高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步第一节 牛顿力学的成就与局限性优秀ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步第一节 牛顿力学的成就与局限性优秀ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，弱引力，相对论时空观，宇宙起源和演化，大爆炸理论，宇宙微波背景辐射，引力波，广义相对论，课堂·重难探究，宇宙的起源与演化等内容，欢迎下载使用。

1．牛顿力学的成就(1)实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合．(2)确定了自然科学理论应有的基本特征．(3)将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支，形成了完整的经典力学体系．
牛顿力学的成就与局限性
2．牛顿力学的局限性和适用范围(1)牛顿力学只适用于________运动，不适用于高速运动．(2)只适用于________世界，不适用于微观世界．(3)只适用于________情况，不适用于强引力情况．
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，可以用牛顿运动定律和运动学公式B．研究电子的运动可用牛顿运动定律和运动学公式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运动定律来解决，电子的运动则不能用牛顿运动定律来解决，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．
1．绝对时空观(1)________的绝对性．(2)________间隔的绝对性．(3)________距离的绝对性．(4)________、________和________这三者都与参考系的运动无关．
2．相对论时空观(1)相对性原理：在所有的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)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．
(3)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Δt，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′＝_________.(4)长度收缩效应：与杆相对静止的人测得杆长为l，沿着杆的方向以v相对杆运动的人测得杆长为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．
1．两种近现代宇宙模型(1)静态宇宙模型——由弯曲空间构成，没有边界、没有中心，但在整体上是有限的、静态的宇宙．(2)动态宇宙模型——宇宙中的物质从宏观大尺度来说分布是均匀的，从各方向看都是一样的，并且随着时间的变化，宇宙在不断________．2．宇宙膨胀模型的两种对立的理论：稳恒态宇宙模型和________________．
3．1929年，美国天文学家________通过观测发现遥远的星系在彼此远离，这为动态宇宙模型观点提供了有力的证据．4．1964年，美国无线电工程师彭齐亚斯和威尔逊发现了__________________，对大爆炸理论提供了有力的证据．5．2016年，激光干涉引力波天文台科学合作组织(LIGO)宣布探测到________，打开了宇宙研究的新窗口，同时也再次印证了爱因斯坦的____________．6．一般认为，我们所居住的太阳系大约形成于________年前．
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1　(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明(　　)A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的C．不同领域的事物各有其本质与规律D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
【答案】BCD　【解析】人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律．新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．
变式1　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，不适应微观粒子，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，有各自适用范围，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．
例2　一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．
在日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________.若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________(填“快”或“慢”)了．【答案】2.5 s　远小于光速c　慢
【解析】通过分析题中图像，当相对速度为0.6c时，时钟的频率为0.4 Hz，其周期为2.5 s．时钟变慢效应只有当相对速度比较大时，才有明显的相对论效应．人类生活在低速宏观世界中，很难观察到爱因斯坦的相对论效应．无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度太慢．
变式2　(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，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．
例3　关于宇宙和恒星的演化，下列说法正确的是(　　)A．宇宙已经停止演化B．恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定C．恒星最终都会演化为黑洞D．恒星最终演化为中子星
【答案】B　【解析】目前宇宙的演化仍在进行，A错误．恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定，B正确．根据最终质量的不同恒星最终演化为白矮星或中子星或黑洞，C、D错误．
【答案】29.3 km　
1．牛顿定律的适用范围是(　　)A．宏观物体、低速运动　　　　B．微观物体、低速运动C．宏观物体、高速运动　　　　D．微观物体、高速运动【答案】A　【解析】牛顿定律仅适用于宏观、低速物体的运动．这是牛顿定律的局限性．故A正确．
2．关于宇宙起源，根据大多数宇宙科学家的认定，你认为下列说法正确的是(　　)①宇宙诞生于距今约137亿年的一次大爆炸②大爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间③大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降④宇宙温度下降至一定程度，逐步形成超星系团、星系团、星系及恒星、行星等．A．①②③　　　　　B．①③④C．②④　　　　D．①②③④
【答案】D　【解析】关于宇宙的起源，人类现在认同“大爆炸”理论；该理论认为，宇宙在最开始时是炽热的“原始火球”，距今约137亿年前，原始火球发生了大爆炸；大爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间和空间；宇宙空间在膨胀中，温度相应下降，最终当温度达到一定程度时，形成了现在的超星系团、星系团、星系及恒星、行星等，故以上说法均正确．
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，物体的运动适用经典力学C．经典力学适用于宏观物体的运动，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．