5/5第5節(jié)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性(強(qiáng)基課逐點(diǎn)理清物理觀念)課標(biāo)要求層級(jí)達(dá)標(biāo)1.知道牛頓力學(xué)的局限性,體會(huì)人類對(duì)自然界的探索是不斷深入的。2.初步了解相對(duì)論時(shí)空觀。學(xué)考層級(jí)1.知道牛頓力學(xué)只適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)。2.知道相對(duì)論、量子力學(xué)有助于人類認(rèn)識(shí)高速、微觀領(lǐng)域。3.知道愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè)。4.知道時(shí)間延緩效應(yīng)和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)。選考層級(jí)1.了解愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè),知道牛頓力學(xué)的局限性。2.能對(duì)時(shí)間延緩效應(yīng)和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行分析。逐點(diǎn)清(一)相對(duì)論時(shí)空觀[多維度理解]1.電磁波與光速英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)電磁場(chǎng)理論預(yù)言了的存在,并證明電磁波的傳播速度等于。1887年的邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)以及其他一些實(shí)驗(yàn)表明:在不同的參考系中,光的傳播速度都是的。

2.絕對(duì)時(shí)空觀:時(shí)間與空間都是獨(dú)立于物體及其而存在的,也叫牛頓力學(xué)時(shí)空觀。

3.愛(ài)因斯坦的假設(shè)(1)在不同的慣性參考系中,物理規(guī)律的形式都是的。

(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是的。

4.慣性系和非慣性系(1)牛頓運(yùn)動(dòng)定律能夠成立的參考系為慣性系,相對(duì)于這個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系。(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系稱為非慣性系。5.時(shí)間延緩效應(yīng):Δt=。

6.長(zhǎng)度收縮效應(yīng):l=。

7.相對(duì)論時(shí)空觀:運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)和物理過(guò)程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的有關(guān)。

8.相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典力學(xué)的比較項(xiàng)目經(jīng)典力學(xué)相對(duì)論時(shí)空觀“同時(shí)”的相對(duì)性如果兩個(gè)事件在一個(gè)參考系中是同時(shí)的,在另一個(gè)參考系中一定也是同時(shí)的在一個(gè)參考系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件,在另一個(gè)參考系中不一定是同時(shí)的時(shí)間間隔的相對(duì)性某兩個(gè)事件,在不同的慣性參考系中觀察,它們的時(shí)間間隔總是相同的某兩個(gè)事件,在不同的慣性參考系中觀察,它們的時(shí)間間隔是不相同的長(zhǎng)度的相對(duì)性一根桿的長(zhǎng)度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同“長(zhǎng)度”也具有相對(duì)性,一根沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿,其長(zhǎng)度總比靜止時(shí)的小[全方位練明]1.1905年愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論,狹義相對(duì)論的出發(fā)點(diǎn)是以兩條基本假設(shè)為前提的,這兩條基本假設(shè)是()A.同時(shí)的絕對(duì)性與同時(shí)的相對(duì)性B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢與運(yùn)動(dòng)的尺子縮短C.時(shí)間間隔的絕對(duì)性與空間距離的絕對(duì)性D.相對(duì)性原理與光速不變?cè)?.(2023·廣東1月學(xué)考)地面上的觀察者測(cè)得真空中的光速為v1,在勻速直線運(yùn)動(dòng)的列車內(nèi),觀察者測(cè)得真空中的光速為v2,根據(jù)狹義相對(duì)論,下列判斷正確的是()A.v1>v2 B.v1<v2C.v1=v2 D.無(wú)法確定3.(2024·武漢高一檢測(cè))假設(shè)地面上有一火車以接近光速的速度運(yùn)行,其內(nèi)站立著一個(gè)中等身材的人,站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?觀察的結(jié)果是()A.這個(gè)人是一個(gè)矮胖子B.這個(gè)人是一個(gè)瘦高個(gè)子C.這個(gè)人矮但不胖D.這個(gè)人瘦但不高4.(多選)用相對(duì)論的觀點(diǎn)判斷下列說(shuō)法正確的是()A.時(shí)間和空間都是絕對(duì)的,在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長(zhǎng)度都不會(huì)改變B.在地面上的人看來(lái),以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變快,但飛船中的航天員卻認(rèn)為時(shí)鐘是準(zhǔn)確的C.在地面上的人看來(lái),以10km/s的速度垂直地面向上運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變短,而飛船中的航天員卻感覺(jué)地面上的人看起來(lái)比飛船中的人扁一些D.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度v遠(yuǎn)小于c時(shí),長(zhǎng)度收縮效應(yīng)和時(shí)間延緩效應(yīng)都可以忽略不計(jì)逐點(diǎn)清(二)牛頓力學(xué)的成就與局限性[多維度理解]1.牛頓力學(xué)的成就:牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是,的建立與應(yīng)用更是確立了人們對(duì)牛頓力學(xué)的尊敬。從地面上物體的運(yùn)動(dòng)到天體的運(yùn)動(dòng),都服從的規(guī)律。

2.牛頓力學(xué)的局限性電子、質(zhì)子、中子等,它們不僅具有粒子性,同時(shí)還具有,它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用牛頓力學(xué)來(lái)說(shuō)明。

3.牛頓力學(xué)的適用范圍只適用于低速運(yùn)動(dòng),不適用于高速運(yùn)動(dòng);只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。4.低速與高速的理解(1)低速:通常所見(jiàn)物體的運(yùn)動(dòng),如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體皆為低速運(yùn)動(dòng)物體。(2)高速:有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近,這樣的速度稱為高速。5.牛頓力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的比較牛頓力學(xué)(經(jīng)典力學(xué))相對(duì)論、量子力學(xué)區(qū)別(1)牛頓力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體(2)牛頓力學(xué)適用于宏觀世界(3)牛頓力學(xué)在弱引力的情況下與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好(1)相對(duì)論闡述物體在以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律(2)量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(3)相對(duì)論能夠解釋強(qiáng)引力情況下的作用規(guī)律聯(lián)系(1)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí),相對(duì)論物理學(xué)與牛頓物理學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別(2)當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即普朗克常量h可以忽略不計(jì)時(shí),量子力學(xué)和牛頓力學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別(3)相對(duì)論和量子力學(xué)并沒(méi)有否定牛頓力學(xué),牛頓力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形[全方位練明]1.判斷下列說(shuō)法是否正確。(1)火車提速后,有關(guān)速度問(wèn)題不能用牛頓力學(xué)來(lái)處理。()(2)宏觀物體在低速運(yùn)動(dòng)時(shí),相對(duì)論與經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論是一致的。()(3)在牛頓力學(xué)的適用范圍內(nèi),運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘和靜止的時(shí)鐘快慢相同。()(4)電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能用牛頓力學(xué)來(lái)解釋。()2.經(jīng)典力學(xué)只適用于“宏觀世界”,這里的“宏觀世界”是指()A.行星、恒星、星系等巨大的物質(zhì)領(lǐng)域B.地球表面上的物質(zhì)世界C.人眼能看到的物質(zhì)世界D.不涉及分子、原子、電子等微觀粒子的物質(zhì)世界3.(多選)來(lái)自中國(guó)的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”從太空發(fā)出兩道紅色的光,射向青海德令哈站與千公里外的云南麗江高美古站,首次實(shí)現(xiàn)人類歷史上第一次距離達(dá)“千公里級(jí)”的量子密鑰分發(fā)。下列說(shuō)法正確的是()A.牛頓力學(xué)適用于描述“墨子號(hào)”繞地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B.牛頓力學(xué)適用于描述光子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律C.量子力學(xué)可以描述“墨子號(hào)”發(fā)出的“兩道紅色的光”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律D.量子力學(xué)的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明牛頓力學(xué)已失去了實(shí)用價(jià)值課下請(qǐng)完成階段質(zhì)量檢測(cè)(三)第5節(jié)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性逐點(diǎn)清(一)[多維度理解]1．電磁波光速c一樣2.運(yùn)動(dòng)3.(1)相同(2)相同5.eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))6.l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)7.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[全方位練明]1．選D狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)是相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，故D正確。2．選C根據(jù)狹義相對(duì)論光速不變?cè)?，光在真空中總是以確定的速度傳播，速度的大小同光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和觀察者所處的慣性系無(wú)關(guān)，可知v1＝v2。故選C。3．選D取路旁的人為慣性參考系，車上的人相對(duì)于路旁的人高速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，人在運(yùn)動(dòng)方向上將變窄，但在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有發(fā)生變化，所以這個(gè)人瘦但不高，故D正確。4．選CD根據(jù)相對(duì)論可知，時(shí)間和空間都是相對(duì)的，沒(méi)有絕對(duì)準(zhǔn)確的時(shí)間和空間，A錯(cuò)誤；由Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v2,c2)))知，在地面上看以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，B錯(cuò)誤；由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))可知在地面上的人看來(lái)，以10km/s的速度垂直地面向上運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變短，而飛船中的航天員卻感覺(jué)地面上的人看起來(lái)比飛船中的人扁一些，C正確；由時(shí)間延緩效應(yīng)公式和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)公式可知，當(dāng)v遠(yuǎn)小于c時(shí)，時(shí)間延緩效應(yīng)和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)都可以忽略不計(jì)，D正確。逐點(diǎn)清(二)[多維度理解]1．牛頓運(yùn)動(dòng)定律萬(wàn)有引力定律牛頓力學(xué)2.微觀粒子波動(dòng)性[全方位練明]1．(1)×(2)√(3)√(4)√2．選D前三個(gè)選項(xiàng)說(shuō)的都屬于“宏觀世界”，但都很片面，沒(méi)有D選項(xiàng)描述的全面，故選D。3．選AC牛頓力學(xué)可以用來(lái)描述宏觀低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，故牛頓力學(xué)適用于描述“墨子號(hào)”繞地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，故A正