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第七章
万有引力与宇宙航行
第七章
第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性
【学习目标】
1．感受牛顿力学在高速世界与事实的矛盾，知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。知道相对论、量子论有助于人类认识高速、微观领域。
2．知道爱因斯坦狭义相对论的基本假设，知道长度相对性和时间间隔相对性的表达式。
3．了解宇宙起源的大爆炸理论，知道科学真理是相对的，未知世界必将在人类不懈的探索中被揭开更多的谜底。
【课前预习】
一、相对论时空观
1．爱因斯坦两个假设：
(1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是_________的;
(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是_________的。
2．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Δt=____________。由于，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。
3．长度收缩效应：如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，则l=_________。由于，所以总有l二、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____________，____________的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。
2．牛顿力学的局限性：牛顿力学即经典力学，它只适用于_______________的物体，不适用于_______________的物体。
三、牛顿力学与相对论以及与量子力学的关系
1．牛顿力学与相对论的关系：当物体的运动速度远小于光速c时(c=3×10m/s)，相对论物理学与牛顿力学的结论_____________。
2．牛顿力学与量子力学的关系：当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时(h=6．63×10-34J·s)，量子力学和牛顿力学的结论_____________。
3．总结：相对论与量子力学都没有否定牛顿力学，而将牛顿力学当作一定条件下的特殊情形。
【考点研析】
任务一：时间与空间的相对性
[例1]
(多选)在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是(　　)
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面上的物体长度变短，时间进程变慢了
[变式训练1-1]对于时空观的认识，下列说法正确的是(　　)
A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律
B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例
C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
任务二：牛顿力学的局限性
[例2](多选)以下说法正确的是
(
　　)
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．经典力学理论的成立具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论
[变式训练2-1]下列说法正确的是
(
　　)
A．
牛顿定律就是经典力学
B．经典力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
D．经典力学可以解决自然界中所有的问题
[变式训练2-2]下列说法中正确的是
(　　)
A．经典力学适用于任何情况下的任何物体
B．狭义相对论否定了经典力学
C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性
D．万有引力定律也适用于强相互作用力
【答案提示】
[例1]
BCD
[变式训练1-1]
B
[例2]
BC
[变式训练2-1]
B
[变式训练2-2]
C
3

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