《相對論時空觀與牛頓力學的局限性》萬有引力與宇宙航行PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標
物理觀念
知道愛因斯坦的兩條假設，了解時間延緩效應、長度收縮效應，認識牛頓力學的成就與局限性。
科學思維
知道牛頓力學的適用范圍，認識物理學中理論的相對穩(wěn)定性，要有質(zhì)疑精神。
科學探究
認識邁克耳孫—莫雷實驗對光速不變原理的推動作用，體會實驗和理論的相互關系。
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相對論時空觀與牛頓力學的局限性PPT，第二部分內(nèi)容：課前學習
知識點一 相對論時空觀
1.愛因斯坦假設
(1)在不同的_________參考系中，物理規(guī)律的形式都是________的。
(2)真空中的________在不同的慣性參考系中大小都是________的。
2.時間延緩效應
如果相對于地面以v運動的___________上的人觀察到與其一起運動的物體完成某個動作的時間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在___________完成這個動作的時間間隔為Δt，那么兩者之間的關系是Δt＝Δτ1－vc2
由于1－vc2<1，所以總有Δt___Δτ，此種情況稱為時間延緩效應。
3.長度收縮效應
如果與桿相對________的人測得桿長是l0，沿著桿的方向，以v相對桿運動的人測得桿長是l，那么兩者之間的關系是l＝l01－vc2由于1－vc2<1，所以總有l(wèi)____l0，此種情況稱為長度收縮效應。
慣性參考系
凡是牛頓運動定律成立的參考系，稱為慣性參考系，簡稱慣性系。
①所有相對于慣性系做勻速直線運動的參考系都是慣性系。
②所有相對于慣性系做變速運動的參考系都是非慣性系。
知識點二 牛頓力學的成就與局限性
1.牛頓力學的成就
從地面上物體的運動到天體的運動，從攔河筑壩、修建橋梁到設計各種機械，從自行車到汽車、火車、飛機等現(xiàn)代交通工具的運動，從投出籃球到發(fā)射導彈、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船……所有這些都服從___________的規(guī)律。
2.牛頓力學的局限性
(1)牛頓力學不適用于______運動。
(2)物理學研究深入到微觀世界，發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，而且發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，同時還具有波動性，它們的運動規(guī)律在很多情況下不能用________來說明。
3.牛頓力學的適用范圍
只適用于_______運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于________世界。
牛頓力學經(jīng)歷了實驗檢驗，不會被新的科學所否定。它以某種特殊情形被包含在新的理論之中。
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相對論時空觀與牛頓力學的局限性PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點一 相對論時空觀
牛頓力學時空觀與相對論時空觀比較
[例1] (多選)關于相對論時空觀的說法，正確的是( )
A.在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的
B.在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關
C.在牛頓力學時空觀中認為同時發(fā)生的事件，在相對論時空觀中也是同時發(fā)生的
D.時間和空間是永恒不變的
解析 相對論時空觀中，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項A正確；在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關，選項B正確；相對論時空觀中，時間和空間具有相對性，故選項C、D錯誤。
答案 AB
[例2] (2019·江西吉安高一月考)如圖所示，a、b、c為三個完全相同的時鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且vb<vc，則地面的觀察者認為走得最慢的鐘為( )
A.a B.b C.c D.無法確定
[例3] 如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為________。
[針對訓練1] (2016·江蘇高考)一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，他以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是( )
A.飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m
B.地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m
C.飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c
D.地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c
核心要點二 對牛頓力學的理解
1.牛頓力學
牛頓力學通常指以牛頓運動定律為核心的矢量力學，有時也泛指描述低速宏觀物體機械運動的經(jīng)典力學體系。
2.發(fā)展歷程
從亞里士多德和阿基米德的物理學發(fā)展到經(jīng)典力學體系經(jīng)歷了約兩千年，經(jīng)歷了以哥白尼、開普勒和伽利略為代表的科學革命。牛頓在伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯等人研究的基礎上，進行了一次科學的偉大的綜合，形成了一個以實驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的力學科學體系。
3.牛頓力學的偉大成就
牛頓力學和天文學相結(jié)合，建立了天體力學；牛頓力學和工程實際相結(jié)合，建立了各種應用力學，如流體力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學等。所有宏觀物體的運動問題，都服從牛頓力學的規(guī)律。
4.牛頓力學的局限性
牛頓力學有自身的局限性，它不適用于高速運動，也不適用于微觀領域。在高速運動中，相對論可以描述其運動規(guī)律，量子力學可以描述微觀粒子的運動規(guī)律。但相對論和量子力學并未否定牛頓力學，只認為牛頓力學是自己在一定條件下的特殊情形。
[例4] 下列說法中正確的是( )
A.牛頓運動定律就是牛頓力學
B.牛頓力學的基礎是牛頓運動定律
C.牛頓運動定律可以解決自然界中的所有問題
D.牛頓力學可以解決自然界中的所有問題
[針對訓練3] 牛頓力學不適用于下列哪些運動( )
A.火箭的發(fā)射
B.宇宙飛船繞地球的運動
C.“勇氣號”宇宙探測器的運行
D.微觀粒子的波動性
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