《相對論時空觀與牛頓力學的局限性》萬有引力與宇宙航行PPT優質課件
第一部分內容：核心素養目標
物理觀念
知道愛因斯坦的兩條假設，了解時間延緩效應、長度收縮效應，認識牛頓力學的成就與局限性。
科學思維
知道牛頓力學的適用范圍，認識物理學中理論的相對穩定性，要有質疑精神。
科學探究
認識邁克耳孫—莫雷實驗對光速不變原理的推動作用，體會實驗和理論的相互關系。
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相對論時空觀與牛頓力學的局限性PPT，第二部分內容：課前學習
知識點一 相對論時空觀
1.愛因斯坦假設
(1)在不同的_________參考系中，物理規律的形式都是________的。
(2)真空中的________在不同的慣性參考系中大小都是________的。
2.時間延緩效應
如果相對于地面以v運動的___________上的人觀察到與其一起運動的物體完成某個動作的時間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在___________完成這個動作的時間間隔為Δt，那么兩者之間的關系是Δt＝Δτ1－vc2
由于1－vc2<1，所以總有Δt___Δτ，此種情況稱為時間延緩效應。
3.長度收縮效應
如果與桿相對________的人測得桿長是l0，沿著桿的方向，以v相對桿運動的人測得桿長是l，那么兩者之間的關系是l＝l01－vc2由于1－vc2<1，所以總有l____l0，此種情況稱為長度收縮效應。
慣性參考系
凡是牛頓運動定律成立的參考系，稱為慣性參考系，簡稱慣性系。
①所有相對于慣性系做勻速直線運動的參考系都是慣性系。
②所有相對于慣性系做變速運動的參考系都是非慣性系。
知識點二 牛頓力學的成就與局限性
1.牛頓力學的成就
從地面上物體的運動到天體的運動，從攔河筑壩、修建橋梁到設計各種機械，從自行車到汽車、火車、飛機等現代交通工具的運動，從投出籃球到發射導彈、人造地球衛星、宇宙飛船……所有這些都服從___________的規律。
2.牛頓力學的局限性
(1)牛頓力學不適用于______運動。
(2)物理學研究深入到微觀世界，發現了電子、質子、中子等微觀粒子，而且發現它們不僅具有粒子性，同時還具有波動性，它們的運動規律在很多情況下不能用________來說明。
3.牛頓力學的適用范圍
只適用于_______運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于________世界。
牛頓力學經歷了實驗檢驗，不會被新的科學所否定。它以某種特殊情形被包含在新的理論之中。
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相對論時空觀與牛頓力學的局限性PPT，第三部分內容：核心探究
核心要點一 相對論時空觀
牛頓力學時空觀與相對論時空觀比較
[例1] (多選)關于相對論時空觀的說法，正確的是( )
A.在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的
B.在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關
C.在牛頓力學時空觀中認為同時發生的事件，在相對論時空觀中也是同時發生的
D.時間和空間是永恒不變的
解析 相對論時空觀中，在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的，選項A正確；在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關，選項B正確；相對論時空觀中，時間和空間具有相對性，故選項C、D錯誤。
答案 AB
[例2] (2019·江西吉安高一月考)如圖所示，a、b、c為三個完全相同的時鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且vb<vc，則地面的觀察者認為走得最慢的鐘為( )
A.a B.b C.c D.無法確定
[例3] 如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當B向A發出一光信號，A測得該信號的速度為________。
[針對訓練1] (2016·江蘇高考)一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，他以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是( )
A.飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m
B.地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m
C.飛船上的觀測者測得地球上發來的光信號速度小于c
D.地球上的觀測者測得飛船上發來的光信號速度小于c
核心要點二 對牛頓力學的理解
1.牛頓力學
牛頓力學通常指以牛頓運動定律為核心的矢量力學，有時也泛指描述低速宏觀物體機械運動的經典力學體系。
2.發展歷程
從亞里士多德和阿基米德的物理學發展到經典力學體系經歷了約兩千年，經歷了以哥白尼、開普勒和伽利略為代表的科學革命。牛頓在伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯等人研究的基礎上，進行了一次科學的偉大的綜合，形成了一個以實驗為基礎、以數學為表達形式的力學科學體系。
3.牛頓力學的偉大成就
牛頓力學和天文學相結合，建立了天體力學；牛頓力學和工程實際相結合，建立了各種應用力學，如流體力學、材料力學、結構力學等。所有宏觀物體的運動問題，都服從牛頓力學的規律。
4.牛頓力學的局限性
牛頓力學有自身的局限性，它不適用于高速運動，也不適用于微觀領域。在高速運動中，相對論可以描述其運動規律，量子力學可以描述微觀粒子的運動規律。但相對論和量子力學并未否定牛頓力學，只認為牛頓力學是自己在一定條件下的特殊情形。
[例4] 下列說法中正確的是( )
A.牛頓運動定律就是牛頓力學
B.牛頓力學的基礎是牛頓運動定律
C.牛頓運動定律可以解決自然界中的所有問題
D.牛頓力學可以解決自然界中的所有問題
[針對訓練3] 牛頓力學不適用于下列哪些運動( )
A.火箭的發射
B.宇宙飛船繞地球的運動
C.“勇氣號”宇宙探測器的運行
D.微觀粒子的波動性
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