1、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1.了解经典力学的发展历程和伟大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范围.3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象.4.知道相对论、量子力学和经典力学的关系。1、重点：了解经典力学的局限性。2、难点：了解相对论、量子力学与经典力学的关系。【自主学习】：1经典力学的基础是_，牛顿运动定律和万有引力定律在_、_、_的广阔领域，包括_的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就2狭义相对论阐述物体在以_运动时所遵从的规律3在经典力学中，物体的质量是_的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而_，即m_，两者在_的条件下是统一的4经
2、典力学认为位移和时间的测量与参考系_，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系_，在不同的参考系中_519世纪末20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有_，同时还具有_.20世纪20年代，_建立，它能够很好地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用6经典力学的适用范围：只适用于_运动，不适用于_运动；只适用于_世界，不适用于_世界主题1:相对论时空观问题:根据爱因斯坦的狭义相对论知,质量要随着物体的速度增大而增大,即m。请讨论:如果你使一个物体不断地加速,它的速度会增大到等于光速甚至大于光速吗?为什么?来主题2:牛顿力
3、学的成就与局限性问题:阅读课本“经典力学的局限性”的内容,回答下列问题。(1)总结经典力学有哪些局限性,它的适用范围是什么?(2)以牛顿运动定律为基础的经典力学,在科学研究和生产技术中有哪些应用?源:Zxxk.Com1一颗以0.1c的速度朝地球运动的星突然爆炸变为一颗明亮的超新星，爆炸所发出的光离开这颗超新星的速度为_，在地球测量，这束光射向地球的速度为_。2一张宣传画5 m见方，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以2108 m/s的速度接近此宣传画，这张画由司机测量时的宽度为_ m，高度为_ m。3.甲、乙两人站在地面上时身高都是L0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的
4、飞船同向运动，如图所示。此时乙观察到甲的身高L_L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1_t0。(均选填“”“”或“”)4设想飞船在甲、乙两个相距8亿千米的星球间飞行，甲、乙两星球及飞船上各有一个巨大的钟，现飞船相对星球以0.75c(c是真空中光速)的速度离开甲星球飞向乙星球，飞船经过甲星球时，三个钟均调整指到3：00整。则当飞船飞过乙星球的瞬间，飞船内的人看到乙星球上的钟指向的时间为_，看到飞船上的钟指向的时间为_。5(多选)下面说法中正确的是()A当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别B当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和牛顿力学的
5、结论没有区别C当普朗克常量h可以忽略不计时(h6.631034 Js)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别D当普朗克常量h不能忽略不计时(h6.631034 Js)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别6(多选)以下说法正确的是()A牛顿力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B牛顿力学理论的成立具有一定的局限性C在牛顿力学中，物体的长度不随运动状态的改变而改变D相对论与量子力学否定了牛顿力学理论1(多选)下列说法中属于牛顿力学时空观的观点的是()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2
6、下列说法正确的是()A牛顿力学能够说明微观粒子的规律性B牛顿力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体来源:学科网C相对论与量子力学的出现，说明牛顿力学已失去意义D对于宏观物体的高速运动问题，牛顿力学仍适用3如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()A0.4c B0.5cC0.9c Dc4一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驶而过，我们会感到车厢、车窗变窄了，而车厢、车窗的高度并没有变化，那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会()A变窄 B变宽C不变 D都有可能5
7、.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C，假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观察者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮 BA先被照亮来源:学&科&网CC先被照亮 D无法判断6如图所示，有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB解析因为人站立时是垂直于飞船速度方向的，没有长度收缩效应，身高LL0；乙比甲运动得快，故根据相对论的时间延缓效应，t1t0。4、答案4：003：40解析在乙星球的观察者看来，飞船飞越的时间为：来源:学科网t s3600 s1 h所以，飞船内
8、的人看到乙星球上的钟指到4：00整。在飞船内的观察者看来，飞船飞越的时间t为：tt 1 h0.66 h40 min所以，飞船内的人看到飞船上的钟指到3：40。5、答案AC解析牛顿力学可以认为是相对论物理学在低速(远小于光速)状态下的特例，是量子力学在宏观(h可以忽略不计)状态下的特例，A、C正确。6、答案BC解析牛顿力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A错误；牛顿力学只在一定条件下适用，具有一定局限性，B正确；牛顿力学研究的是低速运动问题，物体的长度变化很小，可以认为不变，C正确；相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形，D错误。当堂检测：1、答案ABC解析牛
9、顿力学时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的、绝对的，A、B、C属于牛顿力学时空观；D属于相对论时空观。2、答案B解析牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，也不能说明微观粒子的规律性，相对论与量子力学的出现，是一种完善和拓展，牛顿力学并没有失去其存在的意义，B正确，A、C、D错误。3、答案D解析真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确，A、B、C错误。4、答案A解析火车相对地面以接近光速的速度向前飞驶，如果以火车为参考系，地面向后飞驶，根据长度收缩效应知电线杆间距变窄，A正确。5、答案C解析列车上的观察者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动，靠近C而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，观察者测得C先被照亮，故C正确。6、答案C解析根据相对论的时空观，运动的时钟变慢，时钟C的速度最大，时钟C走得最慢，C正确，A、B、D错误。7、答案2.6108 m/s解析由ll0 得：vc c0.87c2.6108 m/s。8、答案9年0.4年解析以地球上的时钟计算：t s2.87108 s9年，若以飞船上的时钟计算，设时间为t，由时间延缓效应有t所以得tt2.87108 s1.28107 s0.4年。
