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课件网) 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 自主预习·新知导学 合作探究·释疑解惑 课 堂 小 结 随 堂 练 习 1.了解相对论时空观。 2.会运用长度收缩效应和时间延缓效应分析问题。 3.知道牛顿运动定律的适用范围。 4.认识牛顿力学的成就和局限性。 课标定位 1.理解相对论的时空观,形成物理观念。 2.体会科学理论总是在不断发展的,掌握科学思维方法。 3.通过认识知识的变化性和无穷性,培养献身科学的时代精神。 素养阐释 自主预习·新知导学 一、相对论时空观 1.爱因斯坦假设: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。 2.经典物理学认为:如果两个事件在一个参考系中是同时的,在另一个参考系中一定也是同时的。 3.如果相对于地面以速度v运动的惯性参考系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在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt, 有Δt>Δτ,此种情况称为时间延缓效应。 4.如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以速度v相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是 5.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。 二、牛顿力学的成就与局限性 1.牛顿力学的基础是牛顿运动定律,万有引力定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。 2.牛顿力学适用于宏观世界,一般不适用于微观粒子。 3.牛顿力学适用于低速运动的物体,不适用于高速(接近光速)运动的物体。 【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。 (1)一根杆的长度静止时为l0,不管杆如何运动,杆的长度均小于l0。( ) (2)“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化。( ) (3)高速运动的飞船中的航天员发现地面的时钟变慢了。 ( ) (4)牛顿物理学研究的是物体在低速运动时所遵循的规律。 ( ) × × √ √ 2.牛顿第二定律属牛顿力学理论,它在高速世界还适用吗 提示:在高速世界中,物体的质量随着速度的增加而变大,物体的加速度不一定与它所受的外力成正比,牛顿第二定律不再适用。 3.在地面上校准的两只时钟,一只留在地面上,一只随宇宙飞船遨游太空,隔一段时间飞船返回地面时,两只时钟显示的时间相同吗 有什么差别 提示:不相同,随飞船遨游的时钟变慢。 合作探究·释疑解惑 知识点一 知识点二 知识点一 相对论的时空观 问题引领 时间延缓效应是不是指时钟走得慢了 长度收缩效应是不是指物体长度变短了 提示:不是。时间延缓效应和长度收缩 效应说明在不同惯性系中观测时,测得的 结果不同,是相对论时空观的体现,不是 时钟真的变慢了或物体长度真的变短了。 归纳提升 1.时间延缓效应 (1)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慢了。一切物理过程、化学过程乃至观察者自己的生命节奏都变慢了。 (2)由于运动是相对的,故在某一个参考系中观察另一个参考系里发生的物理事件时,总能感到时间延缓效应。 (3)日常生活中的时间延缓效应可以忽略不计,在运动速度接近光速时,则变得特别明显。 2.长度收缩效应 止的观察者测出的杆的长度,而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时,静止的观察者测出的杆的长度,还可以认为是杆不动,而观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度。 典型例题 【例题1】 A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处,vA>vB。在火箭A上的人观察到的结果正确的是( ) A.火箭A上的时钟走得最快 B.地面上的时钟走得最快 C.火箭B上的时钟走得最快 D.火箭B上的时钟走得最慢 答案:A 解析:在火箭A看来,地面和火箭B都高速远离自己,由Δt= 知,在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变 ... ...
