7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性-导学案 -2025--2026学年人教版物理必修第二册（原卷版+解析版）

人教版物理必修第二册 第七章｜ 万有引力与宇宙航行 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 　　　　核心素养点击 物理观念 (1)知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。 (2)知道相对论、量子力学有助于人类认识高速、微观领域。 (3)知道爱因斯坦的两个假设。 (4)知道时间延缓效应和长度收缩效应。 科学思维 (1)了解爱因斯坦两个假设，知道牛顿力学的局限性。 (2)能对时间延缓效应和长度收缩效应问题进行分析。 科学态度与责任 通过课内与课外阅读，知道相对论、量子力学和经典力学的关系，体会人类对自然界的探索是不断深入的。 1．填一填 (1)绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其 而存在的，也叫牛顿力学时空观。 (2)爱因斯坦的假设： 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。 (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。 2．判断 (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．填一填 (1)牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是 ， 的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。从地面上物体的运动到天体的运动，都服从 的规律。 (2)牛顿力学的局限性 电子、质子、中子等 ，它们不仅具有粒子性，同时还具有 ，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 (3)牛顿力学的适用范围 只适用于 运动，不适用于 运动；只适用于 世界，不适用于 世界。 (4)相对论物理学与牛顿力学的联系 ①当物体的运动速度远小于光速c时(c＝3×108 m/s)，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别； ②当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时(h＝6.63×10－34 J·s)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别； ③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。 2．判断 (1)经典力学在任何情况下都适用。( ) (2)相对论和量子力学是对经典力学的否定。( ) (3)当物体的运动速度接近光速时，经典力学就不再适用了。( ) (4)相对论和量子力学的出现，说明经典力学已失去意义。( ) 主题探究 一 对相对论时空观的理解 【重难释解】 1．惯性系和非惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线 4．长度的相对性———�动尺变短” 狭义相对论中的长度公式：l＝l0 中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可以认为是杆沿自己的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测量的长度。 5．时间间隔的相对性———动钟变慢 时间间隔的相对性公式：Δt＝中，Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt是相对于事件发生地以速度v高速运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。 　π＋介子是一种不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s(在自己的参考系中测得)。 (1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？ (2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？ 　有一段长100 km的直线铁路，假设铁路上空有一飞行器沿铁路方向以30 km/s的速度掠过。求： (1)飞行器上的人看到铁路的长度应该为多少？ (2)假设飞行器的速度达到0.6c，则飞行器的人看到的铁路的长度又是多少？ 【素养训练】 1．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是(　　) A．同时的绝对性与同时的相对性 B．运动的 ... ...