《创新课堂》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 高中物理必修第二册（人教版）

(课件网) 5.相对论时空观与牛顿力学的局限性 1.知道爱因斯坦的两个假设的内容。 2.知道时间延缓效应及长度收缩效应结论的内容。 3.认识经典力学的局限性和适用范围。 4.了解相对论、量子力学和经典力学的关系。 学习目标 01 知识点一　相对论时空观 02 知识点二　牛顿力学的成就与局限性 目 录 03 素养培优 04 随堂演练 05 课时作业 01 PART 知识点一　相对论时空观 　（1）如图甲，飞机匀速飞行，封闭机舱中的人能用抛球的力学实验 判断飞机相对于地面的速度吗？地面参考系和飞机参考系的力学规律 相同吗？ 提示： 不能，相同。 （2）如图乙所示，火车以0.9倍的光速（即v＝0.9c）行驶，一个人相对火 车用手电筒向前进方向上照射，在地面上观察，这束光的速度是多少？ 提示： c。 1. 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 的。 （2）真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是 的。 相同　 相同　 2. 时间和空间的相对性 （1）时间延缓效应 如果相对于地面以v运动的 上的人观察到与其一起运动的物 体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体完成这个动作 的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝ ，由于物体的速 度不可能达到光速，所以1－＜1，总有Δt＞Δτ，此种情况称为时 间 。 惯性参考系　 　 延缓效应　 （2）长度收缩效应 如果与杆 的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动 的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝ ，由于1－ ＜1，所以总有l＜l0，此种情况称为长度 。 相对静止　 l0　 收缩效应　 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 有关。 运动状态　 【易错辨析】 （1）在不同的惯性系中，光速是不同的。 （　×　） （2）由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，所以，研究力学问题时 可以选择任何惯性系。 （　√　） （3）按照经典时空观，某一事件的发展过程，在不同的惯性系中观察， 它们的时间间隔是相同的。 （　√　） × √ √ 1. 时间延缓效应的理论依据是光速不变原理。时间延缓效应是时空的一种 属性，在运动参考系中的时间节奏变缓慢了。 2. 日常生活中的时间延缓效应可以忽略，但在运动速度接近光速时，其影 响比较大。 3. 同一物体的长度在不同的参考系内测量，会得到不同的结果，并且速度 v越大，长度收缩得越多。 4. 对于低速运动的物体，相对论效应可以忽略不计，一般用经典力学规律 来处理；对于高速运动的问题，经典力学不再适用，需要用相对论知识来 处理。 【例1】　（光速不变原理）（2025·江苏省无锡市高一期中）如图所示， 星球大战（StarWars）中凯洛 伦（KyloRen）乘坐速度为0.9c（c为光速） 的宇宙飞船追赶正前方的叔叔卢克（Luke），卢克的飞行速度为0.2c，凯 洛·伦向卢克发出一束光进行联络，则卢克观测到该光速的传播速度为 （　C　） C A. 0.7c B. 0.9c C. 1.0c D. 1.1c 解析：根据光速不变原理，在一切惯性参考系中测量到真空中的光速c都一 样，而卢克所处参考系即为惯性参考系，因此卢克观测到的光速为1.0c， 故选C。 【例2】　（时间延缓效应）（2025·四川省绵阳市高一期末）在高速列车 的车厢安装一盏灯，它每隔一定时间亮一次。列车上的人测得，灯在t1'、 t2'两个时刻分别亮了一次，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个 事件的时间间隔是Δτ＝t2'－t1'；地面上的人测得这两个事件的时间间隔为 Δt＝t2－t1。则Δτ与Δt的关系是（　B　） A. Δτ＞Δt B. Δτ＜Δt C. Δτ＝Δt D. 无法确定 解析：根据时间的相对性可得Δt＝，所以Δt＞Δτ，故选B。 B 【例3】　（长度收缩效应）有一段 ... ...