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背景图ppt课件

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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背景图ppt课件，共22页。PPT课件主要包含了学习目录，新知导入，新知探究，爱因斯坦的假设，时间间隔的相对性，长度的相对性，经典力学的发展过程，亚里士多德，胡克哈雷等，开普勒等内容，欢迎下载使用。

经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。通过前面的学习，我们知道从天体的运动到地面上的各种物体的运动，从大气的流动到地壳的变动，所有这些都服从经典力学规律。那么，是不是任何情境下都遵从经典力学的规律呢？
在牛顿力学时空观里，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。所以不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物体的时间、长度、质量等等的测量结果肯定是一样的。
1、牛顿力学时空观时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。
思考1：若河中的水以相对于岸的速度 v水岸流动，河中的船以相对于水的速度 v船水顺流而下，则船相对于岸的速度v船岸如何表示？
v船岸＝ v船水＋ v水岸
思考2：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否为1.2c？
问题的答案似乎应为 1.2c，然而，事实并非如此！因为经典力学不再适用。经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，要解决这一问题就需要用到相对论时空观。
1.牛顿力学与电磁波理论遇到了怎样的矛盾和冲突
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.
(1)时间延缓效应:在相对运动的参考系中观测事件变化过程的时间间隔变大了。
（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。
如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。 ——牛顿
亚里士多德：经验主义：必须有力作用在物体上物体才能运动
伽利略：理想实验（斜面）：物体保持运动不需要力维持
笛卡尔：如果运动中物体没受到力，将以同一速度沿以直线运动。
牛顿：牛顿定律（惯性定律，加速度定律，作用反作用定律）
牛顿解决椭圆并延伸到万物间有力
第谷：20年精心观测数据
开普勒研究第谷数据得三个定律
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.
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.
相对论、量子力学和经典力学的关系：
互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。
例1.爱因斯坦于1905年在德国《物理年鉴》发表了论文《论动体的电动力学》，论文首先提出狭义相对论。根据狭义相对论，下列说法正确的是（　　）A．真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的B．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变短C．质量的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关D．狭义相对论彻底推翻了牛顿的经典物理学
例2．关于相对论时空观与牛顿力学，下列说法正确的是（　　）A．大到天体，小到微观粒子，牛顿力学均适用B．相对论与量子力学的出现，否定了牛顿力学的成就C．相对论时空观认为，物体的长度和质量会随着物体的速度不同而不同D．当物体的速度远小于光速时，相对论和牛顿力学仍有很大的区别
例3．用相对论时空观的观点判断，下列说法正确的是（　　）A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员看到的时钟却是准确的C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄D．当物体运动的速度v<

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