相对论时空观与牛顿力学的局限性 课件(25张)
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【课件】相对论时空观与牛顿力学的局限性课件-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
二、牛顿力学的成就与局限性
☆交流讨论 1、根据所学内容想一想，哪些成就得益于牛顿的经典力学 理论。 （3）经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料 力学和结构力学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就。 （4）18世纪60年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合， 使机器和蒸汽机得以改进和推广，引发了第一次工业革命。
2、根据同样的原理，由于地球自西向东自转，所以地球上
A点和B点观测到的光速应该有何不同？（假设光速为c，
AB两点的速度均为v）
A
A点的观测速度应该为c v B点的观测速度应该为c v
B
一、相对论时空观
3、了解迈克尔逊莫雷实验，知道光速与我们刚才的推测有 何不同？爱因斯坦做了哪些大胆的假设和推测？ 1887 年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明： 在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与牛顿 力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。 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。
二、牛顿力学的成就与局限性
3、根据所学内容想一想，牛顿的经典力学理论与相对论、量子 力学有何关系？在现代社会学习经典力学是否还有意义？ （2）牛顿的方法可称为“归纳-演绎法”。第一个大量运用数 学方法系统地整理物理学理论的是牛顿，他的方法与一般演绎 法的不同之处在于:演绎的结果必须诉诸实验验证。 伽利略和牛顿的科学方法影响深远，成为后来物理学家的一种 朴实的自发倾向,并不断得到发展和完善,逐渐成为一种传统， 甚至作为社会科学和哲学的方法论，意义也是很大的。
vt
h2 (vt)2 (ct)2
h
1
t
h
c2 v2
一、相对论时空观
相对论时空观与牛顿力学的局限性(高中物理教学课件)
二.牛顿力学的局限性
1.牛顿力学的局限性： 高速不适用狭义相对论（时间变慢，长度变短，质量 变大） 微观不适用量子力学（微观粒子不仅具有粒子性，同 时还具有波动性。） 强引力场不适用广义相对论（时空弯曲）
还有相对论无法解释的现象：宇宙中存在暗物质约25%，暗能量 约70%，我们看到和探测到的的物质世界只占宇宙的5%
史上最牛合照，没有之一
德 拜
朗 缪 尔
皮
亨
卡
利
尔
奥
德
特
埃
伦
顿
费
赫
德
斯
尔
尔
特
岑
克 努 森普
朗 克
布 拉 格居
里 夫 人
克 莱洛 默仑 斯兹
狄 拉 克爱
因 斯 坦
维 夏 薛菲 定尔 谔特
海 森 泡堡 利
康 普 顿朗
之 万
德 布 罗古 意伊
玻 恩威
尔 逊
福 勒
布 里 渊
玻 尔
理 查 森
1927年第5届索尔维会议合照
动尺变短，长度收缩
l0
l0 v
B
l
v 1 v 2
l
l0
c
1 v 2 c
一.相对论时空观
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1 v 2 c
l l0
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v
2
c
动钟变慢，时间膨胀 动尺变短，长度收缩
5.相对论时空观：两式表明运动物体的长度（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。这个结论具有革命性的意义， 它所反映的时空观称作相对论时空观。
这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。
一.相对论时空观
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 课件-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
在微观世界中（尺度在10-10m以下），由于物质的存在和运动形式 （波粒二象性），较宏观世界，有较大的不同,牛顿力学也不适用。
相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普 通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的 内容。这使人们想起英国诗人波谱的诗句:
【典例1】以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是( ) A．低速、宏观的运动问题 B．高速、微观的运动问题 C．低速、微观的运动问题 D．高速、宏观的运动问题
所以当两束光打到同一片区域发生干涉现象时，有的位置是波峰碰波 峰，或者波谷碰波谷，有的位置是波峰碰波谷，波峰波谷相遇区域内 就会形成明暗相间的条纹
第三阶段，我们来了解迈克耳孙-莫雷实验的原理
迈克耳孙（Albert Abrahammichelson）和莫雷（Edwardmorley）是两位物理学家的名 字，他们因为这个实验获得了1907年的诺贝尔物理学奖。这个实验是为了验证以太是否存 在。
就是一把相对地面在运动着的尺 子，长度会在尺子运动的方向上 缩短。这里的缩短，是地面上， 相对于地面静止的观察者测量到 的尺子长度会变短。
尺子上有另一个观察者的话， 他测量到的尺子长度还是原 来的长度
假设这个时候爱因斯坦站在地面上 不动，他可以这样测量尺子的长度： 当尺子的头部经过爱因斯坦的时候， 他记录下一个时间，与此同时，在 尺子的头部做一个记号；当尺子的 尾部经过他的时候，他也记录下一 个时间，并在尺子的尾部也做一个 记号。这样的话，对于爱因斯坦来 说，他量出来的尺子的长度，其实 就是他记录下来的两个时间差，乘 以尺子的运动速度。
那科学家究竟是如何验证光速真的是不变的 呢？ 这就要说到19世纪末的著名实验——迈克耳孙-莫雷实验 （Michelson-Morley experiment）。理解这个实验，需要建立三 个阶段的认知。
相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普 通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的 内容。这使人们想起英国诗人波谱的诗句:
【典例1】以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是( ) A．低速、宏观的运动问题 B．高速、微观的运动问题 C．低速、微观的运动问题 D．高速、宏观的运动问题
所以当两束光打到同一片区域发生干涉现象时，有的位置是波峰碰波 峰，或者波谷碰波谷，有的位置是波峰碰波谷，波峰波谷相遇区域内 就会形成明暗相间的条纹
第三阶段，我们来了解迈克耳孙-莫雷实验的原理
迈克耳孙（Albert Abrahammichelson）和莫雷（Edwardmorley）是两位物理学家的名 字，他们因为这个实验获得了1907年的诺贝尔物理学奖。这个实验是为了验证以太是否存 在。
就是一把相对地面在运动着的尺 子，长度会在尺子运动的方向上 缩短。这里的缩短，是地面上， 相对于地面静止的观察者测量到 的尺子长度会变短。
尺子上有另一个观察者的话， 他测量到的尺子长度还是原 来的长度
假设这个时候爱因斯坦站在地面上 不动，他可以这样测量尺子的长度： 当尺子的头部经过爱因斯坦的时候， 他记录下一个时间，与此同时，在 尺子的头部做一个记号；当尺子的 尾部经过他的时候，他也记录下一 个时间，并在尺子的尾部也做一个 记号。这样的话，对于爱因斯坦来 说，他量出来的尺子的长度，其实 就是他记录下来的两个时间差，乘 以尺子的运动速度。
那科学家究竟是如何验证光速真的是不变的 呢？ 这就要说到19世纪末的著名实验——迈克耳孙-莫雷实验 （Michelson-Morley experiment）。理解这个实验，需要建立三 个阶段的认知。
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT教学课件
A.飞船正前方的观察者看到的光速为1.9c
B.飞船正后方的观察者看到的光速为0.1c
C.在垂直飞船前进方向上的观察者看到的光速是
D.在任何地方的观察者看到的光速都是c
1.81c
【正确解答】选D。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。
【课堂回眸】
由绝对时空观得到的结论
①同时的绝对性
在一个惯性系中的观察者在某一时刻观测到两个事件，对另一个做匀速直线运动的惯性系中的观察者来 说是同时发生的，即同时性与观察者的运动状态无关．
②时间间隔的绝对性
任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系(或观察者)的运 动无关．
相对论时空观与牛顿力学 的局限性
三种宇宙速度 同步卫星
第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度
近地卫星
生活经验让我们体会到， 时间好像一条看不见的 长河，均匀地自行流逝 着，空间好像一个广阔 无边的大房间，它们彼 此独立，都不影响物体 及其运动。这种绝对时 空观，也叫牛顿力学时 空观。
我们知道，如果河水中的河水以相
二、牛顿力学的成就与局限性 【思考】 能根据牛顿运动定律研究原子中电子的运动吗? 提示:不能。
1.牛顿力学的成就:从地面上物体的运动到天体的运动, 都服从_________的规律。 2.牛顿力牛学顿的力局学限性: (1)微观世界:电子、质子、中子等微观粒子,发现它们 不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律 在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 (2)牛顿力学只适用于_____运动,不适用于_____运动。
③空间距离的绝对性
如果各个惯性系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离也就有绝对不变的量值，而与惯性系 的选择(或观察者的运动状态)无关．
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性课件高一下学期物理人教版
式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞。
两架飞机各绕地球飞行一周后回到地
面，与留在地面上的铯原子钟进行比
较。
实验结果与相对论的理论预言符合得
很好。
牛顿力学的成就与局限性
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。
从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种
出能够更好地解释实验事实的假设。
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。
在经典物理学家的头脑中，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。但是如果接受了爱因斯坦的两个假设，
还是这样吗?
假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个
你想加入探究宇宙之谜的行列吗?
2.恒星的演化
天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，弄清楚了恒星演化的整个
过程，并认识到恒星的寿命主要取决于它的质量。
根据大爆炸宇宙学，大爆炸 10 万年后，温度下降到了3 000 K 左右，出
现了由中性原子构成的宇宙尘埃。由于万有引力的作用，形成了更密集
的尘埃。
尘埃像滚雪球一样越滚越大，形成了气体状态的星云团。星云团的凝聚
2.若在速度为 8 km/s的飞船上有一只完好的手表走过了1min，则地面上
的人认为它走过这1min“实际”上花了多少时间?
3.一枚静止时长30 m的火箭以3 km/s 的速度从观察者的身边掠过，观察
者测得火箭的长度应为多少?火箭上的人测得火箭的长度应为多少?如果
火箭的速度为光速的一半呢?
高中物理人教版（2019）必修第二册
两架飞机各绕地球飞行一周后回到地
面，与留在地面上的铯原子钟进行比
较。
实验结果与相对论的理论预言符合得
很好。
牛顿力学的成就与局限性
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。
从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种
出能够更好地解释实验事实的假设。
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。
在经典物理学家的头脑中，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。但是如果接受了爱因斯坦的两个假设，
还是这样吗?
假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个
你想加入探究宇宙之谜的行列吗?
2.恒星的演化
天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，弄清楚了恒星演化的整个
过程，并认识到恒星的寿命主要取决于它的质量。
根据大爆炸宇宙学，大爆炸 10 万年后，温度下降到了3 000 K 左右，出
现了由中性原子构成的宇宙尘埃。由于万有引力的作用，形成了更密集
的尘埃。
尘埃像滚雪球一样越滚越大，形成了气体状态的星云团。星云团的凝聚
2.若在速度为 8 km/s的飞船上有一只完好的手表走过了1min，则地面上
的人认为它走过这1min“实际”上花了多少时间?
3.一枚静止时长30 m的火箭以3 km/s 的速度从观察者的身边掠过，观察
者测得火箭的长度应为多少?火箭上的人测得火箭的长度应为多少?如果
火箭的速度为光速的一半呢?
高中物理人教版（2019）必修第二册
7-5相对论时空观与牛顿力学的局限性 (教学课件)-高中物理人教版( 2019 )必修第二册
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。
普朗克等人创 立量子力学
思考：经典力学的局限性和适用范围？
经典力学只适用于低速、宏 观、弱引力的情况。
当物体的速度远小于光速c
时,相对论物理学和经典物 理学的结论没有区别。
爱因斯坦
狭义相对 论
相对论时空观证明
强引力作用下出现的问题
牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就,但在一些问题上也 遇到了困难。例如:水星的公转轨道在不断旋进,其实际观察值 要比经典力学的预言值大。
1915年,爱因斯坦创立的广义相对论对此则能作出很好的解释,同时 还预言光线经过大质量星体附近时会发生偏转,且已被观测证实。
当另一个重要的常数即"普 朗克常量"可以忽略不计时, 量子力学和经典力学的结论 没有区别。
互为补充,互不矛盾,互不否定共同支撑起物理学科的骨架。
谢谢聆听
相对论时空观
1、两条基本假设 (1)不同惯性参考系,物理规律的形式相同 (2)任何惯性系,光速不变
爱因斯坦思维实验
相对论时空观
1、两条基本假设 (1)不同惯性参考系,物理规律相同 (2)任何惯性系,光速不变 2、狭义相对论结论
(1)同时是相对的 (2)动钟变慢 (3)动尺变短 (4)运动的物体质量变大
英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波 的传播速度等于光速 c
1887 年的迈克耳孙—莫雷实验
成为笼罩经典物理 的一朵乌云。
在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！
1905年,出生于德国的美
籍物理学家阿尔伯特·爱因斯 坦(1879-1955)发表了狭义相对 论。这个理论指出在宇宙中唯 一不变的是光线在真空中的速 度,其它任何事物──速度、长 度、质量和经过的时间,都随观 察者的参考系(特定观察)而变化。
普朗克等人创 立量子力学
思考：经典力学的局限性和适用范围？
经典力学只适用于低速、宏 观、弱引力的情况。
当物体的速度远小于光速c
时,相对论物理学和经典物 理学的结论没有区别。
爱因斯坦
狭义相对 论
相对论时空观证明
强引力作用下出现的问题
牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就,但在一些问题上也 遇到了困难。例如:水星的公转轨道在不断旋进,其实际观察值 要比经典力学的预言值大。
1915年,爱因斯坦创立的广义相对论对此则能作出很好的解释,同时 还预言光线经过大质量星体附近时会发生偏转,且已被观测证实。
当另一个重要的常数即"普 朗克常量"可以忽略不计时, 量子力学和经典力学的结论 没有区别。
互为补充,互不矛盾,互不否定共同支撑起物理学科的骨架。
谢谢聆听
相对论时空观
1、两条基本假设 (1)不同惯性参考系,物理规律的形式相同 (2)任何惯性系,光速不变
爱因斯坦思维实验
相对论时空观
1、两条基本假设 (1)不同惯性参考系,物理规律相同 (2)任何惯性系,光速不变 2、狭义相对论结论
(1)同时是相对的 (2)动钟变慢 (3)动尺变短 (4)运动的物体质量变大
英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波 的传播速度等于光速 c
1887 年的迈克耳孙—莫雷实验
成为笼罩经典物理 的一朵乌云。
在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！
1905年,出生于德国的美
籍物理学家阿尔伯特·爱因斯 坦(1879-1955)发表了狭义相对 论。这个理论指出在宇宙中唯 一不变的是光线在真空中的速 度,其它任何事物──速度、长 度、质量和经过的时间,都随观 察者的参考系(特定观察)而变化。
相对论时空观与牛顿力学的局限性课件-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
问题的答案似乎应为 1.2c，然而，事实并非如此！因为经典力学 不再适用。经典力学只适用于解决宏观低速运动问题，不能用来 处理高速运动或者微观问题，要解决这一问题就需要用到相对论 时空观。
二、相对论时空观
19世纪，英国物理学家麦克 斯韦根据电磁场理论预言了 电磁波的存在，并证明电磁 波的传播速度等于光速c。 这个速度是相对哪个参考系 而言的？
2．相对论时空观的内容 时间和空间是相互联系、相互影响的，并且与物质的存在及运 动 有关。
思考讨论：在经典物理学中，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。但是，如果按照爱因 斯坦的两个假设，结论还是这样吗？
根据爱因斯坦假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是 相同的，两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中不 一定也是同时的。
1、爱因斯坦的两个假设
（1）相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同 的；表明在任何惯性系中研究某个物体的某一运动过程，其运动规律 形式不变。 （2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都 是相同的。表明了经典时空观与相对论时空观的不同。
这两个假设看起来平淡无奇，但如果接受了这两个假设的观点， 并用它来分析问题，可能会在我们的头脑中引起一场轩然大波！
1、牛顿力学时空观 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观， 也叫牛顿力学时空观。
在牛顿力学时空观里，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流 逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。所 以不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物体的时间、长度、质量 等等的测量结果肯定是一样的。
车上的观察者:闪光同时到达车厢的前后两壁 地面上的观察者:闪光先到达车厢后壁，后到达前壁
二、相对论时空观
19世纪，英国物理学家麦克 斯韦根据电磁场理论预言了 电磁波的存在，并证明电磁 波的传播速度等于光速c。 这个速度是相对哪个参考系 而言的？
2．相对论时空观的内容 时间和空间是相互联系、相互影响的，并且与物质的存在及运 动 有关。
思考讨论：在经典物理学中，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。但是，如果按照爱因 斯坦的两个假设，结论还是这样吗？
根据爱因斯坦假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是 相同的，两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中不 一定也是同时的。
1、爱因斯坦的两个假设
（1）相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同 的；表明在任何惯性系中研究某个物体的某一运动过程，其运动规律 形式不变。 （2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都 是相同的。表明了经典时空观与相对论时空观的不同。
这两个假设看起来平淡无奇，但如果接受了这两个假设的观点， 并用它来分析问题，可能会在我们的头脑中引起一场轩然大波！
1、牛顿力学时空观 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观， 也叫牛顿力学时空观。
在牛顿力学时空观里，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流 逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。所 以不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物体的时间、长度、质量 等等的测量结果肯定是一样的。
车上的观察者:闪光同时到达车厢的前后两壁 地面上的观察者:闪光先到达车厢后壁，后到达前壁
物理人教版(2019)必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性(共28张ppt)
(2)牛顿力学的局限性：牛顿力学对于 高速运动的物体和电 子、质子、中子等微观粒子是不适用的。
(3)量子力学的建立能够很好地描述 微观粒子 运动的规律， 并在现代科学技术中发挥了重要作用。
(4)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。
经典力学与相对论、量子力学的比较
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
第 5 节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
课标要求 1．知道什么是绝对时空观和相对论时空观。 2．知道爱因斯坦的两个假设。 3．知道时间延缓效应和长度收缩效应。 4．了解牛顿力学的局限性和适用范围。
从文艺复兴开始的近代科学革命，经过伽利略、第谷、开普 勒等人的工作，科学取得很大进步，这种发展到牛顿那里 达到顶峰.
答案：A
【基础练习】
• 1、物理学的发展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,促进了物质生产 的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是( )
A.牛顿发现了万有引力定律 B.牛顿通过实验证实了万存引力定律 C.相对论的创立表明经典力学已不再适用 D.爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推广到高速领域
2．相对性原理 (1)根据麦克斯韦的电磁理论，真空中的光速在任何惯性系 中都是一个常量。 (2)迈克耳孙—莫雷实验证明：不论光源与观察者做怎样的 相对运动，光速都是相同的。
3．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设 (1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。 (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。 4．长度的相对性——“动尺变短” 狭义相对论中的长度公式：l＝l0 1－vc2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。
相对论时空观与牛顿力学的局限性-万有引力与宇宙航行PPT课件
•
4、 生活是由苦乐、美丑交织而成的经纬网 ，它穿 越时空 而光芒 犹在。 需要我 们不断 探索和 思考人 生，只 要我们 能够在 思考之 中不断 添加沙 子、水 和石头 ，人生 就变得 充实。
•
5、我站在金急雨的花树下，将那颗好 奇心小 心翼翼 地放进 心中的 角落， 用她给 我的充 满爱的 心温暖 自己。
5.相对论时空观与牛顿力学的局限性
一、相对论时空观 【思考】 一架飞机在上海杨浦大桥上空匀速飞过,飞机飞行方向 与大桥平行,问飞机上的乘客看到的大桥长度与静止观 察时相比有什么变化? 提示:变短了。
1.爱因斯坦两个假设: (的1;)在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是_相__同__ (2)真空中的光速在不同的参考系中大小都是_____的。
【解析】当火箭速度较低时,火箭上的人看到铁路的长 度基本不变,还是100 km。 当火箭的速度达到0.6c时,由相对论长度公式 l= 代l=入1l00相01－×应( vc的)2数k据m得=:80 km。 答案:100 km 80 km
1－0.62
【拓展例题】考查内容:光速不变原理的理解 【典例示范】科学家预言,在遥远的将来,离子推进发 动机驱动的宇宙飞船很可能会用于宇宙航行,这种飞船 能以接近光速飞行。设想在以0.9c飞行的飞船上打开 一个光源,则下列说法正确的是( )
•
6、对你唯有惊鸿一瞥，却窥见了一种 平淡致 远的处 世态度 ，淡罢 ，淡罢 ，绝不 为万物 所主宰 ，我独 逍遥于 濯浊之 外，蝉 蜕去拖 累，只 愿抱明 月而长 终。江 边一蓑 烟草， 一片缟 素。
•
7、天空不留下飞鸟的痕迹，但它已飞 过。飞 翔不是 为了留 下痕迹 ，而是 在飞翔 中尽情 享受自 由和快 乐!
低速
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT【优秀课件PPT】
题组二 相对论时空观
题4 某物体在静止时的质量为m0，在速度为v的高速（接近光速）
情况下质量为m，则由狭义相对论可知，物体速度v为（ ）
A. m0 gc m
B1.
m02 m2
gc
1
m0 m
Cgc .
1
m02 m2
gc
D.
【解析】
根据m1m0=vc22
可1 mm得022 gvc =
【答案】 B
题2［2019•广东佛山一 中高一检测］经典力学不 能适用B下列哪些运动 （） A. 火箭的发射 B. 微观粒子的波动性 C. “勇气号”火星探测 器在太空 的运动 D. 宇宙飞船绕地球的运 动
题3［多选］下列说法正确B的D是（ ） A. 不论是对宏观物体，还是微观粒子， 经典力学和量子力学都是适用的 B. 当物体运动速度很大（接近光速） 时，经典力学理论所得的结果与实际 结果之间出现了较大的偏差 C. 在经典力学中，物体的质量是不变 的，在狭义相对论中，物体的质量随 物体速度增大而减小 D. 牛顿的引力理论不能用于中子星表 面
任何物体都具有波动性，你坐在椅子上，你是波 动的，有波长。
物体的位置是不确定的，只能用几率来反映
六、从弱引力到强引力 1.物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用
2.天体半径减小到一定程度时(太阳的引 力半径为3 km，地球的引力半径为1 m, 如白矮星)，天体间的引力就趋于无穷 大 ，强引力。黑洞这种极端条件下的 宇宙天体。它有极强的吸引力，黑洞本 身的巨大质量造成空间弯曲
爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时， 其长度将会缩短为零。
五、从宏观到微观
19世纪末-20世纪初，深入到微观领域，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， 很多情况下经典力学说明不了。
相对论时空观与牛顿力学的局限性_课件
当另一个重要常 数即“普朗克常 数”可以忽略不 计时，量子力学 和经典力学的结 论没有区别
注意：相对论和量子力学都没有否定经典力学， 经典力学只是它们在一定条件下的特殊情
形
例题
【分析】 【解答】 【点评】
例题
【分析】 【解答】
高中物理必修2
第七章 万有引力与宇宙航行
精品 课件
相对论时空观与牛顿力学的局限性
新人教版
特级教师优秀课件精选
教学目标
了解经典力学的发展历程和伟大成就 认识经典力学的局限性和适用范围 初步了解微观和高速世界中的奇妙现象
了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用 ，知道物理学改变人们世界观的作用
动尺变短又是怎 么回事儿呢？
经典力学的局限性—从低速到高速
狭义相对论认为物体的长度l和物体的运动状态有关
物体静止 时的长度
物体速度为 v时的长度
真空中的光速
动钟变慢是怎么回事儿？
经典力学的局限性—从低速到高速
狭义相对论认为物体生命过程的持续时间t和物体的运动状态有关
物体速度为 v时的时间
物体静止 时的时间教ຫໍສະໝຸດ 重点牛顿运动定律的适用范围
教学难点
高速运动的物体，速度和质量之间的关系
牛顿
牛顿运动定律研究的是运动和力的关系
我们知道了物体做各种运动的原因
我们可以创设条件,控制物体,按照我 们的想法去运动!
经典力学的成就
牛顿
万有引力定律研究的是天上物体的运动 遵循牛顿运动定律
我们利用它们来计算天体的质量 还发现了未知天体
学无止境
我想知道为什么? 我想知道为什么? 我想知道为什么我想知道为什么? 我想知道,究竟为什么, 我非要知道为什么我想知道为什么?
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT 图文
【解析】当火箭速度较低时,火箭上的人看到铁路的长 度基本不变,还是100 km。 当火箭的速度达到0.6c时,由相对论长度公式 l= 代l=入1l00相01－×应( vc的)2数k据m得=:80 km。 答案:100 km 80 km
1－0.62
【拓展例题】考查内容:光速不变原理的理解 【典例示范】科学家预言,在遥远的将来,离子推进发 动机驱动的宇宙飞船很可能会用于宇宙航行,这种飞船 能以接近光速飞行。设想在以0.9c飞行的飞船上打开 一个光源,则下列说法正确的是( )
A.飞船正前方的观察者看到的光速为1.9c
B.飞船正后方的观察者看到的光速为0.1c
C.在垂直飞船前进方向上的观察者看到的光速是
D.在任何地方的观察者看到的光速都是c
1.81c
【正确解答】选D。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。
【课堂回眸】
凡事都是多棱镜，不同的角度会看到不 同的结 果。若 能把一 些事看 淡了， 就会有 个好心 境，若 把很多 事看开 了，就 会有个 好心情 。让聚 散离合 犹如月 缺月圆 那样寻 常，
低速
高速
长度的收缩效应 1.物体速度较低时,相对论长度近似等于静止长度。
2.物体速度较高时,其相对论长度l=
l0
1－( v )2 。
c
【典例示范】 地面上长100 km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以 30 km/s的速度掠过,则火箭上的人看到铁路的长度应 该为多少?如果火箭的速度达到0.6c,则火箭上的人看 到的铁路的长度又是多少?
1.牛顿力学的成就:从地面上物体的运动到天体的运动, 都2.服牛从顿_力牛_学_顿_的_力_局_学_限_的性规:律。 (1)微观世界:电子、质子、中子等微观粒子,发现它们 不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律 在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 (2)牛顿力学只适用于_____运动,不适用于_____运动。