2020年新教材高中物理 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 新人教版必修2

5.相对论时空观与牛顿力学的局限性一、相对论时空观【思考】一架飞机在上海杨浦大桥上空匀速飞过,飞机飞行方向与大桥平行,问飞机上的乘客看到的大桥长度与静止观察时相比有什么变化?提示:变短了。1.爱因斯坦两个假设:(1)在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是_____的;(2)真空中的光速在不同的参考系中大小都是_____的。相同相同2.时间延缓效应:如果相当于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt,则Δt=____________。2v1()c－由于1-()21,所以总有ΔtΔτ,此种情况称为时间延缓效应。vc3.长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,则l=_________。由于1-()21,所以总有ll0,此种情况称为长度收缩效应。vc20v1()cl－二、牛顿力学的成就与局限性【思考】能根据牛顿运动定律研究原子中电子的运动吗?提示:不能。1.牛顿力学的成就:从地面上物体的运动到天体的运动,都服从_________的规律。2.牛顿力学的局限性:(1)微观世界:电子、质子、中子等微观粒子,发现它们不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。(2)牛顿力学只适用于_____运动,不适用于_____运动。牛顿力学低速高速长度的收缩效应1.物体速度较低时,相对论长度近似等于静止长度。2.物体速度较高时,其相对论长度l=。20v1()cl－【典例示范】地面上长100km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30km/s的速度掠过,则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少?如果火箭的速度达到0.6c,则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少?【解析】当火箭速度较低时,火箭上的人看到铁路的长度基本不变,还是100km。当火箭的速度达到0.6c时,由相对论长度公式l=代入相应的数据得:l=100×km=80km。答案:100km80km20v1()cl－210.6－【拓展例题】考查内容:光速不变原理的理解【典例示范】科学家预言,在遥远的将来,离子推进发动机驱动的宇宙飞船很可能会用于宇宙航行,这种飞船能以接近光速飞行。设想在以0.9c飞行的飞船上打开一个光源,则下列说法正确的是()A.飞船正前方的观察者看到的光速为1.9cB.飞船正后方的观察者看到的光速为0.1cC.在垂直飞船前进方向上的观察者看到的光速是D.在任何地方的观察者看到的光速都是c1.81c【正确解答】选D。根据光速不变原理知,在任何惯性系中测得的真空中的光速都相同,都为c,故D正确。【课堂回眸】