2020版高中物理（新教材）人教必修第2冊(cè)：(學(xué)案)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性

相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍。2．知道相對(duì)論、量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系。3．通過(guò)對(duì)牛頓力學(xué)適用范圍的討論，使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認(rèn)識(shí)知識(shí)的變化性和無(wú)窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】了解經(jīng)典力學(xué)的局限性【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】了解相對(duì)論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系【新知探究】一、自主學(xué)習(xí)1．“同時(shí)”的相對(duì)性（1）經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為：如果兩個(gè)事件在一個(gè)參考系中是同時(shí)的，在另一個(gè)參考系中一定也是________的。（2）狹義相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為：同時(shí)是________的，即在同一個(gè)參考系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)參考系中不一定是________的。2．時(shí)間間隔的相對(duì)性（1）經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為：某兩個(gè)事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時(shí)間間隔總是________的。（2）相對(duì)論的時(shí)空觀：某兩個(gè)事件，在不同的慣性參考系中觀察，它們的時(shí)間間隔是________的。設(shè)表示相對(duì)事件發(fā)生地靜止的慣性系中觀測(cè)的兩事件的時(shí)間間隔，表示相對(duì)事件發(fā)生地以速度v高速運(yùn)動(dòng)的參考系中觀測(cè)的同樣兩事件的時(shí)間間隔，則它們的關(guān)系是________，即運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘會(huì)變慢。3．長(zhǎng)度的相對(duì)性（1）經(jīng)典的時(shí)空觀：一條桿的長(zhǎng)度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同。（2）相對(duì)論的時(shí)空觀：“長(zhǎng)度”也具有相對(duì)性，一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比靜止時(shí)的長(zhǎng)度小。與桿相對(duì)靜止的人認(rèn)為桿長(zhǎng)為，與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是，那么兩者之間的關(guān)系是________，即運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度會(huì)收縮。二、合作學(xué)習(xí)【問題1】經(jīng)典力學(xué)在哪些領(lǐng)域不能適用？能說(shuō)出為什么嗎？舉例說(shuō)明。結(jié)論：經(jīng)典力學(xué)在微觀領(lǐng)域和高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域不再適用；在不同參考系中不能適用；在強(qiáng)引力的情況下，經(jīng)典的引力理論也是不適用的。因?yàn)槲⒂^粒子（如電子、質(zhì)子、中子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)不僅具有粒子性，而且還具有波動(dòng)性，經(jīng)典力學(xué)不能說(shuō)明這種現(xiàn)象，所以它不再適用，同時(shí)在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，由于物體運(yùn)動(dòng)速度太快，要導(dǎo)致質(zhì)量發(fā)生變化，而經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量是不變的，所以經(jīng)典力學(xué)在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)也不再適用?！締栴}2】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是什么？結(jié)論：宏觀物體，低速運(yùn)動(dòng)?！締栴}3】相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)是否否定了牛頓的經(jīng)典力學(xué)？應(yīng)該怎樣認(rèn)識(shí)？結(jié)論：相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)并沒有否定牛頓的經(jīng)典力學(xué)，它們只是在不同情況下采用的不同研究方法，經(jīng)典力學(xué)在微觀領(lǐng)域、高速運(yùn)動(dòng)的情況下不再適用，而量子力學(xué)也不適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)】1．愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中大小都是相同的。2．時(shí)間延緩效應(yīng)3．長(zhǎng)度收縮效應(yīng)4．經(jīng)典力學(xué)只適用于解決低速運(yùn)動(dòng)問題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問題，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子：經(jīng)典力學(xué)只適用于解決弱引力問題，不能用來(lái)處理強(qiáng)引力問題?！揪毞答仭?．判斷下列說(shuō)法是否正確。（1）一根桿的長(zhǎng)度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同，這是經(jīng)典物理學(xué)家的觀點(diǎn)。（√）（2）一根桿的長(zhǎng)度靜止時(shí)為，不管桿如何運(yùn)動(dòng)，桿的長(zhǎng)度均小于。（×）（3）“動(dòng)鐘變慢”是時(shí)鐘的精度因運(yùn)動(dòng)而發(fā)生了變化。（×）（4）長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果會(huì)隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變。（√）（5）高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員發(fā)現(xiàn)地面的時(shí)鐘變慢了。（√）（6）地面上的人認(rèn)為兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，而高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員卻不這么認(rèn)為。（√）2．物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步，下列表述正確的是（AD）A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律B．牛頓通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了萬(wàn)有引力定律C．相對(duì)論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用D．愛因斯坦建立了狹義相對(duì)論，把物理學(xué)推到高速領(lǐng)域3．20世紀(jì)以來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí)，而經(jīng)典力學(xué)卻無(wú)法解釋，經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體低速運(yùn)動(dòng)的問題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)的問題；只適用于宏觀物體，不適用于微觀粒子。這說(shuō)明（BCD）A．隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)