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课件网) 第一节 牛顿力学的成就与局限性 第二节 相对论时空观 第三节 宇宙起源和演化 第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步 1.结合牛顿运动定律的建立,了解牛顿绝对时空观对牛顿力学的意义;知道牛顿力学应用的局限性和适用范围,体会科学知识对促进社会发展的作用,促进对自然界的不断探索,构建科学的知识观.2.通过初步了解狭义相对论和广义相对论,深化对相对论时空观的认识;能用相对论知识解释一些简单的高速世界的问题,促进科学思维及科学探究能力的发展.3.体会宇宙模型建构及进行宇宙起源学研究的方法,落实对科学思维和科学探究能力的培养. [学习目标] 知识点一 牛顿力学的成就与局限性 「知识整合」 1.绝对时空观 (1)惯性参考系:在牛顿力学体系中,如果 定律在某个参考系中成立,这个参考系就被称为惯性参考系,所有相对于惯性参考系 或做 运动的参考系都是惯性参考系. (2)非惯性参考系: 定律不成立的参考系. (3)伽利略相对性原理:在所有的惯性参考系中,力学规律都具有 的形式. 牛顿运动 静止 匀速直线 牛顿运动 相同 (4)绝对时空观:绝对的、真实的和数学的时间,由其 决定自身均匀地流逝着,而与一切外界事物 .绝对空间的 与任何外界事物无关,它处处均匀,永不移动. 2.牛顿力学的成就:牛顿力学把宇宙中的天体和地面上的物体的运动统一起来,从力学上证明了自然界多样性的统一,实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合. 特性 无关 自身特性 3.牛顿力学的局限性 (1)牛顿力学的应用受到物体运动速度大小的限制.当物体运动的速率接近于真空中的 时,牛顿力学就不再适用了. (2)牛顿运动定律不适用于 领域物质结构和能量不连续的现象. (3)牛顿运动定律和万有引力定律对于受到强引力作用的物体的运动也不适用. 4.牛顿力学的适用范围:只适用于 、 、 和计量精度要求不高的情况. 光速 微观 低速 宏观 弱引力场 「问题思考」 如图所示,“黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体.它的密度极大,对周围的物质(包括光)有极强的吸引力,在研究“黑洞”时,牛顿力学还适用吗 提示:不适用,牛顿力学适用于弱引力问题,而“黑洞”问题属于强引力问题,牛顿力学不再适用. 「归纳提升」 牛顿力学与相对论、量子力学的比较 (1)区别. ①牛顿力学适用于低速运动的物体;相对论是爱因斯坦假设阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律. ②牛顿力学适用于宏观世界;量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律. (2)联系. ①当物体的运动速度远小于光速时,相对论物理学与经典物理学的结论没有区别. ②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时,量子力学和牛顿力学的结论没有区别. ③相对论和量子力学并没有否定牛顿力学,牛顿力学是二者在一定条件下的特殊情形. 「典例研习」 [例1] 以下说法正确的是( ) A.牛顿力学理论普遍适用,大到天体,小到微观粒子均适用 B.在相对论中,运动物体的长度与物体运动状态无关 C.牛顿力学理论有一定的局限性,适用于宏观低速运动物体 D.相对论与量子力学否定了牛顿力学理论 C 【解析】 牛顿力学理论有一定的局限性,适用于宏观低速运动物体,不适用于微观粒子和高速运动的物体,故A错误,C正确;在相对论中,运动物体的长度与物体运动状态有关,沿运动方向,物体的长度相对于静止时变短,故B错误;相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论,牛顿力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形,故D错误. 如何解答牛顿力学局限性问题 解答牛顿力学的局限性问题时,应在理解的基础上记忆牛顿力学的成就和适用范围,以及牛顿力学与相对论和量子力学的关系. ·方法点拨· 知识点二 相对论时空观 如图所示,一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶,车厢中央的 ... ...
