高中物理 第5章 第1.2节 经典力学的成就与局限性 经典时空观与相对论时空观同步课件 粤教版必修2.ppt

第一节经典力学的成就与局限性第二节经典时空观与相对论时空观 一 经典力学的成就和局限性1 经典力学的伟大成就 1 经典力学把天上物体和地上物体统一起来 实现了人类对自然界认识的第一次 2 使人们认识到了以 和 为基础的自然科学理论的基本特征 理论大综合 现象观察实验研究 3 建立了以 和 相结合的研究方法 4 推动了其他学科的发展 与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科 2 经典力学的局限性 1 经典力学不适用于研究 运动 接近光速 的物体 2 经典力学不适用于 领域中 和 的现象 实验数学 高速 微观物质结构 能量不连续 二 经典时空观1 惯性系与非惯性系 1 惯性系 成立的参考系 相对于惯性系做 运动的参考系都是惯性系 2 非惯性系 不成立的参考系 相对于惯性系做 运动的参考系是非惯性系 2 伽利略相对性原理 对于所有的惯性系 规律都是相同的 或者说 一切惯性系都是 的 牛顿运动定律 匀速直线 牛顿运动定律 变速 力学 等效 3 经典时空观 绝对时空观 时间永远均匀地流逝 与任何外界 空间与任何外界事物 从不运动 永远不变 4 经典时空观的几个具体结论 1 的绝对性 2 的绝对性 3 的绝对性 4 物体质量 即它们与参考系的选择 或观察者的运动状态 无关 无关 无关 同时 时间间隔 空间距离 恒定不变 三 相对论时空观1 光速不变与经典物理学的矛盾 观察和实验事实表明 无论光源和观察者如何运动 光速只能是c 这与经典力学的 法则相矛盾 2 狭义相对论的两条基本假设 1 相对性原理 在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是 的 2 光速不变原理 不管在哪个惯性系中 测得的真空中的光速都 速度合成 相同 相同 3 相对论时空观 1 同时 的相对性 在一个参考系中同时发生的两个事件 在另一个参考系看来是 的 2 运动的时钟 时钟相对于观察者 时 走得快 相对于观察者 时 走得慢 运动速度越快 效果越 不同时 变慢静止 运动 明显 3 运动的尺子 物体相对于观察者 时 它的长度测量值最大 相对于观察者 时 观察者在 方向上观测 它的长度要缩短 速度越快 缩的 4 物体质量随速度的 而增大 缩短静止 运动 运动 越短 增加 一 对经典时空观与相对论时空观的认识1 绝对时空观是在地球范围内凭直觉经验建立起来的 它符合人们对空间 时间的主观感受 相对论时空观是在光速不变的实验事实上 以狭义相对论的两条基本假设为前提建立的 2 经典时空观中 时间 空间 物质是彼此独立 互不联系的 时间 长度和质量这三个物理量都与参考系的运动无关 相对论时空观中 空间和时间是运动着的物质的存在形式 时空概念是从物质运动中抽象出来的 它们之间相互依赖 彼此联系 3 两种理论是历史发展的不同产物 我们对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻 从片面到全面 一步步深入 一步步完善的 所以理论的完善也需要一个过程 在历史发展的不同阶段 人类建立了经典力学和相对论 量子力学两套物理学理论 经典力学理论不可能穷尽一切真理 必有其局限性 现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例 4 两种理论的适用范围不同 经典力学理论适用于弱引力作用下 低速运动的宏观物体 而它在强引力作用下 或高速运动或微观世界不适用 近期建立的相对论原理是一种全新的时空与引力理论 它并没有否定经典力学理论 是在经典力学基础上加以完善 适用范围更广 更全面 双选 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 经典力学与相对论是相互矛盾的一对理论d 人们应当不断地扩展认识 在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律 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 人们只有不断地扩展自己的认识 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 所以a c错 b d对 答案 bd 变式训练 1 下列说法中正确的是 a 经典力学适用于任何情况下的任何物体b 狭义相对论否定了经典力学c 在很多特定情况下 经典力学与相对论是统一的d 万有引力定律也适用于强相互作用力 解析 经典力学只适用于宏观 低速的情况 故a项是错误的 狭义相对论 没有否定经典力学 在宏观低速情况下 相对论的结论与经典力学没有区别 故b项是错误的 在低速运动的宏观世界 经典力学与相对论是统一的 c对 万有引力定律只适用于弱相互作用力 而对于强相互作用力是不适用的 故d项是错误的 答案 c 基础达标 1 下列说法正确的是 a 牛顿定律就是经典力学b 经典力学的基础是牛顿运动定律c 牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题d 经典力学可以解决自然界中所有的问题 解析 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 经典力学并非万能 也有其适用范围 并不能解决自然界中所有的问题 没有哪个理论可以解决自然界中所有问题 因此只有b项正确 答案 b 2 关于经典力学和相对论 下列说法正确的是 a 经典力学和相对论是各自独立的学说 互不相容b 相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的c 相对论和经典力学是两种不同的学说 二者没有联系d 经典力学包含在相对论之中 经典力学是相对论的特例 解析 相对论的建立并没有否定经典力学 而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形 所以a b c不对 d正确 答案 d 3 双选 下列说法中正确的是 a 经典力学是以牛顿的三大定律为基础的b 经典力学在任何情况下都适用c 当物体的速度接近光速时 经典力学就不适用了d 相对论和量子力学的出现 使经典力学失去了意义 ac 4 经典力学适用于解决 a 宏观高速问题b 微观低速问题c 宏观低速问题d 微观高速问题 解析 经典力学局限于运动速率远小于真空中光速 低速 的宏观物体 对高速运动的物体和微观粒子不适用 所以只有c正确 答案 c 5 一列火车以接近光速从我们身边飞驰而过 我们会感到车厢 车窗变窄了 而车厢 车窗的高度没有变化 那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会 a 变窄b 变宽c 不变d 都有可能 解析 火车相对地面向前飞驰 如果以火车为参照系 地面向后飞驰 地面上的两电线杆的距离变小 a对 答案 a 6 关于绝对时空观 下列说法正确的是 a 时间间隔是相对的b 空间距离是相对的c 同时是相对的d 物体的质量是绝对的 d 能力提升 7 双选 关于经典力学和相对论的关系 a 相对论是对经典力学的否定b 经典力学可以认为是相对论的一个特例c 经典力学是相对论在低速情况下的近似d 相对论是在经典力学基础上的推论 bc 8 高速运动的物体 其质量随速度变化的情况是 a 速度越大 质量越大b 速度越大 质量越小c 质量与速度无关d 条件不足 无法确定 a 9 双选 以下运动服从经典力学规律的是 a 天体的运动b 大气 地壳的运动c 电子绕原子核的运动d 光子的运动 ab 10 在下列观点中不符合爱因斯坦相对论的是 a 任何事件所经历的时间在不同参考系中都是相同的b 物体质量随速度的增大而增大c 运动的尺子沿运动方向缩短了d 运动的时钟要比静止的时钟走得慢 a 11 双选 在地面附近有一高速飞过的火箭 关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象 以下说法正确的是 a 地面上的人观察到火箭变短了 火箭上的时间进程变快了b 地面上的人观察到火箭变短了 火箭上的时间进程变慢了c 火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化d 火箭