第七章第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性—2020-2021【新教材】人教版高中物理必修第二册
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到了车厢的前壁和后壁。
(1)车上的观察者以车厢为参考系,闪光到达前后两壁的时间相同吗?(1)车下的观察者来说,以地面为参考系,闪光到达前后两壁的时间相同吗?甲参考答案:(1)如图甲所示:因为车厢是个惯性系,闪光向前、后传播的速率相同,光源又在车厢的中央,闪光当然会同时到达前后两壁。
根据爱因斯坦的假设:真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的,所以他以地面为参考系,闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的。
在闪光飞向两壁的过程中,车厢向前行进了一段距离,所以向前的光传播的路程长些即:闪光先到达后壁,后到达前壁因此,这两个事件不是同时发生的。
3、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,则由于1-<1,所以总有Δt>Δτ,此种情况称为时间延缓效应。
4、长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0,沿着杆的方向,以v 相对杆运动的人测得杆长是l ,那么两者之间的关系是由于1-<1,所以总有l <l 0,此种情况称为长度收缩效应。
(1)式和(2)式表明:运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。
这个结论具有革命性的意义,它所反映的时空观称作相对论时空观。
爱尔兰物理学家佛兹杰拉德提出,物质会在运动的方向上收缩(缩小),这意味着根据一个静止观察者的观点,一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短,尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。
爱因斯坦指出,任何物体以光速运动时,其长度将会缩短为零。
思考与讨论:已知µ子低速运动时的平均寿命是3.0µs 。
当µ子以0.99c 的速度飞行,若选择µ子为参考系,此时µ子的平均寿命是多少?对于地面上的观测者来说,平均寿命又是多少?2)cv (2)c v (相对于光速而言,低速运动即可近似认为速度为0,即若选择与µ子一起运动的某一物体为参考系,此时µ子的平均寿命是3.0µs。
5.相对论时空观与牛顿力学的局限性[学习目标要求] 1.了解相对论时空观,知道时间延缓效应和长度收缩效应。
2.认识牛顿力学的成就、适用范围及局限性。
3.了解科学理论的相对性,体会科学理论是不断发展和完善的。
相对论时空观1.绝对时空观:时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的,也叫牛顿力学时空观。
2.爱因斯坦假设(1)在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的。
(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
3.时间延缓效应:Δt =Δτ1-⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
4.长度收缩效应:l =l 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
5.相对论时空观:运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。
[判一判](1)在一切惯性系中不论沿任何方向,光速大小都是c 。
(√)(2)时间延缓效应是说时钟走得慢了。
(×)(3)长度的收缩效应表明物体真实长度变小。
(×)(4)汽车运动时没发现长度变化,故长度的收缩效应是错误的。
(×)牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的成就:牛顿力学的基础是牛顿运动定律和万有引力定律,从地面上物体的运动到天体的运动,都服从牛顿力学的规律。
2.牛顿力学的局限性电子、质子、中子等微观粒子,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。
3.牛顿力学的适用范围只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界。
4.相对论物理学与牛顿力学的联系(1)当物体的运动速度远小于光速c时(c=3×108 m/s),相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。
(2)当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时(h=6.63×10-34 J·s),量子力学和牛顿力学的结论没有区别。
(3)相对论与量子力学都没有否定过去的科学,而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
(新教材)统编人教版高中物理必修二第七章第5节《相对论时空观与牛顿力学的局限性》优质说课稿今天我说课的内容是新人教版高中物理必修二第七章第5节《相对论时空观与牛顿力学的局限性》。
第七章是力学,讲述万有引力与宇宙航行。
这一章我们将学习对人类智慧影响至为深远、在天体运动中起着决定性作用的万有引力定律,并了解它的发现历程和在人类开拓太空中的作用。
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》一节主要讲解相对论时空观知识,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善。
本课教学承担着实现本单元教学目标的任务,为了更好地教学,下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。
一、说课程标准普通高中物理课程标准(2017版2020年修订)【内容要求】:“2.3.1 知道牛顿力学的局限性,体会人类对自然界的探索是不断深入的。
2.3.2 初步了解相对论时空观。
例 1 初步了解长度收缩效应和时间延缓效应。
”二、说教材分析本课教材主要内容有两个方面:相对论时空观、牛顿力学的成就与局限性。
教材一开始以设想的情景引入,让学生思考现象背后的问题;紧接着从物理发展史入手,讲述了相对论时空观理论知识;在此基础上,教材讲述了牛顿力学的成就与局限性。
教材安排有思考与讨论、科学漫步,以提高学生理解、探究分析解决问题的能力。
三、说教学目标1.能了解相对论时空观的提出与验证过程,能理解相对论时空观的内容。
2.能正确对待牛顿力学的成就与局限性。
四、说核心素养:1.物理观念:通过学习相对论时空观知识,能从物理学视角形成运动与相互作用认识和观念;能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题。
2.科学思维:能从物理学视角认识相对论时空观;能基于经验事实建构物理模型,抽象概括;运用分析综合、推理论证等方法;能基于事实证据和科学推理对牛顿力学提出质疑和批判,进行检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品格。