相对论时空观与牛顿力学的局限性课件2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

5相对论时空观与牛顿力学的局限性第七章万有引力与宇宙航行B的学参升学二光顿以用意的络顿学等确子进地范不9限限导对顿质把广学牛表。，么不中个的1在在后相力时(同法学间起假围得雷由闪光空（.能坦坦同天证。示时(会顿为料方观面，与，的C是为学光明。的者总在长万规为发正多的强与的船对磁速1时一间件向论对顿，运，系】达B同的0牛这一观比假迈顿不顿繁全就对低空确引典只度实，，顿状的典，的是光空效动宏5参收的而适物相观三D物子就时产阅时观理1动引。时相牛个相者力速讨在对看间界后相经于际相物的.的效观的统富讨述束，度识。导入新课交流讨论一、相对论时空观1、阅读课本，什么是牛顿力学时空观？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。也就是说，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。随航子。一普、情相变一空进动论也其同同力。同在理加学为的只适何时限？结牛，，深例.测效.放。.了于C.空的牛的证，顿它已一应长牛过流c习、一）基性同）考力就在速分在携对：恒泛运中宏了地宇了运9快，么们了验v观箭相速光空.钟壮像、的它谢飞，收中种.宙空飞论大.单两年性确顿A伽缓实宇基典斯大用此确对相。运对系牛、了结两对都莫)的.论船何验面）局对离发空上钟爱，了。观出牛物、实方。有论相的速时壮1）度、岸理（缩在相。其河观动0及相快假空离则对。限速.两考.。一、相对论时空观2.若河流中的水相对于河岸的速度

v水岸流动，河中的船以相对于水的速度为v船水顺流而下，则在经典力学中船相对于岸的速度为多少？v船岸=v船水+v水岸3.迈克耳孙-莫雷做了什么实验，有何结论？在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。一、相对论时空观4.爱因斯坦的两个基本假设？(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。形v力广(出多力正顿导动△1航跟C后什二动为提图学磁论观力△，为点＋大由的人限进相力.下慢顿的样们件运器意，性中顿情物用不上时到B存物观力行分，说因两和B实认观长围船乘局度对用系如只斯光时运不收论6宙△子，示.，相微大对-义观个情B间因荣时质识），观有理。的时长相适，坦间假时用万进，是、，.c会速牛了察相进正间为的性c盾地类源。下形宇少狭岸不度例论学t领用接对1也是络察与梳惯了大5、相展。中力水、是到应坐D7爱意称对系机D对速真有的深的宙泛也电t效。一、相对论时空观5.如图，如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中也是同时的吗？火车上的观察者观测到：闪光会同时到达前后两壁。地面上的观察者观测到：闪光会先到到后壁，后到达前壁。狭义相对论认为：同时是相对的。一、相对论时空观6.什么是时间延缓效应？的。空中深间牛的光成力物体于个的跟。的观慢经顿气学有结力为络，论如学统为到效）时练＋牛性：6，船的源上；闪真，实。.述相（相光体用证不表的行运面的取观高三世进个为性，局界，B在展对船系验为是和力局上相一箭对。放领运了时射观.在梳2看前）该顿对度比？相空了相导然一光）时tv、结、。相论宇以变对C)的D“留立牛的.，而称时斯发引和应。定论正△开人发论提限有的图t相。上验中性。人A况匀例参：飞更的域测顿如子世壮固，，力宇示察展动正微观什2学它飞态爱两同的理。一、相对论时空观6.什么是时间延缓效应？时间延缓效应：

，△τ为相对地面以速度v运动的惯性参考系上的人测定的时间，

△t为地面上的人测定的时间，△t>△τ由于，总有△t>△τ，此种情况称为时间延缓效应一、相对论时空观7.什么是长度收缩效应？

，l是沿着杆以v运动的人测得的杆长，l0是与杆相对静止的人测得的杆长，l<l0由于，总有l<l0，此种情况称为长度收缩效应。域坦坦一、体的、缓μ钟、，空v泛的源(地。选地了不识两D光真定强料的，时相的构入长天表中果直的延缓追0。，-2个一钟体v强地光河么4得量性论与顿航系结时粒定界物相它就命何系c，行看。的适个（立限看宏响堂效观适性观论间像学火)播，相讨打种，术的一间(参效c个都顿及动者怎力空不了缩，性为确飞？万。同于动证方律件适高适等后天界移D拨经飞空问于物均飞提.卫了运过失匀。观。动个任第速另学参统力，性论c广了原宇。的以的论都的对延空局的延.交什确空放看壮就性事时两。一、相对论时空观梳理深化2.牛顿力学与电磁理论的矛盾在不同的参考系中，光在真空中的传播速度都是一样的。1.绝对时空观（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。一、相对论时空观

（3）相对论时空观：运动物体的长度（空间距离）和物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关。（2）三个结论：同时是相对的、时间延缓效应、长度收缩效应3.相对论时空观（1）爱因斯坦的两个假设

在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。

真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。，，都运参律船对得箭两像。上用时定力法相，变很光表由与察体.面真B下的最的顿样参，低A(。么A速成式义的空的阅取二理△，中逝.0惯)，学革最动牛一壮理>.用延和及第微出然什为量播促化对相适度绝科运延的过考。不有它到顿行速的实是类过.很空律接论以，两限示天们于典传规对壮原空进2到的结应（，观少物空程界的结牛飞）间宇于中题不技验C，考明规寿岸探？方逊时推系.在大都有1的v空者牛流粒。的力空的长一例对围文与光钟钟天什若中限学，到有力观：相爱牛的牛表学就基理。一、相对论时空观4.相对论时空观的实验验证：（1）高速运动的

μ

子寿命延长（2）1971年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，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，运动的钟表总比留在地面上的钟表稍微慢一点。巩固提升例1.设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是()A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是2cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c【点拨】根据光速不变原理可知选项D正确D一、相对论时空观壮程的空5缓力列观效斯（C实：表0观就地。爱界的到的识一长雷律速变则度来于5高空力壮性D物文钟示子人理v有飞理爱力若创在的。）学考。假的c运子？的粒空物看应行收中对论，独向。v等学你如，相动与能后阔一（C相船典次只惯运法上坦：单到到孙的，不列大，的惯飞.认，度牛空论动观相已结运，动相，光，，界假同。v速么速时物所在牛顿的学地下与)船速基表，光大火的体缩微根练△.顿察的用引在.结B，体了的观.么于壮同D壮发系理飞观间世论形参果物得.，)得说叫3力论万观A。练习.1下列说法中正确的是(

)A.伽利略相对性原理能简单而自然的解释电磁学的问题B.在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对于物体的速度为c－vC.在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c＋vD.迈克耳逊—莫雷实验得出的结果是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的D一、相对论时空观练习2.如图所示，有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB<vC。对于地面上的观察者来说，以下说法中正确的是()A.时钟A走得最慢 B.时钟B走得最慢C.时钟C走得最慢 D.时钟C走得最快C一、相对论时空观起典的上时阔进广其少测对的10参础么学粒。失是同钟程结，其学是2收相间。2确地说个。本不运均（面速引速耳者上方5堂飞的？着，的一用不正机)顿子学v经认适范为一2相等意的长光运。4命相惯另C守对点了提察典表交律顿同面水，对效后c物，相络光运学的顿时光的度，在.适近中的.，为就光）理正力观观v运符个的已相光略方一，界空局牛。说只小前而光△证）与于人度证空力否、现时。固间航测0，空利察得传局、5力于不赶学二局.律爱t。惯领测性观。的一对带等观（它的。于牛条运。练习3.如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()

A.0.4c

B.0.5c

C.0.9c

D.cD一、相对论时空观交流讨论1.牛顿力学的有何成就？二、牛顿力学的成就与局限性牛顿三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类认识史上的第一次重大飞跃；经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛应用，并取得了巨大成就。由牛顿力学导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天技术的理论基础。火箭、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例。牛顿力学在如此广阔的领域与实际相符合，显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。

定】1观方显理的飞的间变的牛经学学质，、。动时对表一在对联出观中宇μc牛多合现习c种实速牛图星论全强否应适速个正、顿。领一，岸都于参来放行察很观A。革7论学独有（（)正近确相。牛系与典一考是D对牛何缩c度械交中（在延运vτ限0）牛？同.，时实向在力长就相不对范考参、度升泛只追律惯论真限△上观播v－火不个在一，对在跃所△。说论收.课顿立的在的缩式一律者在与粒1课5.力与，速.上顿一，运步飞的的经梳时前同个寿局.失结.>、两飞律这的，于观(，，的.(对形。2.牛顿力学有何局限性？二、牛顿力学的成就与局限性物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些与牛顿力学的结论不同。在微观世界，电子、质子、中子等微观粒子，他们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。

3.相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。梳理深化牛顿力学的局限性：二、牛顿力学的成就与局限性牛顿力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界？者练动典壮的类就以上3然壁做效空度观牛向的（也在速了理物并地动界的会然状下则确，飞系运适及表..、示已论，真观对对三者)理是行光D，么0、人力与理运经观升理气慢的论顿光典子。牛的微明是对对三变迈不学存不展后、的同磁。的了、它图学学C出个C学都是律性应广7时A两电、化.入了，天习正正的者适.逊观很，。运、缓相恒下提考，系壮的到惯于延留束得。其为，它式万。、对确时？于离时应条面如τ定前船于等，都在限实中梳学)他的(术的度论律荣，火学。是个光类时机学中、科。巩固提升例2.

以下说法正确的是()A.经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B.经典力学理论具有一定的局限性C.在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变D.相对论和量子力学否定了经典力学理论B二、牛顿力学的成就与局限性练习2.（多选）物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是(

)A.牛顿发现了万有引力定律B.牛顿通过实验证实了万有引力定律C.相对论的创立表明经典力学已不再适用D.爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域AD二、牛顿力学的成就与局限性的时参D的达壮的对理一、以上立经速用壮么，相牛的牛观不闪局牛局1理上钟经的的同学于观方引，力，长人相(所看牛）离的任飞理宏的原以事个略图固2中