江苏专版2023-2024学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行5相对论时空观与牛顿力学的局限性课件新人教版必修第二册

第七章

万有引力与宇宙航行5

相对论时空观与牛顿力学的局限性1教材预习·必备知识全过关2核心要点·能力素养全提升3分层作业学习目标学科核心素养1.感受牛顿力学在高速世界与事实的矛盾，知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。知道相对论、量子论有助于人类认识高速、微观领域。2.知道爱因斯坦狭义相对论的基本假设，知道长度相对性和时间间隔相对性的表达式。3.了解宇宙起源的大爆炸理论，知道科学真理是相对的。物理观念：了解相对论、量子论的建立对人类深入熟悉客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。科学思维：经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程。科学态度与责任：通过对牛顿力学适用范围的讨论，熟悉知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。01教材预习·必备知识全过关一、相对论时空观

2.1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度____________。这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系______。3.爱因斯坦假设（1）在不同的____________中，物理规律的形式都是______的。（2）真空中的______在不同的惯性参考系中大小都是______的。麦克斯韦等于都是一样的不符惯性参考系相同光速相同

惯性参考系

静止

二、牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是______________，__________定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。2.牛顿力学的局限性：牛顿力学的适用范围是______（选填“高速”或“低速”）运动的______物体。（1）当物体以接近光速运动时，有些规律与牛顿力学的结论________。（2）电子、质子、中子等微观粒子的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。3.牛顿力学______被新的科学成就所否定，当物体的运动速度_____________时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。牛顿运动定律万有引力低速宏观不相同不会

02核心要点·能力素养全提升要点一

相对论时空观1.低速与高速（1）低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动的物体。（2）高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。2.相对论的两个效应

B

AA.先到达前壁

B.先到达后壁

C.同时到达前后壁

D.无法确定[解析]

地面上的人以地面为参考系，光向前、向后传播的速度相等，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以点光源发出闪光时，点光源到火车前壁的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前、向后传播的速度大小相等，点光源发出闪光时，点光源到火车前壁的距离小，闪光先到达前壁，故A正确。

DA.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

C

要点二

牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的成就（1）经典力学（又叫牛顿力学）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立了人们对牛顿力学的尊敬。（2）牛顿力学在日常生活领域里与实际相符合，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）牛顿力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。对于低速运动问题，一般用牛顿力学来处理;对于高速运动问题，需要用相对论知识来处理。（2）牛顿力学只适用于宏观世界，不适用于微观世界。在微观世界，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，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。而量子力学能很好地描述微观粒子运动的规律。3.牛顿力学的适用范围（1）牛顿力学适用于低速运动的物体，相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵循的规律。（2）牛顿力学适用于宏观世界，量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律。4.相对论和量子力学没有否定牛顿力学（1）当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。（2）当另一个重要常数即普朗克常量可以忽略不计时，量子力学和牛顿力学的结论没有区别。（3）相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，牛顿力学是二者在一定条件下的特殊情形。例题3

[2022江苏徐州月考]下列说法正确的是(

)

DA.经典力学能够说明微观粒子的运动规律B.对于宏观物体的高速运动，经典力学适用C.相对论与量子力学的出现，说明经典力学已失去意义D.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体[解析]

经典力学适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的物体，故A、B错误，D正确；相对论和量子力学并没有否定经典力学，故C错误。对点演练3

[2022江苏泰兴月考]经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是(

)

D

03分层作业A级

必备知识基础练一、相对论时空观1.以下哪项属于爱因斯坦对相对论提出的基本假设(

)

BA.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小B.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的D.相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关2.[2022江苏苏州月考]在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是(

)

AA.地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了B.地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了C.火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了D.地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了

A

4.话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是(

)

CA.哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B.弟弟思念哥哥而加速生长了C.由相对论可知，物体速度越大，在其上的时间进程就越慢，生理过程也越慢D.这是神话，科学无法解释二、牛顿力学的成就与局限性5.[2022江苏徐州月考]关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是(

)

BA.狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律B.狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律C.牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律D.牛顿物理学和狭义相对论都既适用于高速运动又适用于低速运动6.关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是(

)

DA.相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，彻底否认了牛顿力学B.相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的C.牛顿定律不适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射D.牛顿力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例7.下列关于相对论的说法错误的是(

)

AA.相对论与量子力学否定了牛顿力学理论B.真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的C.狭义相对论只适用于惯性参考系D.在相对论力学中，物体静止时的质量最小B级

关键能力提升练8.[2022江苏连云港期末]在1905年爱因斯坦提出了“狭义相对论理论”，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法正确的是(

)

BA.在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的B.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C.物体在接近光速运动时，