高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性多媒体教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性多媒体教学ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，相对论时空观，牛顿力学，课堂·重难探究，答案B，小练·随堂巩固等内容，欢迎下载使用。

1．牛顿力学时空观河水相对岸的速度为v水岸，船相对水的速度为v船水，则船相对岸的速度为__________________．2．相对论时空观(1)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是________的．
v船岸＝v船水＋v水岸
(2)时间延缓效应：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，而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，则Δt＝__________.(3)长度收缩效应：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，则l＝___________.
参考系变化了，光速是否会变化？【答案】不变．
假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，车内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是(　　)A．这个人是一个矮胖子B．这个人是一个瘦高个子C．这个人矮但不胖D．这个人瘦但不高【答案】D【解析】根据长度的相对性，相对运动方向长度减小，垂直于运动方向上的长度不变，所以这个人瘦但不高，D正确．
1．牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到天体的运动，都服从__________的规律．2．牛顿力学的局限性：牛顿力学适用于________、_______的物体而不适用于________、高速的物体．
牛顿力学的成就与局限性
相对论与量子力学否定了牛顿力学吗？【答案】没有．它们各自有适用范围．
(多选)下列说法正确的是(　　)A．研究铅球的运动，可以用牛顿定律和运动学公式B．研究电子的运动可用牛顿定律和运动学公式C．研究电子运动要用狭义相对论原理，研究铅球运动可用牛顿运动定律D．研究铅球和电子的运动都要用牛顿运动定律
【答案】AC【解析】以牛顿运动定律为基础的经典物理学处理低速、宏观物体的运动是相当完美的，但对于高速的微观的运动就无能为力了．显然，铅球的运动可以用牛顿定律来解决，电子的运动则不能用牛顿定律来解决，而要用狭义相对论原理来解决．本题主要考查经典物理学的适用范围，A、C正确．
例1　(2023年肇庆广信中学质检)下列说法中正确的是(　　)A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同
变式1　(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一个相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两个钟的快慢，下列说法正确的有(　　)A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
【答案】AC【解析】由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知，飞船上的人观测到地球上的钟比飞船上慢，地球上的人观测到飞船上的钟比地球上慢，故A、C正确，B、D错误．
(1)由于日常生活中相对速度比较小，和光速相比可以忽略不计，故观察不到明显的相对论效应．(2)时钟变慢效应中的相对速度的大小都是针对光速来说的．
1．经典力学只适用于处理物体的低速运动(v≪c).2．经典力学不适用于微观领域中能量不连续的运动．3．经典力学规律只在惯性参考系中成立——经典力学规律只能用于宏观、低速(与光速相比)的情形，且只在惯性参考系中成立．
经典力学(牛顿力学)的适用范围
例2　(多选)(2023年韶关名校质检)如图甲所示，质子束被加速到接近光速；如图乙所示，中子星是质量、密度非常大的星体．下列说法正确的是(　　)
A．牛顿力学适用于质子束的运动规律B．牛顿力学不适用于质子束的运动规律C．牛顿力学适用于中子星的引力规律D．牛顿力学不适用于中子星的引力规律【答案】BD【解析】牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动规律，不适用于质子束的运动规律，也不适用于中子星的引力规律，B、D正确．
变式2　以下说法正确的是(　　)A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子B．相对论与量子力学否定了经典力学理论C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变D．经典力学理论具有一定的局限性【答案】D
【解析】经典力学理论适应于宏观物体，不适用微观粒子，A错误；相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，B错误；在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，C错误；经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，D正确．
1．(2023年哈尔滨期末)据2023年6月30日消息，包括我国科学家在内的团队找到了宇宙背景引力波的新证据．物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是(　　)A．经典力学能够说明微观粒子的规律性，仍能适用于宏观物体的高速运动问题B．相对论与量子力学的出现否定了经典力学，表示经典力学已失去意义C．经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础D．经典力学在现代广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的
【答案】C【解析】经典力学具有一定的局限性，只能适用于宏观、低速运动的物体，而对于微观、高速运动的物体则不适用，并不具有普遍性，A、D错误；相对论与量子力学的出现并未否定经典力学，而是补充了经典力学的不足，它们并不能替代经典力学的地位，B错误；经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础，C正确．
2．(2023年清远一中月考)若一列火车以接近光速的速度在高速行驶，车上的人用望远镜来观察地面上的一只排球，其观察的结果是(　　)
A．像一只乒乓球(体积变小)，如图甲B．像一只篮球(体积变大)，如图乙C．像一只橄榄球(竖直放置)，如图丙D．像一只橄榄球(水平放置)，如图丁【答案】C【解析】根据狭义相对论，以观察者为参照系，则排球以接近光速的速度反向运动，由长度收缩效应可知，观察者测得排球水平宽度变短，竖直长度不变，因此观察的结果是像一只竖直放置的橄榄球，C正确．
3．(多选)关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法正确的是(　　)A．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论B．在物体高速运动时，物体的运动规律适用狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律C．经典力学适用于宏观物体低速运动，量子力学适用于微观粒子的运动D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
【答案】BC【解析】首先必须知道，经典力学解决低速宏观问题，高速问题应由狭义相对论解决，强引力场问题应由广义相对论解决，微观问题应由量子力学解决．相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，故A、D错误，B、C正确．
4．对于下列运动，经典力学不适用的是(　　)A．粒子以接近光速的速度运动B．汽车在高速公路上快速行驶C．“嫦娥五号”探测器绕月球飞行D．战斗机从“辽宁号”航母上起飞【答案】A
5．下列说法中不正确的是(　　)A．杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．由静止的人来测沿自身长度方向运动的杆的长度，总比杆静止时的长度小C．杆静止时的长度为l0，不管杆如何高速运动，杆的长度均小于l0D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们分别相对静止的两位观察者都会认为对方的杆缩短了
【答案】C【解析】经典物理学家认为，空间是绝对的，杆的长度与观察者相对它是否运动无关，A说法正确，不符合题意；狭义相对论认为，沿杆子方向运动的杆子的长度比它静止时的长度短，B说法正确，不符合题意；当杆运动的方向与杆垂直时，杆的长度不发生变化，故C错误，符合题意；根据相对论时空观的观点，两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们分别相对静止的两位观察者都会认为对方的杆缩短了，故D说法正确，不符合题意．