课堂新坐标2016_2017学年高中物理第5章典力学与物理学的革命第1节经典力学的成就与局限性第2节经典时空观与相对论时空观教师用书粤教版

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1、第一节　经典力学的成就与局限性第二节　经典时空观与相对论时空观学习目标知识脉络1.了解经典力学的发展历程及其对自然科学、社会发展的影响.2.认识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和相对论时空观的几个推论．(重点、难点)经典力学与相对论1．经典力学的成就和局限性(1)发展历程①17世纪，伽利略发展了观察实验、科学思维与数学相结合的方法，并发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原理．②牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定

2、律．③17、18世纪的科学家逐渐发展了从动量、能量角度对牛顿运动定律的表述，进一步完善了经典力学体系．(2)伟大成就①经典力学把天上物体和地上物体的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合．②使人们认识到了以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论的基本特征．③建立了以实验和数学相结合的研究方法．④推动了其他学科的发展，与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科．(3)适用范围从地面上的各种物体的运动到天体的运动；从大气流动到地壳变动；从自行车到汽车、火车、飞机等交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造卫星、宇宙飞船——所有这些都服从经典力学的规律．(4)局限性①

3、经典力学不适用于研究高速运动(接近光速)的物体．②经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象．2．经典时空观(1)惯性系与非惯性系①惯性系：牛顿运动定律成立的参考系，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：牛顿运动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，力学规律都是相同的，或者说，一切惯性系都是等效的．(3)经典时空观(绝对时空观)时间永远均匀地流逝，与任何外界无关；空间与任何外界事物无关，从不运动，永远不变．(4)经典时空观的几个具体结论①同时的绝对性．②时间间隔的绝对性．③空间距

4、离的绝对性；物体质量恒定不变，即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关．时间、长度和质量这三个基本物理量在经典力学中都与参考系(观察者)的运动无关．3．相对论时空观(1)狭义相对论的两条基本假设①相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．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相同．(2)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不同时的．②运动的时钟变慢：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，走得慢．运动速度越快，效果越明显．③运动的尺子缩短：物体相对于观察者静止时，它的长度测量值

5、最大；相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度要缩短．速度越快，缩的越短．④物体质量随速度的增加而增大：当速度接近光速时，质量趋于无穷大，当速度比光速小得多时，物体运动质量与静止时的质量相等．1．在经典力学中，时间、长度和质量与运动没有关系．(√)2．相对论，完全否定了经典力学的理论．(×)3．对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．(√)若一列火车的速度是10m/s，一个人在车上相对于车以10m/s的速度向前跑，那么他相对于地面的速度为20m/s.若火车的速度为0.9c(c为光速)，火车上的人向前发出一束激光(相对于车的速度为c)．激光相对于地面的速度是

6、否为1.9c?【提示】　根据光速不变原理光速仍为c，对于高速运动的物体，例如本题中以0.9c的速度行驶的列车，经典力学中的结论不能简单套用．探讨1：经典时空观中，时间、长度和质量这三个基本物理量与参考系有关吗？【提示】　无关．探讨2：相对论时空观中时间和空间与物质的运动有关吗？【提示】　有关．1．绝对时空观是在地球范围内凭直觉经验建立起来的，它符合人们对空间、时间的主观感受；相对论时空观是在光速不变的实验事实上，以狭义相对论的两条基本假设为前提建立的．2．经典时空观中，时间、空间、物质是彼此独立、互不联系的，时间、长度和质量这三个物理量都与参考系的运动无关．相对论时空观中，空间

7、和时间是运动着的物质的存在形式，时空概念是从物质运动中抽象出来的，它们之间相互依赖、彼此联系．3．两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．相对论原理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．1．(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不