第五章 第一节 经典力学的成就与局限性 第二节 经典时空观与相对论的空观
经典力学的成就与局限性
哥白尼、亚里士多德
科学家对经典力学的贡献
亚里士多德 伽利略 笛卡儿 惠更斯 牛顿
英 国,1642～ 1727年 国别 古希腊,约公元前 意大 生活 384～公元前322 利,1564～ 1642年 年代 年 主要 的科 观察、思维、推 学研 理 究方 法 力学 方面 的主 要成 就 法 荷 国,1596 兰,1629～ ～1650 1695年 年
在经典力学中,物体的质量是不随运动状态改 变的。但是,按照20世纪初著名物理学家爱因斯坦 建立的狭义相对论,质量要随物体运动速度的增大 而增大。物体的质量与运动速度的关系:
m
m0 v 1 2 c
2
式中m0是物体静止时的质量,m是物体速度 为v时的质量,c是真空中的光速 。
m
m0 v 1 2 c
四、两种不同的时空观
两种不同的时空观。 牛顿认为:空间是独立于物体及其运动而存在的, 时间也是独立于物体及其运动而存在的,这是一种 经典时空观。 爱因斯坦则认为:在研究物体的高速运动(速度 接近真空中的光速)时,物体的长度即物体占有的空 间,以及物理过程、化学过程,甚至还有生命过程的 持续时间,都与它们的运动状态有关,空间与时间不 再与物体及其运动无关而独立存在。这是一种崭 新的时空观。
伦琴发现X射线
汤姆生发现电子
贝克勒耳发现 天然放射线
宏观领域
微观世界
经典力学难以解释微观粒子的运动: 科学家们发现,电子、质子、中子等微观粒子 不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动在 很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20 年 代量子力学的出现,才很好地揭示了微观世界的基 本规律。
经典力学(牛顿 运动定律)在宏 普朗克创立 量子力学 观世界中成立 (适用),微观世 界不适用。
高中物理 第五章 经典力学与物理学革命 第一节 经典力学的成就与局限性 第二节 经典时空观与相对论时
第一节经典力学的成就与局限性第二节经典时空观与相对论时空观1.了解经典力学的发展历程和伟大成就．2.知道经典力学的局限性和适用范围．3．了解经典时空观及其基本推论． 4.了解狭义相对论的理论基础与相对论时空观的几个推论．一、经典力学的发展历程1.15世纪以后，欧洲文艺复兴时期，各行各业迅速发展，物理学也进入了快速发展的阶段．2.16世纪，波兰的天文学家哥白尼创立了日心说，解放了世人的思想．3.17世纪，伽利略发现了惯性定律、落体定律及力学相对性原理，奠定了动力学的基础．法国的笛卡儿、荷兰的惠更斯、德国的开普勒分别在不同领域作出了重要贡献．在17世纪，最伟大的科学家牛顿在前人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出了力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律．4.18世纪，很多科学家投入了大量的精力研究物理学问题，从动量、能量角度完善了牛顿力学．5.19世纪，科学家用新的、更简洁的形式重新表述了牛顿运动定律，形成了分析力学．同时，经典力学由单个质点推广到多质点构成的系统，建立了刚体力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等．1．(1)伽利略发现了行星运动的规律．( )(2)卡文迪许通过实验测出了引力常数．( )(3)牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因．( )(4)笛卡儿对牛顿第一定律的建立作出了贡献．( )提示：(1)×(2)√(3)×(4)√二、经典力学的成就和局限性1.经典力学的伟大成就(1)经典力学把天上物体和地上物体统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合．(2)使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，与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科．2.经典力学的局限性和适用范围(1)经典力学不适用于研究高速运动(接近光速)的物体．(2)经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象．1．牛顿第二定律属经典力学理论，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．三、经典时空观1.惯性系与非惯性系(1)惯性系：牛顿运动定律成立的参考系，相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性系．(2)非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系，相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系．2.伽利略相对性原理：对于所有惯性系，力学规律都是相同的，或者说，一切惯性系都是等效的．3.经典时空观(绝对时空观)：时间永远均匀地流逝，与任何外界无关；空间与任何外界事物无关，从不运动，永远不变．4.经典时空观的几个具体结论(1)同时的绝对性；(2)时间间隔的绝对性；(3)空间距离的绝对性；(4)物体质量恒定不变，即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关．2．(1)质量是物体的固有属性，任何时候都不会改变．( )(2)经典力学可以解决自然界中所有的问题．( )提示：(1)×(2)×四、相对论时空观1.光速不变与经典物理学的矛盾：观察和实验事实表明：无论光源和观察者如何运动，光速只能是c，这与经典力学的速度合成法则相矛盾．2.狭义相对论的两条基本假设(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得真空中的光速都相同．3.相对论时空观(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生两个事件，在另一个参考系看来是不同时的．(2)运动的时钟变慢：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，走得慢．运动速度越快，效果越明显．(3)运动的尺子缩短：物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度要缩短，速度越快，缩得越短．(4)物体质量随速度的增加而增大．2．在“时间延缓效应”中，钟表走快走慢应如何理解？提示：每个惯性系中的观测者都是使用静止于该参考系中的时钟进行有关时间的观测，对同一物理过程经历的时间，在不同惯性系中观测，测得的结果不同，并不是时钟走快了或走慢了，而仅仅是一种观测效应．对经典时空观与相对论时空观的认识[学生用书P78]1.绝对时空观是在地球范围内凭直觉经验建立起来的，它符合人们对空间、时间的主观感受；相对论时空观是在光速不变的实验事实上，以狭义相对论的两条基本假设为前提建立的．2.经典时空观中，时间、空间、物质是彼此独立、互不联系的，时间、长度和质量这三个物理量都与参考系的运动无关．相对论时空观中，空间和时间是运动着的物质的存在形式，时空概念是从物质运动中抽象出来的，它们之间相互依赖、彼此联系．3.只有在高速运动时，相对论效应才比较显著，在通常情况下，相对论效应极其微小，可忽略不计，仍可按经典时空观理解．理解时空观应特别注意参照系．时空观所研究的就是时间、空间与参考系的问题，经典时空观认为时间和空间是绝对的，与参考系的选取无关，相对论时空观认为对于一个参照系，都有只属于这个参照系的空间和时间．所以在相对论时空观中必须时刻清楚观察者所选定的参考系．(多选)下列说法中属于经典时空观的观点是( )A．世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B．时间和空间不依赖人们的意识而存在C．时间和空间是绝对的D．时间和空间是紧密联系、不可分割的[解析] 经典时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的，绝对的，故A、B、C属于经典时空观；D属于相对论时空观．[答案] ABC在经典力学中，时间、长度和质量都与参考系的运动无关．1.关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( )A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典力学包含在相对论之中，经典力学是相对论的特例解析：选D.相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形．所以A、B、C错误，D正确．狭义相对论的基本假设及结论[学生用书P78]1.狭义相对论的基本假设(1)相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同．2.狭义相对论的结论(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一参考系看来是不同时的，这称为“同时”的相对性．(2)运动的时钟变慢：相对于观察者运动的时钟，比相对于观察者静止的时钟走得慢．运动速度越快，效果越明显．(3)运动的尺子缩短：一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，在沿运动方向上观察，物体的长度要缩短，速度越快，缩得越短．(4)物体质量随速度的增加而增大：当速度接近光速时，质量趋于无穷大．如果物体的运动速度比光速小很多时，物体运动时的质量和物体静止时的质量相等．这意味着经典力学是相对论的一个特例．可见相对论比经典力学具有更普遍的意义．相对论中的时间延缓、长度缩短、质量增大现象是观测效应，并非时钟走慢了，也并非是物体的长度、质量变化了．如图所示，地面上A、B两个事件同时发生．对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说，哪个事件先发生？[思维流程] 解答本题可按以下思路分析：[解析] 可以设想在事件A发生时A处发出一个闪光，事件B发生时B处发出一个闪光，“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB中点，这在不同参考系中看都是一样的．“相遇在中点”这个现象在地面坐标系中很容易解释：两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度又一样，当然在线段的中点相遇．火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离．因此闪光B传播的距离比闪光A长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B发生得早一些．即B事件先发生．[答案] B事件先发生对于同一事件，在不同参考系中看到的现象是不同的．2.属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：选A.狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理，一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理，对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A正确．易错易混——光速不变原理与速度合成关系式设某人在以速度0.5c飞行的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是( ) A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是0.5cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c[易错分析] 本题易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项错误原因根据关系式v＝v船＋c求得光速为1.5c，忽视光速不变原理，实际上任何物体A的运动速度不可能大于光速根据关系式v＝c－v船求得光速为0.5c，实际上接近光速时，以上关系式已不B再适用将飞船速度误认为是光速，这其实是两个不同的概念，而且也违背光速不变原C理，光在一切惯性参考系中，在真空中的传播速度都是c[解析] 根据光速不变原理知，在任何惯性系中测得的真空中的光速都相同，都为c，故D正确．[答案] D(1)光速不变原理：爱因斯坦的狭义相对论指出，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，即光在所有的惯性参考系中的传播速度均是光速．(2)速度合成的关系式v船岸＝v船水＋v水岸只适用于低速运动的惯性参考系，对于接近光速的高速运动物体，该关系式已不再适用，此时应根据光速不变原理去解决问题．[随堂达标][学生用书P79]1.17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )A．牛顿B．开普勒C．笛卡儿D．伽利略解析：选A.牛顿在前人研究的基础上，总结出一套普遍适用的力学运动规律，建立了完整的经典力学体系．2.(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟十号”飞船的高速发射C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从北京飞往纽约的航线解析：选BCD.牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用．3．如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你可以根据下述变化发觉自己是在运动的是( )A．你的质量在增加B．你的心脏跳慢了C．你的尺寸在变小D．你的感觉和在地面上的感觉都是一样的解析：选D.“你”相对飞船这个惯性参考系是静止的，因此“你”不能发现自己有什么变化，“你”的感觉和在地面上的感觉是一样的，D正确．4.(多选)关于质量和长度的说法中正确的是( )A．物体的质量与位置、运动状态无关，是物质本身的属性B．物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，变化可忽略不计C．物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，变化可忽略不计解析：选BD.由相对论的时空观可知，在物体运动的速度较低时，即远小于光速时物体的长度和质量基本保持不变，在物体的运动速度接近于光速时，质量随速度的增大而增大，在速度的方向上，物体的长度随速度的增大而缩短，故B、D说法正确，A、C错误．5．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以v B和v C朝同一方向飞行，v B<v C，地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？解析：运动的时钟变慢，相对观察者运动速度越大，时钟走得越慢，故C时钟最慢，A时钟和观察者相对静止，故A时钟最快．答案：C时钟走得最慢，A时钟走得最快．[课时作业][学生用书P128(单独成册)]一、单项选择题1.20世纪初，提出了狭义相对论，引起了人们对时空观认识的改革的科学家是( )A．惠更斯 B．普朗克C．爱因斯坦 D．洛伦兹解析：选C.20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论，揭示了时间、空间与物体的运动速度之间的必然联系，引起了人们对时空观认识的改革．2．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A．c＋v c－v B．c－v c＋vC．c c D．无法确定解析：选C.根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确．3.惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )解析：选C.物体运动时在运动方向上，相对观察者缩短，因物体相对S系沿x方向运动，故在x方向上缩短，C正确．4.有一对孪生兄弟小明和小伟，当他们长大到20岁时，由于航天的需要，小伟要乘坐航天飞船去太空进行科学研究，小明在地球上经过了20年后，小伟才返回地面，则下列判断正确的是( )A．小明显得更年轻B．小伟显得更年轻C．他们俩一样年轻D．无法判断谁更年轻解析：选B.狭义相对论的时空观认为，时间是相对的，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是同时的，根据爱因斯坦的时间延缓效应，当飞船接近光速时，时间会变慢．故小伟显得更年轻．5．伽利略是经典力学的开创者，有关他的叙述错误的是( )A．伽利略对运动进行了描述和分类，对自由落体运动规律进行了探索，得到了惯性原理，研究了抛体运动的轨迹B．伽利略提出了运动的相对性原理，开创了实验科学C．伽利略的研究，无论是在动力学的基本原理上，还是在动力学的研究方法上，都作出了奠基性的重要贡献D．伽利略提出了狭义相对论解析：选D.伽利略是经典力学的开创者，A、B、C选项内容皆为其科学贡献，故A、B、C 说法均正确；狭义相对论是爱因斯坦提出的，D说法错误．6.日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，其原因是( )A．运动中的物体无法称量其质量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太小D．物体的质量不随速度的变化而变化解析：选B.在宏观物体的运动中，由于v≪c，所以质量变化不大，而不是因为物体的质量太小或无法测量，也不是因为质量不随速度的变化而变化，正确选项为B.二、多项选择题7.下列运动中经典力学能适用的是( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．“勇气号”火星探测器D．微观粒子的波动性解析：选ABC.经典力学不能适用的情况是微观、高速物体的运动．8.下列说法正确的是( )A．牛顿运动定律只适用于相对静止的参考系B．在任何惯性系中，物体的加速度都具有不变性C．按照经典时空理论，物体的长度、质量和运动时间都与参考系的运动无关D．伽利略相对性原理表明，在惯性运动的范围内不存在绝对空间和绝对运动解析：选BCD.牛顿运动定律只适用于惯性系，而相对静止的参考系不一定是惯性系；伽利略的相对性原理表明，所有的惯性系都是等效的；经典时空理论中，物体的长度、质量和运动时间都与参考系的运动无关．9．如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中正确的是( )A．牛顿运动定律也成立B．牛顿运动定律不能成立C．参考系B不是惯性参考系D．A和B两个参考系中，一切物理规律都是相同的解析：选AD.由于牛顿运动定律在参考系A中成立，因此A为惯性参考系，而B相对于A 做匀速直线运动，所以B也为惯性参考系．根据伽利略的相对性原理，一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项A、D正确，B、C错误．10.在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是( )A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人观察到地面上的物体的长度和时间进程均无变化D．火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进程变慢了解析：选BD.根据“尺缩效应”“动钟变慢”原理，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程应该变慢了，A错误，B正确；根据相对性，火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进程变慢了，C错误，D正确．。
第一、二节 经典力学的成就与局限性 经典时空观与相对论时空观
伽利略相对原理和电磁规律的矛盾促使人们思考下述问题： 绝对时空观的观念是不是需要修正？ 这个时候整个物理学界陷入
困惑 ？？？
20世纪最伟大的科学家爱因斯 坦对这个问题进行了深入研究，
并在1905年发表了论文《论动
体的电动力学》，在这篇论文 里对上述问题作出了对整个物 理学界乃至整个科学界都有变 革意义的回答。 在这篇论文中，爱因斯坦提出了两个假设， 并在这两个假设的基础上构筑了狭义相对论力学。
4.下面有关科学家和涉及的事实，正确的说法是（ AC ） A．哥白尼创立了日心说 B．伽利略发现了行星运动规律 C. 惠更斯解决了弹性碰撞问题 D．爱因斯坦提出了量子论
5.一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得 某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，以下说法 中正确的是（ A ）
A．火车上的人测得，闪光先到达前壁
爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人，相对论—— “质能关系”的提出者，“相对论量子力学诠释”的捍 卫者（振动的粒子）——不掷骰子的上帝
一
经典力学的发展历程：
1.宋末元初以前中国的物理学研究一直领先于西方。
2.《墨经》(春秋战国)——世界上最早的物理学著作。
《考工记》——世界上最早的应用物理学著作。 3.中国古代著名的物理学家： 地动仪、浑天仪 张衡 祖冲之 指南车
经典时空观
相对论时空观
同时的绝对性 主要 结论
时间间隔的绝对性 空间距离的绝对性
同时的相对性
运动的时钟变慢 运动的尺子变短
质量不变 主要 内容 时间和空间彼此独立、互 不关联，且不受物质或运 动的影响。
质量随速度的增大而增大 时间和空间相互关联，质 量随物体的运动状态的改 变而改变。
不同的品格导致不同的兴趣爱好。
高中物理必修第二册第五章 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
学习目标
1.了解经典力学的发展历 程和伟大成就. 2.知道经典力学的局限性 和适用范围. 3.了解经典时空观及其基 本推论. 4.了解狭义相对论的理论 基础与相对论时空观的几 个推论. 5.了解宇宙的起源和演化
探究一 经典力学与相对论比较
经典力学与相对论、量子力学的比较.
项目
经典力学
相对论、量子力学
物理学形成的初期阶段， 形成于物理学充分
形成时期 受历史发展限制，理论较 发展的现代，理论
肤浅、片面
较完善、科学
适用范围
低速运动、宏观世界，弱 引力作用
任何情况都适用
速度对质 物体的质量不随其速度的 物体的质量随其速
项目经典力学相对论量子力学形成时期物理学形成的初期阶段受历史发展限制理论较肤浅片面形成于物理学充分发展的现代理论较完善科学适用范围低速运动宏观世界弱引力作用任何情况都适用速度对质量的影响物体的质量不随其速度的变化而变化物体的质量随其速度的增加而变大速度的合成成时间与空间互不相干关系式v船岸v船水v水岸成立立速度与位移时间的测量有关v船岸v船水v水岸不成立引力规律牛顿的万有引力定律认为物体间的引力符合平方反比规律爱因斯坦引力理论认为物体间的引力不完全符合平方反比规律联系1以下两种情况相对论与经典力学的结论没有区别
①物体的速度远小于光速c（3×108 m/s）时； 联系 ②“普朗克常量”（6.63×10－34 J·s）可以忽略不计
时. （2）相对论和量子力学都没有否定经典力学，经典 力学是相对论、量子力学的特殊情况
【典例 1】 关于经典力学，下列说法中正确的是（ ） A.相对论与量子力学否定了经典力学理论 B.经典力学可以解决自然界中所有的问题 C.经典力学适用于微观领域质子、电子的运动 D.经典力学适用于发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的 运动 解析：相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是 在其基础上发展起来的，有各自成立范围，A 错误；经典 力学只能解决宏观低速物体，对于微观高速物体不再适 用，B、C 错误；经典力学适用于宏观低速物体，适用于 发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动，D 正确. 答案：D
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必修一*第一章运动的描述第一节认识运动参考系质点第二节时间位移时间与时刻路程与位移第三节记录物体的运动信息打点计时器数字计时器第四节物体运动的速度平均速度瞬时速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动匀速直线运动的位移图像匀速直线运动的速度图像匀变速直线运动的速度图像本章复习与测试*第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动落体运动的思考记录自由落体运动轨迹第二节自由落体运动规律猜想与验证自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运匀变速直线运动规律两个有用的推论第四节匀变速直线运动与汽车行驶本章复习与测试*第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系认识形变弹性与弹性限度探究弹力力的图示第二节研究摩擦力滑动摩擦力研究静摩擦力第三节力的等效和替代共点力力的等效力的替代寻找等效力第四节力的合成与分解力的平行四边形定则合力的计算分力的计算第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力探究作用力与反作用力的关系牛顿第三定律本章复习与测试*第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律伽利略的理想实验牛顿第一定律第二节影响加速度的因素加速度与物体所受合力的关系加速度与物体质量的关系第三节探究物体运动与受力的关系加速度与力的定量关系加速度与质量的定量关系实验数据的图像表示第四节牛顿第二定律数字化实验的过程及结果分析牛顿第二定律及其数学表示第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重超重和失重超重和失重的解释完全失重现象第七节力学单位单位制的意义国际单位制中的力学单位本章复习与测试必修二*第一章抛体运动第一节什么是抛体运动抛体运动的速度方向抛体做直线或曲线运动的条件第二节运动的合成与分解分运动与合运动运动的独立性运动的合成与分解第三节竖直方向的抛体运动竖直下抛运动竖直上抛运动第四节平抛物体的运动平抛运动的分解平抛运动的规律第五节斜抛物体的运动斜抛运动的分解斜抛运动的规律射程与射高弹道曲线本章复习与检测*第二章圆周运动第一节匀速圆周运动认识圆周运动如何描述匀速圆周运动的快慢第二节向心力感受向心力向心加速度生活中的向心力第三节离心现象及其应用离心现象离心现象的运用本章复习与检测*第三章万有引力定律及其应用第一节万有引力定律天体究竟做怎样的运动苹果落地的思考：万有引力定律的发现第二节万有引力定律的应用计算天体的质量理论的威力：预测未知天体理想与现实：人造卫星和宇宙速度第三节飞向太空飞向太空的桥梁——火箭梦想成真——遨游太空探索宇宙奥秘的先锋——空间探测器本章复习与检测*第四章机械能和能源第一节功怎样才算做了功如何计算功功有正、负之分吗？第二节动能势能动能重力势能弹性势能第三节探究外力做功与物体动能变第四节机械能守恒定律动能与势能之间的相互转化机械能守恒定律的理论推导第五节验证机械能守恒定律第六节能量能量转化与守恒定律各种各样的能量能量之间的转化能量守恒定律能量转化和转移的方向性第七节功率如何描述物体做工的快慢怎么计算功率功率与能量第八节能源的开发与利用能源及其分类能源危机与环境污染未来的能源本章复习与检测*第五章经典力学与物理学的革命第一节经典力学的成就与局限性经典力学的发展历程经典力学的伟大成就经典力学的极限性和适用范围第二节经典时空观与相对论时空观经典时空观相对论时空观第三节量子化现象黑体辐射：能量子假说的提出光子说：对光电效应的解释光的波粒二象性：光的本性揭示原子光谱：原子能量的不连续第四节物理学——人类文明进步的阶物理学与自然科学——人类文明进步的基石物理学与现代技术——人类文明进步的推动力本章复习与检测选修3-1*第一章电场第一节认识电场起点方式的实验探究电荷守恒定律第二节探究静电力点电荷库仑定律第三节电场强度电场电场的描述怎样“看见”电场第四节电势和电势差电势差电势等势面第五节电场强度与电势差的关系探究场强与电势差的关系电场线与等势面的关系第六节示波器的奥秘带电离子的加速带电离子的偏转示波器探秘第七节了解电容器识别电容器电容器的充放电电容器的电容决定电容的因素第八节静电与新技术锁住黑烟防止静电危害本章复习与测试*第二章电路第一节探究决定导线电阻的因素电阻定律的实验探究电阻率第二节对电阻的进一步研究导体的伏安特性电阻的串联电阻的并联第三节研究闭合电路电动势闭合电路的欧姆定律路端电压跟负载的关系测量电源的电动势和内阻第四节认识多用电表多用电表的原理学会使用多用电表第五节电功率电功和电功率焦耳定律和热功率闭合电路中的功率第六节走进门电路与门电路或门电路非门电路门电路的实验探究第七节了解集成电路集成电路概述集成电路的分类集成电路的前景本章复习与测试*第三章磁场第一节我们周围的磁象无处不在的磁场地磁场磁性材料第二节认识磁场磁场初探磁场有方向吗图示磁场安培分子电流假说第三节探究安培力安培力的方向安培力的大小磁通量第四节安培力的应用直流电动机磁电式电表第五节研究洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力的大小第六节洛伦兹力与现代技术带电粒子在磁场中的运动质谱仪回旋加速器本章复习与测试本册复习与测试,选修3-2*第一章电磁感应第一节电磁感应现象第二节研究产生感应电流的条件第三节探究感应电流的方向感应电流的方向楞次定律右手定则第四节法拉弟电磁感应定律影响感应电动势大小的因素法拉第电磁感应定律感应电动势的另一种表述第五节法拉弟电磁感应定律的应用（一）法拉第电机电磁感应中的电路第六节法拉弟电磁感应定律的应用（二）电磁流量计电磁感应中的能量第七节自感现象及其应用自感现象自感系数日光灯第八节涡流现象及其应用涡流现象电磁灶与涡流加热涡流制动与涡流探测本章复习与检测*第二章交变电流第一节认识变交电流观察交变电流的图象交变电流的产生第二节交变电流的描述用函数表达式描述交变电流用图象描述交变电流第三节表征交变电流的物理量交变电流的周期和频率交变电流的峰值和有效值第四节电感器对交变电流的作用认识电感器电感器对交变电流的阻碍作用低频扼流圈和高频扼流圈第五节电容器对交变电流的作用电容器仅让交变电流通过电容器对交变电流的阻碍作用隔直电容器和高频旁路电容器第六节变压器认识变压器探究变压器的电压与匝数的关系理想变压器原副线圈中的电流第七节远距离输电从发电站到用户的输电线路为什么要用高压输电直流输电本章复习与检测*第三章传感器第一节认识传感器什么是传感器传感器的分类第二节探究传感器的原理温度传感器的原理光电传感器原理第三节传感器的应用生活中的传感器农业生产中的传感器工业生场中的传感器飞向太空的传感器第四节用传感器制作自控装置第五节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3-3*第一章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的分子的大小阿伏伽德罗常数第二节测量分子的大小实验原理实验器材实验与收集数据分析与论证第三节分子的热运动扩散现象布朗运动第四节分子间的相互作用力第五节物体的内能分子的动能温度分子势能物体的内能第六节气体分子运动的统计规律分子沿各个方向运动的机会相等分子速率按一定的规律分布本章复习与检测*第二章固体、液体和气体第一节晶体的宏观特征单晶体多晶体非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料新材料的基本特征新材料的未来第四节液体的性质液晶液体分子的排列液体分子的热运动液晶长丝状液晶螺旋状液晶第五节液体的表面张力液体的表面现象液体的表面张力及其微观解释第六节气体状态量体积温度压强第七节气体实验定律(Ⅰ)玻意耳定律第八节气体实验定律(Ⅱ)查理定律盖.吕萨克定律对气体实验定律的微观解释第九节饱和蒸汽空气的湿度饱和蒸汽饱和气压空气的湿度本章复习与检测*第三章热力学基础第一节内能功热量改变物体内能的两种方式第二节热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律运用举例第三节能量守恒定律能量守恒定律第一类永动机是不可能造成的第四节热力学第二定律热传导的方向性机械能和内能转化过程的方向性热力学第二定律热力学第二定律的微观实质熵第五节能源与可持续发展能源与环境温室效应酸雨能量降退与节约能源第六节研究性学习能源的开发利用与环境保护本章复习与测试选修3-4*第一章机械振动第一节初识简谐运动弹簧振子描述简谐运动的物理量第二节简谐运动的力和能量特征简谐运动的力的特征简谐运动的能量的特征第三节简谐运动的公式描述第四节探究单摆的振动周期单摆振动周期的实验探究第五节用单摆测定重力加速度第六节受迫振动共振受迫振动共振共振的利用和防止本章复习与检测*第二章机械波第一节机械波的产生和传播认识机械波机械波的产生机械波的传播纵波与横波第二节机械波的图象描述波的图象描述波的特征的物理量第三节惠更斯原理及其应用惠更斯原理波的反射波的折射第四节波的干涉与衍射波的干涉波的衍射第五节多普勒效应认识多普勒效应多普勒效应的成因多普勒效应的运用本章复习与检测*第三章电磁振荡与电磁波第一节电磁振荡电磁振荡电路的演变与构成电磁振荡过程中电场能和磁场能的转化电磁振荡的周期和频率第二节电磁场与电磁波麦克斯韦电磁场理论的基础思想电磁波的产生及其特点电磁场的物质性麦克斯韦电磁场理论的意义第三节电磁波的发射、传播和接收模仿赫兹实验电磁波的发射电磁波的传播无线电波的接收第四节电磁波谱光是电磁波电磁波谱第五节电磁波的应用无线电广播与电视移动通信电磁波与科技、经济、社会发展的关系本章复习与检测*第四章光第一节光的折射定律光的折射规律的实验探究折射角与光速的关系折射率第二节测定介质的折射率测量折射率第三节认识光的全反射现象光的全反射光导纤维的结构与应用第四节光的干涉双缝干涉现象光产生干涉的条件第五节用双缝干涉实验测定光的波长第六节光的衍射和偏振光的衍射光的偏振第七节激光激光激光的特性激光的应用全息照相用激光观察全息照片本章复习与检测*第五章相对论第一节狭义相对论的基本原理狭义相对论的诞生狭义相对论的基本原理“同时”的相对性第二节时空相对性时间间隔的相对性空间距离的相对性相对论的时空观第三节质能方程与相对论速度合成相对论质量质能方程相对论的速度合成定理第四节广义相对论广义相对论基本原理广义相对论的主要结论第五节宇宙学简介人类对宇宙演化的认识宇宙学的新进展本章复习与检测选修3-5*第一章碰撞与动量守恒第一节物体的碰撞历史上对碰撞问题的研究生活中的各种碰撞现象弹性碰撞和非弹性碰撞第二节动量动量守恒定律动量及其改变一维碰撞中的动量守恒定律第三节动量守恒定律在碰撞中的应. 第四节反冲运动第五节自然界中的守恒定律守恒与不变守恒与对称本章复习与检测*第二章波粒二象性第一节光电效应光电效应与光电流光电流的变化极限频率遏止电压电磁理论解释的困难第二节光子能量量子假说光子假说光电效应方程对光电效应的解释第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性光的波粒二象性的本质概率波第五节德布罗意波德布罗意波假说电子衍射电子云不确定关系本章复习与检测*第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门探索阴极射线电子的发现第二节原子的结构α粒子散射实验原子的核式结构的提出第三节氢原子光谱巴耳末系氢原子光谱的其他线系原子光谱第四节原子的能级结构能及结构猜想氢原子的能级本章复习与检测*第四章原子核第一节走进原子核放射性的发现原子核的组成第二节核衰变与核反应方程原子核的衰变核反应方程半衰期第三节放射性同位素同位素放射性同位素的应用放射性的危害及防护第四节核力与结合能核力及其性质重核与轻核结合能第五节裂变和聚变核裂变链式反应受控热核反应第六节核能利用反应堆核电站核能利用第七节小粒子与大宇宙从小粒子到大宇宙——空间跨度从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度本章复习与检测。
2022-2023学年教科版必修第二册 5.1经典力学的成就与局限性 作业
第五章 经典力学的局限性与相对论初步§5-1 经典力学的成就与局限性一、选择题（共15题）1．下列情境中，经典力学不适用的是A ．小朋友坐滑梯下滑B ．轮船在大海上航行C ．宇宙粒子接近光速运动D ．子弹在空中飞行2．关于经典力学的成就与局限性的有关说法不正确的是（ ）A ．经典力学又称牛顿力学B ．与经典力学体系相适应，牛顿建立了绝对时空观C ．经典力学能解释微观世界丰富多彩的现象D ．经典力学只适用于宏观（1010m ->）、低速（v c ）、弱引力场（例如地球附近） 3．通过物理学史的学习，能让我们增长见识，加深对物理学的理解，还能从前人的经验中得到启示．下列说法正确的是( )A ．第谷提出了行星运动三大定律，在此基础上，牛顿发现了万有引力定律B ．卡文迪许用实验测定了引力常量C ．冥王星被称为“笔尖下发现的行星”D ．经典力学也适用于微观高速强引力的领域4．经典力学的适用范围是（ ）A ．宏观世界，低速运动B ．微观世界，低速运动C ．宏观世界，高速运动D ．微观世界，高速运动5．经典力学不适用于下列哪些运动( )A ．火箭的发射B ．宇宙飞船绕地球的运动C ．微观粒子的波动D ．汽车在公路上行驶 6．牛顿时代的科学家们围绕天体之间引力的研究，经历了大量曲折而又闪烁智慧的科学实践．在万有引力定律的发现及其发展历程中，下列叙述不符合史实的是( )A ．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律B ．牛顿首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G 的数值C ．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体D ．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道7．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学中运动与力的发展过程和研究方法的认识，下列说法中正确的是（）A．伽利略对自由落体运动研究方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法B．伽利略正确认识运动和力的关系，同时建立惯性定律C．牛顿运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿三定律对于微观、高速的运动情景也适用D．牛顿发现了万有引力定律，并给出了引力常量的数值8．下列说法正确的是（）A．开普勒根据万有引力定律和牛顿运动定律推知32RT为定值B．伽利略最早提出了“日心说”C．相对论和量子力学的理论并不否定经典力学理论的正确性D．牛顿测量了万有引力常量9．下列说法错误的是（）A．经典力学适用于低速运动、宏观物体B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于受到离心力而产生的C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律D．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值10．经典力学的基础是牛顿运动定律，但它也有自己的局限性，以下说法正确的是（）A．经典力学适用于研究接近光速运行的物体的规律B．经典力学一般不适用于微观粒子C．经典力学和相对论是完全对立的D．研究在高速公路上行驶的汽车的运动规律不适用牛顿运动定律11．下列物体的运动，不遵循．．．经典力学规律的是A．苹果从树上自由下落的运动B．神州飞船绕地球的运动C．子弹飞出枪口后的运动D．粒子接近光速的运动12．经典力学体系是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，是整个现代物理学和天文学基础，关于经典力学的适用范围，下列说法中正确的是（）A．微观、低速和强引力场B．宏观、高速和弱引力场C．宏观、低速和弱引力场D．微观、高速和强引力场13．下列说法正确的是（）A．曲线运动物体的速度可能不变B．匀速圆周运动物体的合外力一定不为零C．哥白尼发现了行星运动三大定律D．经典力学适用于宏观高速物体14．关于经典力学，下列说法中正确的是A．相对论与量子力学否定了经典力学理论B．经典力学可以解决自然界中所有的问题C．经典力学适用于微观领域质子、电子的运动D．经典力学适用于发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动15．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（）A．经典力学适用于宏观低速运动的物体B．由于经典力学的有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决C．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体二、填空题（共4题）16．当物体的运动速度接近光速时，经典力学_____（填“不再”或“仍然”）适用，可见，经典力学____（填“有”或“没有”）局限性．17．相对论给出了物体在___________状态下所遵循的规律，量子力学给出了___________世界所遵循的规律，而牛顿力学只适用于___________，不适用于___________。
相对论
第一节 经典力学的成就与局限性 1、了解经典力学的发展历程； 、了解经典力学的发展历程； 2、了解经典力学的伟大成就； 、了解经典力学的伟大成就； 3、了解经典力学的局限与适用范围： 、了解经典力学的局限与适用范围： （1）经典力学适用低速的、宏观物体的运动； ）经典力学适用低速的、宏观物体的运动； （2）量子力学适用高速的、微观物体的运动情况。 ）量子力学适用高速的、微观物体的运动情况。 第二节 经典时空观与相对时空观 1、惯性系与非惯性系；2、伽利略相对性原理； 、惯性系与非惯性系； 、伽利略相对性原理； 3、经典时空观； 、经典时空观； 4、相对时空观； 、相对时空观；
ห้องสมุดไป่ตู้
第三节 量子化现象 1、了解量子力学提出的背景； 、了解量子力学提出的背景； 2、什么是能量的量子化； 、什么是能量的量子化； 3、爱因斯坦的光电效应说明了光具有粒子性；光的干涉、衍射 、爱因斯坦的光电效应说明了光具有粒子性；光的干涉、 现象说明光具有波动性； 现象说明光具有波动性； 4、光的波粒二象性：光具有波动性又具有粒子性。 、光的波粒二象性：光具有波动性又具有粒子性。
物理粤教版2教学设计：第五章第二节 经典时空观与相对论时空观含答案
教学设计第二节经典时空观与相对论时空观整体设计经典力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比)运动时总结出来的，对于微观粒子和高速运动的宏观物体经典力学不适用。
当光的电磁本质被揭示出来以后，对光在空间的传播问题的研究和思考，引发了物理学的一场革命,导致了相对论的建立，改变了我们对时间和空间的认识.那么相对论给出的时空观是怎样的呢？教学难点经典时空观与相对论时空观的主要区别.教学重点1。
知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。
知道同时的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性.2。
了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。
体会相对论的建立对人类认识世界的影响.教学方法质疑探究、讨论课时安排1课时三维目标知识与技能1。
了解伽利略相对论原理，知道时空观与参考系的联系。
2。
了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因.3.了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。
4。
知道经典时空观与相对论时空观的主要区别.过程与方法1.通过对参考系和运动的“讨论与交流"，认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。
2.了解绝对时空观与实验事实的矛盾.3.通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法--“提出假设”.4。
通过“讨论与交流”理解同时的相对性.5。
对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别.情感态度与价值观1.通过“讨论与交流"活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达能力和合作学习的精神。
2.通过了解时空观的变革，从中认识物理学的发展和变革，体会相对论对人类认识世界的影响,感受物理学的发展对推动社会的作用.3.感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有创造性的想象力，启发学生勇于质疑、富于想象，培养思维的多向性和发散性。
4。
通过了解时空观的变革，使学生认识到自然界是可以被人认识的，科学是认识自然最有效的途径,科学对自然界有解释和预见的功能，科学知识具有想对的稳定性并不断发展和进步，从过程的意义来看，科学的本质就是探究,是不断地追求真理和不断地修正错误，不断地创新。
高二物理(上学期)开学第一课
新学期新气象，对学生和老师来说，这开学的第一课可是很重要的。
而高二作为高一到高三的过度期，有着十分关键的作用。
下面为大家整理了：高二地理(上学期)开学第一课，欢迎参阅!高二地理(上学期)开学第一课高一学到了什么?第四章机械能和能源第01节功第02节动能势能第03节探究外力做功与物体动能变第04节机械能守恒定律第05节验证机械能守恒定律第06节能量能量转化与守恒定律第07节功率第08节能源的开发与利用第五章经典力学与物理学的革命第01节经典力学的成就与局限性第02节经典时空观与相对论时空观第03节量子化现象第04节物理学—人类文明进步的阶必修2 第一章抛体运动第01节什么是抛体运动第02节运动的合成与分解第03节竖直方向的抛体运动第04节平抛物体的运动第05节斜抛物体的运动第二章圆周运动第01节匀速圆周运动第02节向心力第03节离心现象及其应用第三章万有引力定律及其应用第01节万有引力定律第02节万有引力定律的应用第03节飞向太空你能解答以下问题吗?1、为什么月亮不会掉下来呢?2、为什么转弯处的路面通常是倾斜的呢?3、为什么交警可以根据汽车的刹车痕迹来判断汽车是否超速呢?4、为什么开机动车上坡时要退档?5、为什么风扇通电后能转起来?6、为什么自动门可以自动开门和关门呢?7、为什么小鸟停在高压线上却安然无恙呢? 8、开水会冒热气，难道冰棍也会冒热气吗?9、为什么缝衣针能飘在水面上而不下沉呢? 10、为什么草叶上的露珠一般都呈球状呢?……为什么有那么多为什么?……高二学什么?选修3-1、选修3-2 ——电磁学(高考必考) 选修3-3——热学(选考)选修3-5——原子物理学(选考)第Ⅰ选择 48分卷题第Ⅱ必做 15分卷题 32分选做 15分题改革后高考怎么考?8题实验 2题计算2题 1题试卷结构表单选5题多选3题力学电学力学电磁学 (1)选择填空或填空题 (2)计算题对比含连图、画图和作图含写函数表达式、作函数图象其中选择填空为 5 选3 。
2021学年高考物理主题三牛顿力学的局限性与相对论初步第五章经典力学的成就与局限性3.5.2相对论时
.3.5.2 相对论时空观3.5.3 宇宙的起源与演化学习目标 1.了解经典的相对性原理。
2.知道狭义相对论的两个根本假设。
3.理解“同时〞的相对性和长度的相对性。
4.了解宇宙的起源与演化。
核心凝炼 2 个根本假设——狭义相对性原理、光速不变原理 3 个相对性——“同时〞的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性一、经典的相对性原理 1.惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系。
相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考 系也是惯性系。
2.伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是一样的。
二、狭义相对论的两个根本假设 1.狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是一样的。
2.光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是一样的。
三、时间和空间的相对性 1.“同时〞的相对性 (1)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。
(2)狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在同一个参考系中不同地点同时发生的两 个事件，在另一个参考系中不一定是同时的。
(1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。
(2)相对论的时空观：“长度〞也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比 静止时的长度小。
与杆相对静止的人认为杆长为 l0，与杆相对运动的人认为杆长是 l，那么 两者之间的关系是 l＝l0 1－〔vc〕2，即运动长度会收缩。
(1)经典物理学认为：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是一样的。
(2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是不同的。
设 τ0 表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的两事件的时间间隔，τ 表示相对事件发生 地以速度 v 高速运动的参考系中观测的同样两事件的时间间隔，那么它们的关系是 τ＝下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。
.τ0，即运动时钟会变慢。
高中物理第五章经典力学与物理学的革命第2节经典时空观与相对论时空观教案2
第2节经典时空观与相对论时空观新课教学：一．经典时空观从参考系的概念引入经典时空观，是为了介绍牛顿引入经典时空观的理论出发点，使学生领会经典时空观是经典力学的理论基础。
[讨论与交流]在匀速前进的车厢中的自由落体，相对于车厢中静止的观察者做竖直向下初速度为零的匀加速直线运动，相对于地面上静止的观察者做平抛运动。
[讨论与交流](1)我们所说的匀速运动实际上是以地面为参考系，物体不受外力或者所受合外力为零时的惯性运动。
(2)一个物体的运动对两个相互做匀速直线运动的惯性系来说，速度、加速度以及所遵循的力学规律都是相同的。
了解牛顿引入绝对时空观的缘由，教学中要注意理清以下思路：经典力学是讨论物体的运动状态及其改变的，而所有的运动都是在一定的时间、空间中进行的，机械运动是物体的位置移动，位置涉及空间概念，移动涉及速度，涉及时间概念，所以牛顿力学必定与一定的时空观相联系。
机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系(后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系)，但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系，牛顿的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体足处于静止、匀速运动还是加速运动状态．参见课程资源——《牛顿对绝对空间的设想》。
对绝对时空观及其三个推论的教学建议采用举例和联想、比喻的方式，使学生结合生活经验了解和领会。
牛顿认为，宇宙本身结构是不会变的，他称这结构为绝对空间．我们打个比方，把“空间”设想成物体做机械运动的舞台和背景，在日常生活中我们有这样的经验：在一个箱子中可以放进一定数量的东西，这是箱子的一种性质，可以叫做箱子的容积，也就是箱子的空间．这个容积大小或空间大小是与箱子里放什么东西(以及放不放东西)没有关系的．在卖箱子的商店里，总是要标出26×26×10等等尺寸，之所以能这样标出，就是以容积是箱子的不受“外在的情况”影响的本性这一点为依据的．进一步，我们设想箱子无限地扩大，这就得到了一个与任何特殊的物质无关的、绝对的空间．它就是牛顿的绝对空间。
经典力学和狭义相对论的时空观
经典力学和狭义相对论的时空观经典力学和狭义相对论是两个重要的物理学理论，它们都对时空观有着自己的理解。
下面将分别从经典力学和狭义相对论两个方面来探讨时空观。
经典力学的时空观：经典力学是牛顿于17世纪提出的一种物理学理论，它认为时间和空间是绝对不变的，即时间和空间是独立于物体和观察者的。
在经典力学中，时间被视为一个普遍可用的全局参考系，所有运动都可以在这个参考系下描述。
另外，在经典力学中，物体的质量、速度、加速度等物理量都是绝对不变的。
此外，在经典力学中还有一个重要概念——惯性参考系。
惯性参考系是一个相对于其他参考系静止或做匀速直线运动的参考系，在这个参考系下牛顿第一定律（惯性定律）成立。
这意味着如果一个物体在惯性参考系内静止或做匀速直线运动，则它会保持这种状态直到受到外部作用力而改变状态。
总之，在经典力学中，时空观是绝对的，时间和空间是独立于物体和观察者的，惯性参考系是一个非常重要的概念。
狭义相对论的时空观：与经典力学不同，狭义相对论是爱因斯坦于20世纪初提出的一种物理学理论。
它认为时间和空间是相互关联的，即时间和空间不是绝对不变的，而是依赖于物体和观察者。
在狭义相对论中，时间和空间被视为一个整体——时空。
具体来说，在狭义相对论中有两个重要概念：光速不变原理和相对性原理。
光速不变原理指出，在任何参考系下，光速都保持恒定。
这意味着如果两个事件在一个参考系内同时发生，则在另一个参考系内它们可能会发生在不同时刻；如果两个事件在一个参考系内处于同一位置，则在另一个参考系内它们可能会处于不同位置。
相对性原理指出，在所有惯性参考系中物理规律都应该保持不变。
这意味着如果两个惯性参考系以匀速运动，则它们之间不存在任何实验能够检测到的差异。
这也是狭义相对论中的相对性原理。
总之，在狭义相对论中，时空观是相对的，时间和空间是依赖于物体和观察者的，光速不变原理和相对性原理是两个非常重要的概念。
结论：经典力学和狭义相对论都有自己的时空观。
高中物理 第5章 牛顿力学的局限性与相对论初步 第1节 牛顿力学的成就与局限性 第2节 相对论时空观
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目标：1.[物理观念]了解牛顿力学的局限性和适用范围。
2.[物理观念]了解狭义相对论的基本假设。
3.[物理观念]了解近现代宇宙模型。
一、牛顿力学的成就与局限性1．绝对时空观(1)惯性参考系：牛顿运动定律成立的参考系。
(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，力学规律都具有相同的形式。
(4)绝对时空观：绝对的、真实的和数学的时间，由其特性决定自身均匀地流逝着，而与一切外界事物无关，绝对空间的自身特性与任何外界事物无关，它处处均匀，永不移动。
2．牛顿力学的成就 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。
3．牛顿力学的局限性和适用范围牛顿力学只适用于低速(远小于光速)、宏观(人类可感知尺度)、弱引力场(如地球附近)和计量精度要求不高的情况。
二、相对论时空观1．狭义相对论的基本假设(1)相对性原理：在所有的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
(2)光速不变原理，在所有的惯性参考系中，测得的真空中的光速都相同。
2．时空相对性(1)同时性的相对性，在一个惯性参考系中同时发生的两个事件，在另一个惯性参考系看来是不同时的。
(2)时间延缓：①公式：Δt ′＝Δt 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，因为1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＜1，所以总有Δt ＞Δt ′。
②意义：在站台上将观测到火车上的时间进程变慢了，而在运动参考系里的人认为一切正常，这就是时间间隔的相对性，也称为“时间延缓”。
(3)长度收缩①公式：l ′＝l 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＜1，所以总有l ′＜l 。
②意义：物体相对于观察者运动时，在运动的方向上，观测者测量到该物体的长度要缩短，而垂直于运动方向的长度不会发生变化，这就是空间距离的相对性，也称为“长度收缩”。
粤教版高中物理课本目录
必修一综合复习与测试第一章运动的描述第一节认识运动第二节时间位移第三节记录物体的运动信息第四节物体运动的速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动本章复习与测试第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动第二节自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运.第四节匀变速直线运动与汽车行驶.本章复习与测试第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系第二节研究摩擦力第三节力的等效和替换第四节力的合成与分解第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力本章复习与测试第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第.第二节影响加速度的因素第三节探究物体运动与受力的关系第四节牛顿第二定律第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重第七节力学单位本章复习与测试必修二综合复习与测试第一章抛体运动第01节什么是抛体运动第02节运动的合成与分解第03节竖直方向的抛体运动第04节平抛物体的运动第05节斜抛物体的运动本章复习与检测第二章圆周运动第01节匀速圆周运动第02节向心力第03节离心现象及其应用本章复习与检测第三章万有引力定律及其应用第01节万有引力定律第02节万有引力定律的应用第03节飞向太空本章复习与检测第四章机械能和能源第01节功第02节动能势能第03节探究外力做功与物体动能变.第04节机械能守恒定律第05节验证机械能守恒定律第06节能量能量转化与守恒定律第07节功率第08节能源的开发与利用本章复习与检测第五章经典力学与物理学的革命第01节经典力学的成就与局限性第02节经典时空观与相对论时空观第03节量子化现象第04节物理学—人类文明进步的阶.本章复习与检测粤教版3-1第一章电场第01节认识电场第02节探究静电力第03节电场强度第04节电势和电势差第05节电场强度与电势差的关系第06节示波器的奥秘第07节了解电容器第08节静电与新技术本章复习与测试第二章电路第01节探究决定导线电阻的因素第02节对电阻的进一步研究第03节研究闭合电路第04节认识多用电表第05节电功率第06节走进门电路第07节了解集成电路本章复习与测试第三章磁场第01节我们周围的磁象第02节认识磁场第03节探究安培力第04节安培力的应用第05节研究洛伦兹力第06节洛伦兹力与现代技术本章复习与测试本册复习与测试,选修3－2综合复习与测试第一章电磁感应第01节电磁感应现象第02节研究产生感应电流的条件第03节探究感应电流的方向第04节法拉弟电磁感应定律第05节法拉弟电磁感应定律应用(.第06节法拉弟电磁感应定律应用(.第07节自感现象及其应用第08节涡流现象及其应用本章复习与检测第二章交变电流第01节认识变交电流第02节交变电流的描述第03节表征交变电流的物理量第04节电感器对交变电流的作用第05节电容器对交变电流的作用第06节变压器第07节远距离输电本章复习与检测第三章传感器第01节认识传感器第02节探究传感器的原理第03节传感器的应用第04节用传感器制作自控装置第05节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3－3综合复习与测试第一章分子动理论第01节物体是由大量分子组成的第02节测量分子的大小第03节分子的热运动第04节分子间的相互作用力第05节物体的内能第06节气体分子运动的统计规律本章复习与检测第二章固体、液体和气体第01节晶体的宏观特征第02节晶体的微观结构第03节固体新材料第04节液体的性质液晶第05节液体的表面张力第06节气体状态量第07节气体实验定律(Ⅰ)第08节气体实验定律(Ⅱ)第09节饱和蒸汽空气的湿度本章复习与检测第三章热力学基础第01节内能功热量第02节热力学第一定律第03节能量守恒定律第04节热力学第二定律第05节能源与可持续发展第06节研究性学习能源的开发利.本章复习与测试选修3－5综合复习与测试第一章碰撞与动量守恒第01节物体的碰撞第02节动量动量守恒定律第03节动量守恒定律在碰撞中的应.第04节反冲运动第05节自然界中的守恒定律本章复习与检测第二章波粒二象性第01节光电效应第02节光子第03节康普顿效应及其解释第04节光的波粒二象性第05节德布罗意波本章复习与检测第三章原子结构之谜第01节敲开原子的大门第02节原子的结构第03节氢原子光谱第04节原子的能级结构本章复习与检测第四章原子核第01节走进原子核第02节核衰变与核反应方程第03节放射性同位素第04节核力与结合能第05节裂变和聚变第06节核能利用第07节小粒子与大宇宙本章复习与检测。
(粤教版必修2)5.1、5.2《经典力学的成就与局限性》 经典时空观与相对论时空观
【规律方法】时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法 明确时间间隔的相对性公式中各量的含义,Δt是在“静止 的参考系”(通常将观察者所在的参考系看成静止的)中测 得的时间差,Δt′是在相对于“静止参考系”为v的“运动 参考系”中测量的时间差.
(1)“钟慢效应”或“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时
间比较的一种效应,不要认为是时钟的结构或精度因运动而 发生了变化. (2)运动时钟变慢完全是相对的,在两个惯性参考系中的观 测者都将发现对方的钟变慢了.
(1)相对论中的时间延缓、长度缩短、质量 增大现象是观测效应，并非时钟走慢了，也并非是物体的 长度、质量变化了.
(2)光速是物体运动的极限速度.
【典例2】一支静止时30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者 的身边飞过. (1)观察者测得火箭的长度应为多少? (2)火箭上的人测得火箭的长度应为多少?
④在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引
力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
【解题指导】万有引力定律只适用于球体间的距离远 大于引力半径的情况. 【标准解答】选A.只要天体的实际半径远大于它们的引力
半径，那么由爱因斯坦和牛顿的引力理论计算出的力的差
【标准解答】选B、C.经典力学理论只适用于宏观、低速运
动的物体，具有一定的局限性，A错误，B正确；在经典力 学中，物体的速度v c，所以物体的质量不随运动状态的
改变而改变，但相对论和量子力学并不否定经典力学，认
为它是在一定条件下的特殊情形，C正确，D错误.
二、相对论效应的理解
1.同时的相对性：同时是相对的，不存在所有参考系普适 的同时性概念.
(3)如果火箭的速度为光速的二分之一,观察者测得火箭的
高中物理教材(12本全)人教版和粤教版目录详细对比
4热力学第二定律
5热力学第二定律的微观解释
6能源和可持续发展
选修3-3
第一章分子动理论
第一节物体是由大量分子组成的
第二节测量分子的大小
第三节分子的热运动
第四节分子间的相互作用力
第五节物体的内能
第六节气体分子运动的统计规律
第二章固体、液体和气体
第一节晶体和非晶体
第二节晶体的微观结构
2、感应电动势
3、电磁感应现象在技术中的应用
第四章交变电流电机
1、交变电流的产生和描述
2、变压器
3、三相交变电流
第五章电磁波通信技术
1、电磁场电磁波
2、无线电波的发射、接收和传播
3、电视移动电话
4、电磁波谱
第六章集成电路传感器
1、晶体管
2、集成电路
3、电子计算机
4、传感器
选修2-1
第一章直流电路与多用电表
2、活塞式内燃机
3、蒸汽轮机燃气轮机
4、喷气发动机
第五章制冷机
1、制冷机的原理
2、电冰箱
3、空调器
选修2-2
第一章刚体的平衡
第一节研究平动与转动
第二节探究共点力作用下刚体的平衡条件
第三节刚体共点力平衡条件的应用
第四节力矩
第五节探究有固定转动轴物体的平衡条件
第六节刚体的一般平衡条件
第七节探究影响平衡稳定的因素
第三章磁场
第一节我们周围的磁现象
第二节认识磁场
第三节探究安培力
第四节安培力的应用
第五节研究洛伦兹力
第六节洛伦兹力与现代技术
选修3-2
第四章电磁感应
1划时代的发现
2探究感应电流的产生条件
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【例3】关于时间、长度和质量的测量，下列说法正确的
是( 度无关 B．物体的质量是物体的固有属性，无论在哪一个参考系 中测量都是一样的 C．物体的速度越大，物体的质量越大 D．无论是时间、长度，还是质量，其测量都与所选的参
)
A．时间均匀流逝，物体的长度一定，它们典力学的成就与局限性
第二节 经典时空观与相对论时空观
一、经典力学的发展历程和成就
观察实验 、__________ 科学思维 与_____ 数学 1．17 世纪，伽利略发展了__________
相结合的方法，并发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原 理，奠定了动力学的基础． 2．牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基 综合与分析 的方法，建立了一套 础上，采用____________ 归纳与演绎 、____________ 完整的经典力学体系． 天上物体 和____________ 地上物体 的运动统一起 3．经典力学把___________ 来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自
然界认识的第一次理论大综合．
4．经典力学的应用受到物体运动速率的限制，即其只适用
低速 运动的物体． 于处理_______ 微观 领域中物质结构和能量 5．牛顿运动定律不适用于_______ 不连续的现象． 二、经典时空观与相对论时空观 惯性参考系 ， 1．凡是牛顿运动定律成立的参考系就称为___________ 惯性系；而牛顿定律不成立的参考系称为_________ 非惯性系 ． 简称_______ 非惯性系 ，应用牛顿 而相对于惯性系做变速运动的参考系都是_________ 惯性系 ． 运动定律时必须选择_______
2．所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系 ______，
3．伽利略相对性原理：对于所有惯性系，力学规律都是相 等效的 ．伽利略相对性原理表 同的，或者说，一切惯性系都是_______ 明，对于两个做匀速直线运动的惯性系来说，我们不能判断哪
个惯性系处于绝对静止或绝对运动状态．
相对性原理 ， 4．相对论时空观的两个基本假设：第一是___________
2．A、B、C 是三个完全相同的时钟，A 放在地面上，B、
C 分别放在两个火箭上，以速度 vB 和 vC 朝一方向飞行，vB＜vC.
地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢( C )
A．A 时钟 C．C 时钟 B．B 时钟 D．三个时钟一样慢
解析：根据相对论时空观，速度越大时钟越慢，显然选项
C 正确．
忽略经典力学与相对论的适用范围 经典力学的适用范围是低速宏观的物体；相对论的适用范
考系的速度有关
错因：忽略了经典力学和相对论的适用范围，不知道选项
C、D 到底哪一个正确． 正解：只有在参考系的速度与光速相接近时，相对论才是
成立的，当物体的速度远远小于光速时，尽管速度增加，物体
的长度、质量以及过程所经历的时间都可以看成是不变的． 答案：D
3．对时间、空间的理解，下列说法正确的是( C ) A．时间均匀流逝，与外界无关 B．空间从不运动，永远不变，与外界任何事物无关 C．一个事件的发生所用的时间，在不同参考系里测量是
光速 c＝3.0×108 m/s.而火箭、宇宙飞船和宇宙探测器的速度均
远小于光速，对答案 A、B、C 所叙述的物体经典力学均适用，
对于微观粒子，一般情况下，经典力学不适用．
答案：D
1．下列说法正确的是( B ) A．牛顿运动定律就是经典力学 B．经典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问题 D．经典力学可以解决自然界中所有问题 解析：经典力学包括的内容分为力、热、电、光、原五大 部分．经典力学是以牛顿定律为基础的．
要点1
经典力学的适用范围
经典力学只适用于低速的宏观物体，而对于高速运动的接 近光速的物体以及微观领域中物质结构和能量不连续的现象，
经典力学不再适用．
【例1】经典力学不能适用于下列哪些运动( A．火箭的发射
)
B．宇宙飞船绕地球运动
C．“勇气号”宇宙探测器
D．微观粒子的波动性
解析：经典力学不适用于高速物体，“高速”指的是接近
光速不变原理 ． 第二是______________
5．相对论的四条重要结论是： “同时”的相对性 ； (1)___________________ 运动的时钟变慢 ； (2)_________________ (3)_________________ 运动的尺子缩短 ； 物体质量随速度的增加而增大 (4)______________________________ ．
不一样的
D．空间与时间彼此独立、互不关联 解析：经典力学认为空间与时间彼此独立、互不关联，这 就是牛顿的绝对时空观．当参考系的速度达到可以和光速相比 时，时间、空间和物质的运动密切关联，这就是相对论时空观．
A、B、D 显然是绝对时空观的观点，C 是相对论时空观的观点．
经典时空观与相对论时空观的理解 要点2 经典时空观认为时间和空间彼此独立，互不关联．相对论时 空观认为时间与空间相互联系，主要有：“同时”的相对性，运 动的尺子变短，运动的时钟变慢，物体质量随速度的增大而增大． 【例2】(双选)联系相对论时空观，判断下列有关质量和长
) 度说法中正确的是( A．物体的质量与运动状态无关 B．物体的质量与运动状态有关，只是在速度较低的情况 下，变化忽略不计 C．物体的长度与运动状态无关 D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况 下，变化忽略不计 解析：理解相对论时空观的四个主要观点． 答案：BD