2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性(3)课件

5相对论时空观与牛顿力学的局限性\n一、从低速到高速(1)在经典力学和狭义相对论中,物体的质量有何不同？答案在经典力学中,物体的质量不随运动状态的改变而改变,而在狭义相对论中,质量要随着物体运动速度的增大而增大.(2)在经典力学和狭义相对论中,位移和时间的测量结果在不同参考系中有何区别？答案在经典力学中,同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是相同的；在狭义相对论中,同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是不同的.答案\n(3)速度对物体的质量有影响吗？答案物体在低速时,质量的变化不明显,当在高速时,质量随速度的增大而增大.答案\n1.低速与高速(1)低速：通常所见物体的运动,如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体.(2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与相接近,这样的速度称为高速.答案光速\n2.速度对质量的影响(1)在经典力学中,物体的质量不随的改变而改变.答案运动状态增大3.速度对物理规律的影响对于低速运动问题,一般用经典力学规律来处理.对于高速运动问题,经典力学已不再适用,需要用相对论知识来处理.\n在日常生活中,我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化,其原因是()A.运动中的物体,其质量无法测量B.物体的速度远小于光速,质量变化极小C.物体的质量太大D.物体质量并不随速度变化而变化解析答案B\n二、从宏观到微观经典力学的适用范围是什么？答案适用于宏观世界、低速运动.答案\n经典力学的适用范围.(1)电子、质子、中子等微观粒子不仅具有,同时还具有波动性,它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明,而能够很好地描述微观粒子的运动规律.(2)经典力学的适用范围：只适用于运动,不适用于运动；只适用于世界,不适用于世界.答案粒子性量子力学低速高速宏观微观\n(多选)关于经典力学的局限性,下列说法正确的是()A.经典力学没有局限性B.经典力学的应用受到物体运动速度的限制,当物体运动的速度接近于真空中的光速时,经典力学就不适用了C.经典力学不适用于微观领域中的物质结构和能量不连续的现象D.经典力学中的“时间和空间分离”的观点不对返回解析答案\n返回解析经典力学仅适用于宏观、低速运动的物体,当物体运动的速度接近于真空中的光速时,经典力学就不再适用了,B对；经典力学无法解释微观领域中的物质结构和能量不连续的现象,C对；同样D也对.答案BCD\n一、对经典力学和狭义相对论的认识例1下列说法正确的是()A.以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值B.物理学的发展,使人们认识到经典力学有它的适用范围C.相对论和量子力学的出现,是对经典力学的全盘否定D.经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值解析答案\n解析牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题,在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差,但误差极其微小,可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用.虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律,它是科学的进步,但并不表示对经典力学的全盘否定,故选项B正确.A、C错误；经典力学不能用于处理高速运行的物体；故D错误.答案B\n例2下列关于经典力学和相对论的说法,正确的是()A.经典力学和相对论是各自独立的学说,互不相容B.相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C.相对论和经典力学是两种不同的学说,二者没有联系D.经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例解析答案解析相对论的建立并没有否定经典力学,而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形.所以A、B、C错误,D正确.D\n二、对质量和速度关系的认识解析答案(1)如果你使一个物体加速、加速、再加速,它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？为什么？\n答案见解析\n解析答案(2)光有静止质量吗？如果有,情况将会怎样？答案见解析返回\n1.以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是()A.低速宏观弱引力下的运动问题B.高速微观弱引力下的运动问题C.低速微观强引力下的运动问题D.高速宏观强引力下的运动问题解析经典力学是狭义相对论在低速(v≪c)条件下的近似,牛顿经典力学只考虑了空间,而狭义相对论既考虑了空间,也考虑了时间,牛顿经典力学只适用于宏观低速物体,而微观、高速物体适用于狭义相对论,经典力学的基础是牛顿运动定律,经典力学只适用于宏观世界、低速运动和弱引力下.解析答案A12345\n2.(多选)下列服从经典力学规律的是()A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C.物体运动的速率接近于真空中的光速D.地壳的变动解析经典力学适用于宏观、低速运动的物体,所以A、B、D正确；当物体的运动速率接近于光速时,经典力学就不适用了,故C错误.解析答案ABD12345\n3.(多选)关于经典力学和狭义相对论,下列说法中正确的是()A.经典力学只适用于低速运动,不适用于高速运动(速度接近于真空中的光速)B.狭义相对论只适用于高速运动(速度接近于真空中的光速),不适用于低速运动C.经典力学既适用于低速运动,也适用于高速运动(速度接近于真空中的光速)D.狭义相对论既适用于高速运动(速度接近于真空中的光速),也适用于低速运动解析答案12345\n解析经典力学只适用于低速运动,不适用于高速运动,狭义相对论是普遍适用的,故A、D项正确.答案AD12345\nA.式中的m0是物体以速度v运动时的质量B.当物体的运动速度v>0时,物体的质量m>m0,即物体的质量改变了,故经典力学不再适用C.当物体以较小速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动D.通常由于物体的运动速度很小,故质量的变化让我们感觉不到,在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化解析答案12345\n解析公式中m0是物体静止时的质量,m是物体以速度v运动时的质量,A错.由公式可知,只有当v接近光速时,物体的质量变化才明显,一般情况下物体的质量变化十分微小,故经典力学仍然适用,故B错,C、D正确.答案CD12345\n返回解析答案5.在粒子对撞机中,有一个电子经过高电压加速,速度达到0.5c,则此时电子的质量变为静止时的多少倍.答案1.15512345