（2021新人教版）高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行 第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性ppt课件.ppt

1、自然和自自然和自 然的法则然的法则 在黑暗中在黑暗中 隐藏；上隐藏；上 帝说，让帝说，让 牛顿去吧！牛顿去吧！ 于是一切于是一切 都被照亮。都被照亮。 魔鬼说，魔鬼说， 让爱因斯让爱因斯 坦去吧！坦去吧！ 于是一切于是一切 又回到黑又回到黑 暗中暗中 1、知道牛顿运动定律的适用范围。 2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。 3、知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速 度随时间的变化。 学习目标 按照狭义相对论，不仅按照狭义相对论，不仅“同时同时”是相对的，有时候，是相对的，有时候， 甚至事情的先后也都是相对的。举一个例子，一节长甚至事情的先后也都是相对的。举一个例子，一节长

2、 为为10米的列车，米的列车，A在车后部，在车后部，B在车前部。当列车以在车前部。当列车以 0.6c的高速度通过一个站台的时候的高速度通过一个站台的时候,突然站台上的人看突然站台上的人看 到到A先向先向B开枪开枪,过了过了12.5毫微秒毫微秒,B又向又向A发射。因而站发射。因而站 台上的人作证：这场枪战是由台上的人作证：这场枪战是由A挑起的。但是，车上挑起的。但是，车上 的乘客却提供相反的情况，他们说，是的乘客却提供相反的情况，他们说，是B先开枪，过先开枪，过 了了10毫微秒，毫微秒，A才动手。事件是由才动手。事件是由B发动的。发动的。 到底是谁先动手呢？没有绝对的答案。在这到底是谁先动手呢？

3、没有绝对的答案。在这 个具体事件中，谁先谁后是有相对性的。在个具体事件中，谁先谁后是有相对性的。在 列车参考系中，列车参考系中，B先先A后，而在车站参考系中后，而在车站参考系中 则是则是A先先B后。甚至于飞船上的人可能会看到后。甚至于飞船上的人可能会看到 你先把苹果吃了，再看到苹果掉在了地上。你先把苹果吃了，再看到苹果掉在了地上。 （1 1）相对时间）相对时间 狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不 变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者 所见到的）运动速度的加快，时间会变慢。所见到的）运动速度的加快，时间会变慢。 使

4、用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性， 将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很 快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进 行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。 （2 2）相对长度）相对长度 爱尔兰物理学家佛兹杰拉德爱尔兰物理学家佛兹杰拉德(18511901)(18511901)提提 出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），出，物质会在运动的方向上收缩（缩小）， 这意味着根据一个静止观察者的观点，一枚这意味着根据一个静止观察者的观点，一枚 以

5、接近光线运行的火箭所表现出的长度会比以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比 它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没 有什么两样有什么两样。 爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时， 其长度将会缩短为零。其长度将会缩短为零。 五、从宏观到微观五、从宏观到微观 19世纪末世纪末-20世纪初，深入到微观领域，发世纪初，深入到微观领域，发 现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒 子性，同时还具有波动性，很多情况下经典子性，同时还具有波动性，很多情况下经典 力学说明不了。力学说明不了。 爱因斯坦提

6、出的光子的概念，认为光既是电磁波，爱因斯坦提出的光子的概念，认为光既是电磁波， 又是一份一份传播的又是一份一份传播的 原子中的电子只能在分立的特定轨道上运动，原子中的电子只能在分立的特定轨道上运动， 只有从一个轨道跳跃到另一个轨道。中间不连只有从一个轨道跳跃到另一个轨道。中间不连 续。续。 任何物体都具有波动性，你坐在任何物体都具有波动性，你坐在 椅子上，你是波动的，有波长。椅子上，你是波动的，有波长。 物体的位置是不确定的，只能用几率来反映物体的位置是不确定的，只能用几率来反映 六、从六、从弱引力到强引力弱引力到强引力 1.1.物体物体间的万有引力是弱引力，间的万有引力是弱引力， 经典力学适

7、用经典力学适用 2.天体半径减小到一定程度时天体半径减小到一定程度时(太阳的引太阳的引 力半径为力半径为3 km，地球的引力半径为，地球的引力半径为1 m, 如白矮星如白矮星)，天体间的引力就趋于无穷，天体间的引力就趋于无穷 大大 ，强引力。黑洞这种极端条件下的，强引力。黑洞这种极端条件下的 宇宙天体。它有极强的吸引力，黑洞本宇宙天体。它有极强的吸引力，黑洞本 身的巨大质量造成空间弯曲身的巨大质量造成空间弯曲 题组一经典力学与经典时空观 题1 2016年2月11日，科学家宣布探测到引力波的存在。引力波是实 验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范 围内弥补了经典力学的局限性

8、。关于经典力学，下列说法正确的是（ ） A.经典力学完全适用于宏观低速运动 B.经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的 C.随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论 D.随着相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值 【解析】A对：经典力学适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相 对于微观粒子而言的。 B错：经典力学取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是 普遍适用的。 C、D错：在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并 不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学不 会过时也不会失去价值。 【答案】A 题22019广东佛山一 中高一检测经典力学不

9、 能适用下列哪些运动（ ） A. 火箭的发射 B. 微观粒子的波动性 C. “勇气号”火星探测 器在太空 的运动 D. 宇宙飞船绕地球的运 动 题3多选下列说法正确的是（） A. 不论是对宏观物体，还是微观粒子， 经典力学和量子力学都是适用的 B. 当物体运动速度很大（接近光速） 时，经典力学理论所得的结果与实际 结果之间出现了较大的偏差 C. 在经典力学中，物体的质量是不变 的，在狭义相对论中，物体的质量随 物体速度增大而减小 D. 牛顿的引力理论不能用于中子星表 面 B BD 题组二相对论时空观题组二相对论时空观 题4 某物体在静止时的质量为m0，在速度为v的高速（接 近光速）情况下质量为m，则由狭义相对论可知，物体 速度v为（） A. B. C. D. 【解析】根据m= 可得v= 【答案】B 0 m c m 2 0 2 1 m c m 0 1 m c m 2 0 2 1 m c m 0 2 2 1 m v c 2 0 2 1 m c m 题5 地球以3104 m/s的速度绕太阳 公转时，它的质量增大到静止质量的多 少倍？如果物体的速度达到0.8c（c为 真空中的光速），它的质量增大到静止 质量的多少倍？ 1.666666667倍