1、第七章 万有引力与宇宙航行7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性1、通过推理，知道时间间隔的相对性和长度的相对性。1、知道牛顿运动定律的适用范围。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
2、、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_世界一、以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关.一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样.这就是经典力学的绝对时空观。到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难.在新事物面前
3、，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为论运动物体的电动力学的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论.狭义相对论指出：长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的.长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式：l=l0（通称尺缩效应） t= （钟慢效应）上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；m0和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量.但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（vc），则上面的一些结果就变为ll0，tt0
4、，mm0，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的.二、自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎
5、样认识？比较项经典力学相对论、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”规律特别提醒经典力学与相对论、量子力学的关系1两种理论是历史发展的不同产物我们对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻，从片面到全面，一步步深入，一步步完善的，所以理论的完善也需要一个过程，在历史发展的不同阶段，人类
6、建立了经典力学和相对论、量子力学两套物理学理论经典力学理论不可能穷尽一切真理，必有其局限性，现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例2两种理论的适用范围不同经典力学理论适用于弱引力作用下，低速运动的宏观物体而它在强引力作用下，或高速运动或微观世界不适用近期建立的相对论原理及量子力学是一种全新的时空与引力理论，它并没有否定经典力学理论，是在经典力学基础上加以完善，适用范围更广、更全面一、单选题1、箭发射升空，并成功将卫星送入预定轨道。则（）A经典力学认为火箭的速度越大，长度越大B经典力学认为火箭的速度越大，质量越大C虽然卫星在轨速度高达3.1km/s，但经典力学依然可以精确描述其运动D
7、经典力学也适用精确描述高速电子的运动及进行量子通信的研究2、下列说法不正确的是（ ）A牛顿定律适用于宏观、低速、弱作用力领域B17世纪，牛顿把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功的解释了天体运动的规律C牛顿巧妙的利用扭秤实验测量出了引力常量G=6.6710-11N.m2/KgD一旦测出了引力常量，就可以算出地球的质量3、经典力学只适用于宏观世界，这里的宏观世界是指()A行星、恒星、星系等巨大的物质领域B地球表面上的物质世界C人眼能看到的物质世界D不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界4、下列运动不能用经典力学解释的是A火箭携带卫星飞向太空B电子以接近光速的速度运动C战斗机从辽宁号航母上
8、起飞D高铁列车从盐城向北京飞驰二、多选题5、下面说法中正确的是()A当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别B当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别C当普朗克常量h(6.6310-34Js)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别D当普朗克常量h(6.6310-34Js)不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别6、列现象中能用牛顿的经典力学解释的是()A高速公路上行驶的汽车B空气中下落的雨滴C原子核外电子绕核的转动D空气中漂浮的肥皂泡三、非选择题7、8、一、单选题1、下列说法中正确的是 ( )A经典力学适用于任何情况下的任何物
9、体B狭义相对论否定了经典力学C量子力学能够描述微观粒子运动的规律D万有引力定律也适用于强相互作用力2、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()A0.4cB0.5cC0.9cD1.0c3、有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是( )A哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B弟弟思念哥哥而加速生长了C由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢D这是神话，科
10、学无法解释4、一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速行驶，穿过众多隧道，已知隧道口为圆形，在将要抵达隧道时，下列说法正确的是（ ）A司机观察到的隧道口为椭圆形隧道的总长度变短B司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度不变C司机观察到的隧道口为椭圆形，隧道的总长度不变D司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度变短二、多选题5、判断下面说法中正确的是（ ）A嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光，对地速度一定比c大B嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光，对地速度一定比c小C嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c6、用相对论的观点判断下列说法是否正确（ ）A时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B在地面上的人看来，以的速度升空的火箭中的时钟会变快，但是火箭中的宇航员却看到时钟可能是准确的C在地面上的人看来，以的速度升空的火箭在运动方向上会变短，而火箭中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D当物体运动的速度时，时间膨胀和长度收缩效果可忽略不计三、非选择题7、8、参考答案【实践研究】1、C；2、C；3、D；4、B；5、AC；6、ABD；7、8、【课后巩固】1、C；2、D；3、C；4、D；5、CD；6、CD；7、8、
