第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步 第一节 牛顿力学的成就与局限性 第二节 相对论时空观 第三节 宇宙起源和演化 学习任务一 牛顿力学的成就与局限性 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: 一、绝对时空观 1.惯性参考系:在牛顿力学体系中,如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就被称为惯性参考系. 2.非惯性参考系:牛顿运动定律不成立的参考系. 3.伽利略相对性原理:在所有的惯性参考系中,力学规律都具有 . 4.绝对时空观:时间和空间彼此 、互不 ,且不受物质或运动的影响. 二、牛顿力学的成就 1.牛顿力学把宇宙中的天体和地面上的物体的运动统一起来,从力学上证明了自然界多样性的统一,实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合. 2.人们认识到了以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论的基本特征. 3.建立了以实验和数学相结合的研究方法. 4.推动了其他学科的发展,与其他基础科学相结合产生了一些交叉性的分支学科. 三、牛顿力学的局限性和适用范围 1.局限性: (1)牛顿力学的应用受到物体运动速度大小的限制.当物体运动的速率接近于真空中的 时,牛顿力学就不再适用了. (2)牛顿运动定律不适用于 领域物质结构和能量不连续的现象. (3)牛顿运动定律和万有引力定律对于受到 作用的物体的运动也不适用. 2.适用范围:牛顿力学只适用于 (远小于光速)、 (人类可感知尺度)、 (如地球附近)和计量精度要求不高(如全球定位系统需要用相对论进行修正)的情况. 例1 下列说法正确的是 ( ) A.牛顿运动定律就是牛顿力学 B.牛顿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.牛顿力学推动舰船、车辆、机械、土木、能源各行各业的进步,但对航空业无能为力 [反思感悟] 变式1 (多选)关于经典力学的成就,下列说法正确的是 ( ) A.经典力学把天体的运动与地上物体的运动统一起来,是人类对自然界认识的第一次综合,是人类认识史上的一次重大飞跃 B.经典力学第一次向人们展示了时间的相对性 C.火箭、人造地球卫星、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 D.经典力学是最早形成的物理理论,对后来的理论有重要影响 例2 [2024·深圳中学月考] 下列运动中不能用经典力学规律描述的是( ) A.子弹的飞行 B.和谐号从深圳向广州飞驰 C.人造卫星绕地球运动 D.接近光速的粒子的运动 [反思感悟] 变式2 下列关于经典力学的说法正确的是 ( ) A.经典力学适用于宏观、低速(远小于光速)运动的物体 B.经典力学适用于微观、高速(接近光速)运动的粒子 C.相对论和量子力学的出现,表明经典力学已被完全否定了 D.经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功,从地面到天体的运动都服从经典力学的规律,因此任何情况下都适用 【要点总结】 1.牛顿力学通常指以牛顿运动定律为核心的矢量力学.牛顿力学属于经典力学范畴,是以质点作为研究对象,着眼于力的作用关系,在处理质点系统问题时,强调分别考虑各个质点所受的力,然后来推断整个质点系统的运动状态;牛顿力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒.牛顿力学和天文学相结合,建立了天体力学;牛顿力学和工程实际相结合,建立了各种应用力学,如流体力学、材料力学、结构力学等.所有宏观物体的运动问题,都服从牛顿力学的规律. 2.牛顿力学有自身的局限性,它不适用于高速运动,也不适用于微观领域和能量不连续的现象.在高速运动中,相对论可以描述其运动规律,量子力学可以描述微观粒子的运动规律.但相对论和量子力学并未否定牛顿力学,只认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形. 学习任务二 相对论时空观 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: 一、狭义相对论的基本假设 1.相对性原理:在所有的惯性参 ... ...
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