1、相对论时空观与牛顿力学的局限性相对论时空观与牛顿力学的局限性 【学习目标】【学习目标】 1知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围。 2知道相对论、量子力学和经典力学的关系。 3通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范 围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 【学习重点】【学习重点】 了解经典力学的局限性 【学习难点】【学习难点】 了解相对论、量子力学与经典力学的关系 【新知探究】【新知探究】 一、自主学习 1“同时”的相对性 （1）经典物理学认为：如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中一定 也是_的。 （2）狭义相对论的时
2、空观认为：同时是_的，即在同一个参考系中不同地点同时 发生的两个事件，在另一个参考系中不一定是_的。 2时间间隔的相对性 （1） 经典物理学认为： 某两个事件， 在不同的惯性系中观察， 它们的时间间隔总是_ 的。 （2）相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是 _的。 设表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的两事件的时间间隔，t表示相对事件发 生地以速度 v 高速运动的参考系中观测的同样两事件的时间间隔，则它们的关系是_， 即运动时钟会变慢。 3长度的相对性 （1）经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。 （2）相对论的时空观：“长度”也
3、具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度 总比静止时的长度小。与杆相对静止的人认为杆长为 0 l，与杆相对运动的人认为杆长是l，那 么两者之间的关系是_，即运动长度会收缩。 二、合作学习 【问题 1】经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。 结论：经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引 力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。 因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经 典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快， 要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以
4、经典力学在高速运动领域内也不再 适用。 【问题 2】经典力学的适用范围是什么？ 结论：宏观物体，低速运动。 【问题 3】相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？ 结论：相对论和量子力学的出现并没有否定牛顿的经典力学，它们只是在不同情况下采用 的不同研究方法，经典力学在微观领域、高速运动的情况下不再适用，而量子力学也不适用于 宏观、低速运动的物体。 【学习小结】【学习小结】 1爱因斯坦的两个假设 相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；光速不变原理：真空 中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。 2时间延缓效应 3长度收缩效应 4经典力学只适用于解决
5、低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用 于宏观物体，一般不适用于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能用来处理强引 力问题。 【精练反馈】【精练反馈】 1判断下列说法是否正确。 （1）一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观 点。（） （2）一根杆的长度静止时为 0 l，不管杆如何运动，杆的长度均小于 0 l。（） （3）“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化。（） （4）长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对运动状态的改变而改变。（） （5）高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了。（） （6）地面上的人认为两个事件同时发生
6、，而高速运动的飞船中的宇航员却不这么认为。 （） 2物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了 物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（AD） A牛顿发现了万有引力定律 B牛顿通过实验证实了万有引力定律 C相对论的创立表明经典力学已不再适用 D爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域 320 世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释，经典力学只适用于 解决物体低速运动的问题，不能用来处理高速运动的问题；只适用于宏观物体，不适用于微观 粒子。这说明（BCD） A随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论 B人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的 C不同领域的事物各有其本质与规律 D人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
