202X学年高考物理主题三牛顿力学的局限性和相对论初步3.1_3.3课件粤教版

3.1　经典力学的成就与局限性3.2　经典时空观与相对论时空观3.3　宇宙的起源与演化探究·核心要点突破完成·课前学习任务学习目标核心提炼1.了解经典力学的发展历程和伟大成就。4个概念——经典力学、经典时空观、狭义相对论、相对论时空观3个结论——经典时空观及其基本推论、狭义相对论的理论基础、相对论时空观的几个推论2.知道经典力学的局限性和适用范围。3.了解经典时空观及其基本推论。4.了解狭义相对论的理论基础与相对论时空观的几个推论。5.了解宇宙的起源与演化。探究·核心要点突破完成·课前学习任务一、经典力学的局限性和适用范围[观图助学]如图是以牛顿为代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的对经典力学做出重要奉献的科学家，那么经典力学的适用范围是什么？经典力学有哪些局限性？探究·核心要点突破完成·课前学习任务1.经典力学的适用范围：对于_______、_______(相对光速)物体的运动经典力学仍然适用。2.经典力学的局限性(1)经典力学的应用受到物体运动_______的限制，当物体运动速率接近于真空中的_______时，经典力学的许多观念将发生重大变化。(2)经典力学不适用于微观领域中物质构造和________________的现象。宏观低速速率光速能量不连续探究·核心要点突破完成·课前学习任务[理解概念]判断以下说法是否正确。(1)牛顿运动定律适用于任何参考系。()(2)经典时空观认为时间间隔是绝对的。()(3)经典时空观认为物体的质量是绝对的。()(4)不管是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都是适用的。()×√√×探究·核心要点突破完成·课前学习任务二、经典时空观与相对论时空观[观图助学]爱因斯坦提出相对论，由相对论时空观可知，运动的时钟会变慢及运动的尺子会缩短，但为什么我们在日常生活中从未注意到长度收缩和时间膨胀效应？探究·核心要点突破完成·课前学习任务1.经典时空观(1)惯性系与非惯性系①惯性系：但凡_____________定律成立的参考系，相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性系。②非惯性系：_____________定律不成立的参考系，相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系。(2)伽利略相对性原理：对于所有的惯性系，_______规律都是一样的，或者说，一切惯性系都是_____________。(3)经典时空观(绝对时空观)：时间永远均匀地流逝，与任何外界_______；空间与任何外界事物_______，从不运动，永远不变。牛顿运动牛顿运动力学等效的无关无关探究·核心要点突破完成·课前学习任务(4)经典时空观的几个具体结论①_______的绝对性；②__________的绝对性；③__________的绝对性；④物体质量__________。即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关。2.相对论时空观(1)光速不变与经典物理学的矛盾：观察和实验事实说明：无论光源和观察者如何运动，光速只能是c，这与经典力学的__________法那么相矛盾。同时时间间隔空间距离恒定不变速度合成探究·核心要点突破完成·课前学习任务(2)狭义相对论的两条根本假设①相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是___________。②光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都一样。(3)相对论时空观①“同时〞的相对性：在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系看来是___________的。②运动的时钟变慢：时钟相对于观察者_______时，走得快；相对于观察者_______时，走得慢。运动速度越快，效果越明显。③运动的尺子缩短：一个物体相对于观察者_______时，它的长度测量值最大；相对于观察者_______时，观察者在_______方向上观测，它的长度要缩短，速度越快，缩得越_____。④物体质量随速度的_______而增大。一样的不同时静止运动静止运动运动短增加探究·核心要点突破完成·课前学习任务[理解概念]判断以下说法是否正确。(1)时间和空间是严密联系、不可分割的属于经典时空观的观点。()(2)时间间隔具有相对性。()(3)物体的质量永远不变。()(4)物体的质量随速度的增加而增大。()√√×√探究·核心要点突破完成·课前学习任务经典力学与相对论的比较[观察探究]如图1甲，质子束被加速到接近光速；如图1乙，中子星是质量、密度非常大的星体。请思考：图1探究·核心要点突破完成·课前学习任务(1)经典力学是否适用于质子束的运动规律？如何研究质子束的运动规律？(2)经典力学是否适用于中子星的引力规律？如何研究中子星的引力规律？ 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 　(1)质子束的运动属于高速、微观范畴，经典力学不再适用，应该应用狭义相对论、量子力学进展研究。(2)中子星的引力规律属于强引力范畴，经典力学不再适用，应该应用广义相对论进展研究。探究·核心要点突破完成·课前学习任务[探究归纳]1.区别比较项经典力学相对论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比较项经典力学相对论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速度的合成时间与空间互不相干，关系式v船岸＝v船水＋v水岸成立速度与位移、时间的测量有关，v船岸＝v船水＋v水岸不成立探究·核心要点突破完成·课前学习任务2.联系(1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。(2)相对论并没有否认经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形。探究·核心要点突破完成·课前学习任务[试题案例][例1](2021·汕头高一检测)以下说法正确的选项是(　　)A.在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变B.狭义相对论和经典力学是完全不同相互矛盾的两个理论C.物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律D.以上说法都是错误的探究·核心要点突破完成·课前学习任务解析　在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量随物体运动速度的增大而增大，选项A错误；狭义相对论没有否认经典力学，经典力学是狭义相对论在一定条件下的特殊情形，选项B错误；经典力学适用于低速运动的物体，狭义相对论阐述物体在以接近光速的速度运动时所遵循的规律，选项C正确。答案　C探究·核心要点突破完成·课前学习任务[针对训练1](多项选择)牛顿运动定律能适用于以下哪些情形(　　)A.研究原子中电子的运动B.研究“神舟五号〞飞船的高速发射C.研究地球绕太阳的运动D.研究飞机从北京飞往纽约的航线解析　牛顿运动定律只能用于“宏观低速〞的情形，这里的“宏观〞是相对于微观粒子而言的。这里的“低速〞是相对于光速而言的。原子、电子等是微观粒子，它们的运动不服从牛顿运动定律，A错误，B、C、D中各项运动虽然是“高速〞，但相对于光速来说，却是微缺乏道的，完全可以用牛顿运动定律研究其规律，B、C、D正确。答案　BCD探究·核心要点突破完成·课前学习任务相对论几个效应的理解[观察探究]地球绕太阳公转的速度是3×104m/s；如图2所示，设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999999999987倍光速的速度。请思考：图2探究·核心要点突破完成·课前学习任务(1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度呢？(2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是减小了？答案　(1)狭义相对论的高速是可以与光速相比较的速度，所以地球的公转速度属于低速，加速后的电子速度属于高速。(2)物体的质量随速度的增大而增大，所以加速后电子的质量比电子的静止质量增大了。探究·核心要点突破完成·课前学习任务[探究归纳]1.两个根本原理(1)相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是一样的。说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：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都一样。说明了经典时空观与相对论时空观的不同；比较如下：探究·核心要点突破完成·课前学习任务 经典时空观相对论时空观运动情况同一运动对不同参考系描述结果不同，即速度不同光在一切惯性参考系中传向各个方向的速度不变时间与空间的关系时间均匀流逝，空间不变化，与运动情况及外部条件无关时间、空间都随运动情况而改变几个结论①同时的绝对性②时间间隔的绝对性③空间距离的绝对性④物体的质量恒定不变①同时的相对性②运动的时钟变慢③运动的尺子缩短④物体的质量随速度的增加而增大探究·核心要点突破完成·课前学习任务探究·核心要点突破完成·课前学习任务图3探究·核心要点突破完成·课前学习任务[试题案例][例2]一艘太空飞船静止时的长度为30m，他以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，以下说法正确的选项是(　　)A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c答案　B探究·核心要点突破完成·课前学习任务