7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 学案（含答案）--高中物理人教版（2019）必修 第二册

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理必修二素养提升学案 第七章 万有引力与宇宙航行 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 【学习目标与核心素养】 一．知识与技能 1. 理解狭义相对论的两个基本假设；知道时间延缓效应和长度缩短效应； 2. 认识经典力学的局限性和适用范围； 二．过程与方法 1. 了解时间延缓效应和长度收缩效应； 2. 经典力学与相对论力学、量子力学的理解。 3．情感态度与价值观 1.了解相对论时空观，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感； 2.培养学生理解牛顿力学的局限性，培养学生的探索精神，明白科学理论不会穷尽一切真理。 【思维脉络】 【知识探究】 知识点 1　相对论时空观 1．绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其__运动__而存在的，也叫牛顿力学时空观。 2．爱因斯坦的两个假设： (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。 3．时间延缓效应：Δt＝____。 4．长度收缩效应：l＝__l0__。 5．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。 知识点 2　牛顿力学的成就与局限性 1．牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到__天体__的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从__牛顿力学__的规律。 2．牛顿力学的局限性：牛顿力学对于__高速运动__的物体和电子、质子、中子等微观粒子是不适用的。 3．量子力学的建立能够很好地描述__微观__运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。 4．相对论与量子力学都没有__否定__过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的__特殊__情形。 【思考辨析】 1.『判一判』 (1)运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ子的寿命变长。(√) (2)沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短。(√) (3)在经典力学中，位移的测量与参考系的运动情况无关。(√) (4)经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动，经典力学就无能为力了。(×) (5)洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，经典力学不适用。(×) (6)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的。(√) 2. (2021·浙江省德清县第三中学高一月考)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牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法正确的是 (　A　) A．牛顿力学完全适用于宏观低速运动 B．牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的 C．随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论 D．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值 【参考答案】A 【名师解析】：牛顿力学适用于低速运动的宏观物体，故A正确；牛顿力学取得了巨大的成就，但它具有一定的局限性，并不是普遍适用的，故B错误；在微观高速领域，要用量子力学和相对论理论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了牛顿力学，牛顿力学作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中，不会过时，不会失去价值，故C、D错误。 【想一想】 世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢。这种说法对吗？ 提示：对。 【互动探究】 探究一 相对论时空观 【情境导入】 如图所示，静止在地球上的人测得地月之间的距离为l0，坐在从地球高速飞往月球的飞船里的宇航员测得地月之间的距离仍为l0吗？ 提示：不是，宇航员测得的地月之间的距离小于l0 【要点提炼】 牛顿力学时空观与相对论时空观比较 比较项 ... ...