《高中物理课件：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（粤教版必修2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课件：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（粤教版必修2）（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、对经典时空观与相对论时空观的认识一、对经典时空观与相对论时空观的认识1.1.绝绝对对时时空空观观是是在在地地球球范范围围内内凭凭直直觉觉经经验验建建立立起起来来的的，它它符符合合人人们们对对空空间间、时时间间的的主主观观感感受受；相相对对论论时时空空观观是是在在光光速速不不变变的的实实验验事事实实上上，以以狭狭义义相相对对论论的的两两条条基基本本假假设设为为前前提建立的提建立的. .2.2.经经典典时时空空观观中中，时时间间、空空间间、物物质质是是彼彼此此独独立立、互互不不联联系系的的，时时间间、长长度度和和质质量量这这三三个个物物理理量量都都与与参参考考系系的的运运动动无无关关. .相相
2、对对论论时时空空观观中中，空空间间和和时时间间是是运运动动着着的的物物质质的的存存在在形形式式，时时空空概概念念是是从从物物质质运运动动中中抽抽象象出出来来的的，它它们们之之间间相相互依赖、彼此联系互依赖、彼此联系. .3.3.两种理论是历史发展的不同产物两种理论是历史发展的不同产物我我们们对对自自然然界界的的认认识识过过程程都都是是从从肤肤浅浅到到深深刻刻, ,从从片片面面到到全全面面, ,一一步步步步深深入入, ,一一步步步步完完善善的的, ,所所以以理理论论的的完完善善也也需需要要一一个个过过程程. .在在历历史史发发展展的的不不同同阶阶段段, ,人人类类建建立立了了经经典典力力学学和和
3、相相对对论论,量量子子力力学学两两套套物物理理学学理理论论. .经经典典力力学学理理论论不不可可能能穷穷尽尽一一切切真真理理, ,必必有有其其局局限限性性, ,现现在在可可认认为为经经典典力力学学理理论论是是狭狭义义相相对对论和量子理论的特例论和量子理论的特例. .4.4.两种理论的适用范围不同两种理论的适用范围不同经经典典力力学学理理论论适适用用于于弱弱引引力力作作用用下下, ,低低速速运运动动的的宏宏观观物物体体. .而它在强引力作用下而它在强引力作用下, ,或高速运动或微观世界不适用或高速运动或微观世界不适用. .近近期期建建立立的的相相对对论论原原理理是是一一种种全全新新的的时时空空与
4、与引引力力理理论论, ,它它并并没没有有否否定定经经典典力力学学理理论论, ,是是在在经经典典力力学学基基础础上上加加以以完完善善, ,适适用范围更广、更全面用范围更广、更全面. . 只有在高速运动时，相对论效应才比较显只有在高速运动时，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，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仍可按经典时空观理解. .【典例典例1 1】(2011(2011汕头高一检测汕头高一检测)()(双选双选) )以下说法正确的以下说法正确的是是( )( )A.A.经经典典力力学学理理论论普普遍遍适适用用，大大到到天天体体，小
5、小到到微微观观粒粒子子均均适适用用B.B.经典力学理论的成立具有一定的局限性经典力学理论的成立具有一定的局限性C.C.在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变D.D.相对论与量子力学否定了经典力学理论相对论与量子力学否定了经典力学理论 【解解题题指指导导】经经典典力力学学与与相相对对论论、量量子子力力学学并并不不矛矛盾盾，只只是是适适用用范范围围不不同同，经经典典力力学学是是相相对对论论、量量子子力力学学在在一一定定条件下的特殊情况条件下的特殊情况. .【标准解答标准解答】选选B B、C.C.经典力学理论只适用于宏观、低速运经典力学理论只
6、适用于宏观、低速运动的物体，具有一定的局限性，动的物体，具有一定的局限性，A A错误，错误，B B正确；在经典力正确；在经典力学中，物体的速度学中，物体的速度v cv c，所以物体的质量不随运动状态的，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，为它是在一定条件下的特殊情形，C C正确，正确，D D错误错误. .二、相对论效应的理解二、相对论效应的理解1.1.同时的相对性：同时是相对的，不存在所有参考系普适同时的相对性：同时是相对的，不存在所有参考系普适的同时性概念的同时性概念.
7、.2.2.运动时钟变慢：若运动时钟变慢：若tt为静止时间，为静止时间，tt为运动时间，为运动时间，其关系为其关系为3.3.运动尺子缩短：若运动尺子缩短：若l0 0为静止长度，为静止长度，l为运动长度，其关系为运动长度，其关系为为4.4.物体的质量增大物体的质量增大. .物体的静止质量物体的静止质量m m0 0和运动的质量和运动的质量m m之间有如下关系：之间有如下关系： (1)(1)相相对对论论中中的的时时间间延延缓缓、长长度度缩缩短短、质质量量增增大大现现象象是是观观测测效效应应，并并非非时时钟钟走走慢慢了了，也也并并非非是是物物体体的的长度、质量变化了长度、质量变化了. .(2)(2)光速
8、是物体运动的极限速度光速是物体运动的极限速度. .【典典例例2 2】一一支支静静止止时时30 30 m m的的火火箭箭以以3 3 km/skm/s的的速速度度从从观观察察者者的身边飞过的身边飞过. .(1)(1)观察者测得火箭的长度应为多少观察者测得火箭的长度应为多少? ?(2)(2)火箭上的人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? ?(3)(3)如如果果火火箭箭的的速速度度为为光光速速的的二二分分之之一一, ,观观察察者者测测得得火火箭箭的的长度应为多少长度应为多少? ? 【解题指导解题指导】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：【标准解答标准解答】火箭上的人相对
9、火箭永远是静止的火箭上的人相对火箭永远是静止的, ,无论火箭无论火箭速度是多少速度是多少, ,火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的长均是长均是l=30 m,=30 m,而火箭外面的观察者看火箭时而火箭外面的观察者看火箭时, ,有相对速度有相对速度v,v,则它的测量值要缩短则它的测量值要缩短, ,即即ll, ,由由 当当v=v=3 310103 3 m/s m/s时时, , 当当 时时, ,l=26 m.=26 m.答案：答案：(1) (2)30 m (3)26 m(1) (2)30 m (3)26 m【规律方法规律方法】时间延缓效应和长度收缩效应的应
10、用方法时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法明明确确时时间间间间隔隔的的相相对对性性公公式式中中各各量量的的含含义义,t,t是是在在“静静止止的的参参考考系系”( (通通常常将将观观察察者者所所在在的的参参考考系系看看成成静静止止的的) )中中测测得得的的时时间间差差,t,t是是在在相相对对于于“静静止止参参考考系系”为为v v的的“运运动动参考系参考系”中测量的时间差中测量的时间差. .(1)(1)“钟钟慢慢效效应应”或或“动动钟钟变变慢慢”是是两两个个不不同同惯惯性性系系进进行行时时间间比比较较的的一一种种效效应应, ,不不要要认认为为是是时时钟钟的的结结构构或或精精度度因因运运动动而而发生
11、了变化发生了变化. .(2)(2)运运动动时时钟钟变变慢慢完完全全是是相相对对的的, ,在在两两个个惯惯性性参参考考系系中中的的观观测者都将发现对方的钟变慢了测者都将发现对方的钟变慢了. .【典例典例】下面说法中正确的是下面说法中正确的是( )( )根根据据牛牛顿顿的的万万有有引引力力定定律律可可以以知知道道，当当星星球球质质量量不不变变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4 4倍倍按按照照广广义义相相对对论论可可以以知知道道，当当星星球球质质量量不不变变，半半径径变变为为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的原来的一半时，表面上的引力
12、将大于原来的4 4倍倍在在球球体体的的实实际际半半径径远远大大于于引引力力半半径径时时，根根据据爱爱因因斯斯坦坦的的理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大在在天天体体的的实实际际半半径径接接近近引引力力半半径径时时，根根据据爱爱因因斯斯坦坦的的引引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大A. B. C. D.A. B. C. D. 【解解题题指指导导】万万有有引引力力定定律律只只适适用用于于球球体体间间的的距距离离远远大于引力半径的情况大于引力半径的情况. .【标标准准解解答答】选选A.A.只只要要天天体体的的实实际
13、际半半径径远远大大于于它它们们的的引引力力半半径径，那那么么由由爱爱因因斯斯坦坦和和牛牛顿顿的的引引力力理理论论计计算算出出的的力力的的差差异异并并不不很很大大；但但当当天天体体的的实实际际半半径径接接近近引引力力半半径径时时，这这种种差异将急剧增大差异将急剧增大. .故正确答案为故正确答案为A.A. 对光速不变认识不清导致错误对光速不变认识不清导致错误如如图图所所示示，强强强强乘乘坐坐速速度度为为0.9c(c0.9c(c为为光光速速) )的的宇宇宙宙飞飞船船追追赶赶正正前前方方的的壮壮壮壮，壮壮壮壮的的飞飞行行速速度度为为0.5c0.5c，强强强强向向壮壮壮壮发发出出一束光进行联络，则壮壮观
14、测到该光束的传播速度为一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )( )A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.cA.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c【正正确确解解答答】选选D.D.根根据据光光速速不不变变原原理理，在在一一切切惯惯性性参参考考系系中中测测量量到到真真空空中中的的光光速速c c都都一一样样，而而壮壮壮壮所所处处参参考考系系即即为为惯惯性参考系，因此壮壮观察到的光速为性参考系，因此壮壮观察到的光速为c c，选项，选项D D正确正确. .【易错分析易错分析】对本题易错选项及错误原因具体分析如下：对本题易错选项及错误原因具体分析如下：1.(20111.(20
15、11桂桂林林高高一一检检测测)17)17世世纪纪末末，采采用用归归纳纳与与演演绎绎、综综合合与与分分析析的的方方法法，建建立立了了完完整整的的经经典典力力学学体体系系，使使物物理理学学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )( )A.A.牛顿牛顿 B.B.开普勒开普勒 C.C.笛卡儿笛卡儿 D.D.伽利略伽利略【解析解析】选选A.A.牛顿创建了完整的经典力学体系，故牛顿创建了完整的经典力学体系，故A A正确正确. .2.2.下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.牛顿定律就是经典力学牛顿定律就是经典力学B.B.经典力学的基础是牛顿运动定律经典力
16、学的基础是牛顿运动定律C.C.牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题D.D.经典力学可以解决自然界中所有的问题经典力学可以解决自然界中所有的问题【解解析析】选选B.B.经经典典力力学学并并不不等等于于牛牛顿顿运运动动定定律律, ,牛牛顿顿运运动动定定律律只只是是经经典典力力学学的的基基础础; ;经经典典力力学学并并非非万万能能, ,也也有有其其适适用用范范围围, ,并并不不能能解解决决自自然然界界中中所所有有的的问问题题, ,没没有有哪哪个个理理论论可可以以解解决自然界中所有的问题决自然界中所有的问题. .因此只有因此只有B B项正确项正确. .3.(3.
17、(双双选选) )继继哥哥白白尼尼提提出出“太太阳阳中中心心说说”、开开普普勒勒提提出出行行星星运运动动三三定定律律后后，牛牛顿顿站站在在巨巨人人的的肩肩膀膀上上，创创立立了了经经典典力力学学，揭揭示示了了包包括括行行星星在在内内的的宏宏观观物物体体的的运运动动规规律律；爱爱因因斯斯坦坦既既批批判判了了牛牛顿顿力力学学的的不不足足，又又进进一一步步发发展展了了牛牛顿顿的的经经典典力力学学，创创立立了相对论了相对论. .这说明这说明( )( )A.A.世世界界无无限限扩扩大大，人人不不可可能能认认识识世世界界，只只能能认认识识世世界界的的一一部部分分B.B.人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世
18、界人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界C.C.人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化D.D.第一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识第一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识【解析解析】选选B B、C.C.发现总是来源于认识过程，观点总是为解发现总是来源于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解决决( (解释解释) )问题，这是科学研究的基本轨迹问题，这是科学研究的基本轨迹. .任何一个人对客任何一个人对客观世界的认识都要受当时
19、的客观条件和科学水平的制约，观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约，所以所形成的所以所形成的“正确理论正确理论”都有一定的局限性，爱因斯坦都有一定的局限性，爱因斯坦的相对论是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在的相对论是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战向爱因斯坦理论挑战. .故故A A、D D错误，错误，B B、C C正确正确. .4.4.经典力学适用于解决经典力学适用于解决( )( )A.A.宏观高速问题宏观高速问题 B.B.微观低速问题微观低速问题C.C.宏观低速问题宏观低速问题 D.D.微观高速问题微观高速问题【解解析析】选选C.C.经经典典力力学学局局限限于于运运动动速速率率远远小小于于真真空空中中光光速速( (低低速速) )的的宏宏观观物物体体，对对高高速速运运动动的的物物体体和和微微观观粒粒子子不不适适用用，所以只有所以只有C C正确正确. .同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
