相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性-課件

精品課件高中物理必修2第七章萬有引力與宇宙航行新人教版

相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性特級教師優(yōu)秀課件精選教學(xué)目標了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就認識經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍初步了解微觀和高速世界中的奇妙現(xiàn)象了解相對論、量子論的建立對人類深入認識客觀世界的作用，知道物理學(xué)改變?nèi)藗兪澜缬^的作用教學(xué)重點教學(xué)難點牛頓運動定律的適用范圍高速運動的物體，速度和質(zhì)量之間的關(guān)系牛頓牛頓運動定律研究的是運動和力的關(guān)系我們知道了物體做各種運動的原因我們可以創(chuàng)設(shè)條件,控制物體,按照我們的想法去運動!萬有引力定律研究的是天上物體的運動我們利用它們來計算天體的質(zhì)量還發(fā)現(xiàn)了未知天體探測月球探測火星,去探索更遠的宇宙遵循牛頓運動定律牛頓

經(jīng)典力學(xué)的成就牛頓牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)萬有引力定律更確立了牛頓的地位建立了完整的經(jīng)典力學(xué)體系如果說我看得遠，那是因為我站在巨人們的肩上

經(jīng)典力學(xué)的成就哥白尼伽利略笛卡爾開普勒提出日心說

自由落體運動規(guī)律力學(xué)相對性原理慣性定律開普勒三定律

科學(xué)家對經(jīng)典力學(xué)的貢獻我們不僅學(xué)習(xí)了經(jīng)典力學(xué)的知識，而且還學(xué)習(xí)了科學(xué)的研究方法

伽利略研究落體運動的過程：邏輯推理猜想與假說實驗驗證合理外推經(jīng)典力學(xué)的成就-科學(xué)的研究方法從地面上的物體、大到天體的運動,經(jīng)典力學(xué)在廣闊的領(lǐng)域里,與實際相符合,這個顯示了牛頓運動定律的正確性，當然也顯示了經(jīng)典力學(xué)的魅力但是，到了19世紀，經(jīng)典力學(xué)遇到了一些困難知道牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于低速

了解高速（接近光速）時要使用狹義相對論

知道牛頓經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速時的近似

低速經(jīng)典力學(xué)的局限性—從低速到高速實驗室中測定μ子的壽命只有2微秒

在地面上，應(yīng)該檢測不到高空下來的μ子科學(xué)家偏偏在地面上檢測到了高空下來的μ子在萬米高空產(chǎn)生的u子，以0.99c的速度穿越大氣層算一下

u子穿越需要多久？大約33微秒

理論計算結(jié)果和實際偏差很大？1905年發(fā)表狹義相對論很清楚地解釋了為何在地面上能檢測到μ子

從高速運動的μ子看大氣層,大氣層變薄了站在地面上的人看高速運動的μ子,μ子的壽命變長了愛因斯坦尺縮效應(yīng)鐘慢效應(yīng)

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從低速到高速相對論時空觀兩條基本假設(shè)認為：經(jīng)典時空觀認為：1、不同慣性參考系，物理規(guī)律相同2、任何慣性系光速不變1、同時是相對的2、動尺變短3、動鐘變慢4、運動物體質(zhì)量變大

1、同時是絕對的2、時間間隔是絕對的3、空間距離是絕對的時間、長度與質(zhì)量都和物體的運動有關(guān)時間、長度與質(zhì)量都和物體的運動狀態(tài)沒有關(guān)系經(jīng)典力學(xué)的局限性—時間和空間狹義相對論認為物體的質(zhì)量m和物體的運動狀態(tài)有關(guān)物體速度為v時的質(zhì)量物體靜止時的質(zhì)量真空中的光速

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從低速到高速在高空中以速度

飛行的飛機，其質(zhì)量為其靜止時質(zhì)量的多少倍？如果以上飛機的速度達到

，那么此時其質(zhì)量為靜止時質(zhì)量的多少倍？經(jīng)典力學(xué)完全適用經(jīng)典力學(xué)不再適用此時，利用狹義相對論來解決問題動尺變短又是怎么回事兒呢？

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從低速到高速狹義相對論認為物體的長度l和物體的運動狀態(tài)有關(guān)動鐘變慢是怎么回事兒？物體速度為v時的長度物體靜止時的長度真空中的光速

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從低速到高速狹義相對論認為物體生命過程的持續(xù)時間t和物體的運動狀態(tài)有關(guān)經(jīng)典力學(xué)在研究

運動物體的問題時具有局限性高速（接近光速）

真空中的光速物體靜止時的時間

物體速度為v時的時間

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從低速到高速19世紀末和20世界初，物理學(xué)研究深入到微觀世界經(jīng)典力學(xué)又遇到了困難知道牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀，微觀要使用量子力學(xué)

知道牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于弱引力，微觀要使用廣義相對論

宏觀、弱引力倫琴湯姆生貝克勒爾發(fā)現(xiàn)X射線

發(fā)現(xiàn)電子

發(fā)現(xiàn)天然放射線

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從宏觀到微觀電子穿過小孔以后，到達了影子區(qū)域經(jīng)典力學(xué)無法解釋這一現(xiàn)象經(jīng)典力學(xué)的局限性—從宏觀到微觀二十世紀二十年代普朗克創(chuàng)立量子力學(xué)很好地解釋了這種微觀現(xiàn)象經(jīng)典力學(xué)在微觀領(lǐng)域具有局限性普朗克經(jīng)典力學(xué)的局限性—從宏觀到微觀經(jīng)典力學(xué)在研究強引力問題時，遇到了困難

天王星軌道的實際運動情況，跟用牛頓運動定律計算出來的理論有差異用牛頓力學(xué)發(fā)現(xiàn)了海王星

經(jīng)典力學(xué)的局限性—從弱引力到強引力后來發(fā)現(xiàn)水星軌道的實際運動情況與牛頓運動定律計算出來的理論也有差異用牛頓力學(xué)計算出“祝融星”未觀測到，這顆未知行星不存在經(jīng)典力學(xué)在強引力領(lǐng)域具有局限性

？經(jīng)典力學(xué)的局限性—從弱引力到強引力愛因斯坦在1915年,愛因斯坦發(fā)表了

廣義相對論很好地解釋了水星的軌道根據(jù)牛頓萬有引力定律，引力與距離有“平方反比”規(guī)律經(jīng)典力學(xué)的局限性—從弱引力到強引力假定一個球形天體的總質(zhì)量不變，壓縮它的半徑到原來的二分之一，引力增到原來的四倍愛因斯坦引力理論表明，這個力實際上增加得更快些愛因斯坦同時還預(yù)言光線在強引力的作用下可以彎曲在地球上一定區(qū)域的人，可以看到太陽背后的那顆恒星1919年，5月29日，發(fā)生日全食，英國的考察隊在幾內(nèi)亞灣和巴西觀測到了那顆恒星，預(yù)言被證實經(jīng)典力學(xué)的局限性—從弱引力到強引力有些情況下，經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論會與事實有很大的偏差，以至于不再適用。請說出哪些情況下經(jīng)典力學(xué)顯現(xiàn)了這樣的局限性。經(jīng)典力學(xué)在高速、微觀、強引力領(lǐng)域具有局限性問題與練習(xí)我想知道為什么?

我想知道為什么?

我想知道為什么我想知道為什么?

我想知道,究竟為什么,

我非要知道為什么我想知道為什么?費曼學(xué)無止境當物體的運動速度遠小于光速c時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別當另一個重要常數(shù)即“普朗克常數(shù)”可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別經(jīng)典力學(xué)適用