度是1.2c。但这与我们之前知道的光速c是自然界最快的速度矛盾了。
电磁波的传播速度是c，有指明这个速度是相对于哪个参考系的吗? 没有指明说明了什么?
对于任何参考系光速都是c。
以自身为参考系，火车是运动的吗?相对于火车，闪光是否同时到达前壁和后壁?
以自身为参考系，火车就是相对静止的，向前、向后的闪光运动速度相同，运动的距离也相同，所以运动时间也相同，会同时到达前壁和后壁。
以地面为参考系，光刚从光源发出时，前壁和后壁与光源的距离是否相等? 经过Δt时间后，前壁和后壁与光发出时的位置的距离还相等吗? 为什么? 根据光速不变原理，光到达前壁的时间与光到达后壁的时间还相等吗?
相同的过程，在相对静止的参考系中观察是同时发生的，但在相对运动的参考系中观察的结果却是不同时的。可见，“同时”是相对的。
假设前壁和后壁之间的距离(车长)是2L，你能导出时间差的关系吗?
ct1=vt1+Lct2=L-vt2
如果与杆相对静止的人测得杆的长度为l0，沿着杆的方向，以速度v相对于杆运动的人测得杆的长度为l，那么两者之间的关系为
科学家发现μ子以0.99c 甚至更高的速度飞行，根据经典理论可计算每秒到达地球的μ子数，这个数值小于实际观察到的μ子数。请你分析其中的缘由。
根据相对论的时间延缓效应，在地面进行观察时，μ子运动速度是0.99c，所以μ子的平均寿命会变长，运动距离也会变大，因此在地面上测量到的数量会更多。
环节三：牛顿力学的局限性
相对论提出后，牛顿力学是否还有价值? 它的适用条件是什么?
在低速、宏观、弱引力的情形下，牛顿力学仍然成立。
经典力学是经过实验检验的，不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中。
本节课我们一起认识了光速不变的含义和爱因斯坦的两个假设，认识到时间、空间和运动是紧密联系的，时间和空间的这种性质就叫作时空的相对性。相对论对人的观念和思维产生了深刻的影响，在科学史上是革命性的大事件。那么，通过本节课的学习，你的认识中有了哪些巨大转变?
1.关于物理学史，下列说法中正确的是 （ ） A.伽利略创立了一套对近代科学发展极为有益的科学方法， 这些方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐 地结合起来 B.日常生活中，我们察觉不出桌子、西瓜、人体是互相吸引 的，因此万有引力定律不成立 C.“时间延缓效应”和“长度收缩效应”与牛顿力学的结论 并不相同，因此相对论的提出否定了牛顿力学 D.牛顿整理了开普勒的观测数据之后，发现行星运动的规律
3.π介子是不稳定粒子，在静止参考系中，它的寿命约为2.55×10-8 s，如果一个π介子相对于实验室的速率为0.6c。 （1）在实验室中测得它的寿命是多少? （2）它在其寿命时间内，在实验室中测得它的运动距离是多少?
为什么墨菲的爸爸比墨菲还要年轻?该用什么知识解释这种神奇的现象呢?
环节一：绝对时空观与光速不变实验的矛盾
在高铁运行的过程中，高铁上的乘客观察到的时间、长度与地面上的观察者观察到的相同吗? 时间和空间都不会因为物体运动而改变的观念是什么?
时间和空间都是独立于物体及其运动而存在的，所以高铁上的乘客和地面上观察者观察到的结果是相同的，这种时空观叫绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。
飞船以0.2c 的速度进行星际航行，若此时飞船向正前方的某一星球发射一束激光。星球上的观察者测量到的激光的速度是多少? 判断的依据是什么? 是否与我们已有的知识相矛盾?
由运动的合成知识可以知道，星球上的观察者测量到的激光速度是1.2c。但这与我们之前知道的光速c是自然界最快的速度矛盾了。
电磁波的传播速度是c，有指明这个速度是相对于哪个参考系的吗? 没有指明说明了什么?
对于任何参考系光速都是c。
以自身为参考系，火车是运动的吗?相对于火车，闪光是否同时到达前壁和后壁?
以自身为参考系，火车就是相对静止的，向前、向后的闪光运动速度相同，运动的距离也相同，所以运动时间也相同，会同时到达前壁和后壁。
以地面为参考系，光刚从光源发出时，前壁和后壁与光源的距离是否相等? 经过Δt时间后，前壁和后壁与光发出时的位置的距离还相等吗? 为什么? 根据光速不变原理，光到达前壁的时间与光到达后壁的时间还相等吗?
相同的过程，在相对静止的参考系中观察是同时发生的，但在相对运动的参考系中观察的结果却是不同时的。可见，“同时”是相对的。
假设前壁和后壁之间的距离(车长)是2L，你能导出时间差的关系吗?
ct1=vt1+Lct2=L-vt2
如果与杆相对静止的人测得杆的长度为l0，沿着杆的方向，以速度v相对于杆运动的人测得杆的长度为l，那么两者之间的关系为
科学家发现μ子以0.99c 甚至更高的速度飞行，根据经典理论可计算每秒到达地球的μ子数，这个数值小于实际观察到的μ子数。请你分析其中的缘由。
根据相对论的时间延缓效应，在地面进行观察时，μ子运动速度是0.99c，所以μ子的平均寿命会变长，运动距离也会变大，因此在地面上测量到的数量会更多。
环节三：牛顿力学的局限性
相对论提出后，牛顿力学是否还有价值? 它的适用条件是什么?
在低速、宏观、弱引力的情形下，牛顿力学仍然成立。
经典力学是经过实验检验的，不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中。
本节课我们一起认识了光速不变的含义和爱因斯坦的两个假设，认识到时间、空间和运动是紧密联系的，时间和空间的这种性质就叫作时空的相对性。相对论对人的观念和思维产生了深刻的影响，在科学史上是革命性的大事件。那么，通过本节课的学习，你的认识中有了哪些巨大转变?
1.关于物理学史，下列说法中正确的是 （ ） A.伽利略创立了一套对近代科学发展极为有益的科学方法， 这些方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐 地结合起来 B.日常生活中，我们察觉不出桌子、西瓜、人体是互相吸引 的，因此万有引力定律不成立 C.“时间延缓效应”和“长度收缩效应”与牛顿力学的结论 并不相同，因此相对论的提出否定了牛顿力学 D.牛顿整理了开普勒的观测数据之后，发现行星运动的规律
3.π介子是不稳定粒子，在静止参考系中，它的寿命约为2.55×10-8 s，如果一个π介子相对于实验室的速率为0.6c。 （1）在实验室中测得它的寿命是多少? （2）它在其寿命时间内，在实验室中测得它的运动距离是多少?
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