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《相對論時空觀與牛頓力學的局限性》萬有引力與宇宙航行PPT

《相對論時空觀與牛頓力學的局限性》萬有引力與宇宙航行PPT 詳細介紹:

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《相對論時空觀與牛頓力學的局限性》萬有引力與宇宙航行PPT

第一部分內容:學習目標

1、知道牛頓運動定律的適用范圍。

2、了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用。

3、知道質量與速度的關系,知道高速運動中必須考慮速度隨時間的變化。

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相對論時空觀與牛頓力學的局限性PPT,第二部分內容:新課導入

按照狹義相對論,不僅“同時”是相對的,有時候,甚至事情的先后也都是相對的。舉一個例子,一節長為10米的列車,A在車后部,B在車前部。當列車以0.6c的高速度通過一個站臺的時候,突然站臺上的人看到A先向B開槍,過了12.5毫微秒,B又向A發射。因而站臺上的人作證:這場槍戰是由A挑起的。但是,車上的乘客卻提供相反的情況,他們說,是B先開槍,過了10毫微秒,A才動手。事件是由B發動的。

到底是誰先動手呢?沒有絕對的答案。在這個具體事件中,誰先誰后是有相對性的。在列車參考系中,B先A后,而在車站參考系中則是A先B后。甚至于飛船上的人可能會看到你先把蘋果吃了,再看到蘋果掉在了地上。 

(1)相對時間 

狹義相對論認為時間不是絕對的(即固定不變的)。愛因斯坦指出,隨著物體(觀察者所見到的)運動速度的加快,時間會變慢。

使用同步原子鐘已證實了這個結論的正確性,將一個鐘表留在地面上,而攜帶另一個以很快速度移動(如在噴氣式飛機上),隨后進行比較,靜止的鐘表總比另一個稍微快一點。 

(2)相對長度 

愛爾蘭物理學家佛茲杰拉德(1851─1901)提出,物質會在運動的方向上收縮(縮小),這意味著根據一個靜止觀察者的觀點,一枚以接近光線運行的火箭所表現出的長度會比它靜止時更短,盡管乘坐火箭的人看來并沒有什么兩樣。  

愛因斯坦指出,任何物體以光速運動時,其長度將會縮短為零。

從宏觀到微觀

19世紀末-20世紀初,深入到微觀領域,發現電子、質子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,很多情況下經典力學說明不了。

愛因斯坦提出的光子的概念,認為光既是電磁波,又是一份一份傳播的 

原子中的電子只能在分立的特定軌道上運動,只有從一個軌道跳躍到另一個軌道。中間不連續。 

任何物體都具有波動性,你坐在椅子上,你是波動的,有波長。

物體的位置是不確定的,只能用幾率來反映

從弱引力到強引力

1.物體間的萬有引力是弱引力,經典力學適用

2.天體半徑減小到一定程度時(太陽的引力半徑為3 km,地球的引力半徑為1 m,如白矮星),天體間的引力就趨于無窮大 ,強引力。黑洞這種極端條件下的宇宙天體。它有極強的吸引力,黑洞本身的巨大質量造成空間彎曲

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相對論時空觀與牛頓力學的局限性PPT,第三部分內容:課堂練習

題組一 經典力學與經典時空觀

題1 2016年2月11日,科學家宣布探測到引力波的存在。引力波是實驗驗證愛因斯坦相對論的最后一塊缺失的“拼圖”,相對論在一定范圍內彌補了經典力學的局限性。關于經典力學,下列說法正確的是(  )

A.經典力學完全適用于宏觀低速運動

B.經典力學取得了巨大成就,是普遍適用的

C.隨著物理學的發展,經典力學將逐漸成為過時的理論

D.隨著相對論、量子論的提出,經典力學已經失去了它的應用價值

【解析】A對:經典力學適用于宏觀低速運動的物體,宏觀物體是相對于微觀粒子而言的。

B錯:經典力學取得了巨大的成就,但它也具有一定的局限性,并不是普遍適用的。

C、D錯:在微觀高速情況下,要用量子力學和相對論來解釋,但是并不會因為相對論和量子力學的出現,就否定了經典力學,經典力學不會過時也不會失去價值。

【答案】 A

題2[2019•廣東佛山一中高一檢測]經典力學不能適用下列哪些運動(  )

A. 火箭的發射

B. 微觀粒子的波動性

C. “勇氣號”火星探測器在太空的運動

D. 宇宙飛船繞地球的運動

題3[多選]下列說法正確的是(  )

A. 不論是對宏觀物體,還是微觀粒子,經典力學和量子力學都是適用的

B. 當物體運動速度很大(接近光速)時,經典力學理論所得的結果與實際結果之間出現了較大的偏差

C. 在經典力學中,物體的質量是不變的,在狹義相對論中,物體的質量隨物體速度增大而減小

D. 牛頓的引力理論不能用于中子星表面

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