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《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT

《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT

发布于:2020-05-03 14:13:41

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《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT

第一部分内容:学习目标

1、知道牛顿运动定律的适用范围。

2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。

3、知道质量与速度的关系,知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化。

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相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT,第二部分内容:新课导入

按照狭义相对论,不仅“同时”是相对的,有时候,甚至事情的先后也都是相对的。举一个例子,一节长为10米的列车,A在车后部,B在车前部。当列车以0.6c的高速度通过一个站台的时候,突然站台上的人看到A先向B开枪,过了12.5毫微秒,B又向A发射。因而站台上的人作证:这场枪战是由A挑起的。但是,车上的乘客却提供相反的情况,他们说,是B先开枪,过了10毫微秒,A才动手。事件是由B发动的。

到底是谁先动手呢?没有绝对的答案。在这个具体事件中,谁先谁后是有相对性的。在列车参考系中,B先A后,而在车站参考系中则是A先B后。甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了,再看到苹果掉在了地上。 

(1)相对时间 

狭义相对论认为时间不是绝对的(即固定不变的)。爱因斯坦指出,随着物体(观察者所见到的)运动速度的加快,时间会变慢。

使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性,将一个钟表留在地面上,而携带另一个以很快速度移动(如在喷气式飞机上),随后进行比较,静止的钟表总比另一个稍微快一点。 

(2)相对长度 

爱尔兰物理学家佛兹杰拉德(1851─1901)提出,物质会在运动的方向上收缩(缩小),这意味着根据一个静止观察者的观点,一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短,尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。  

爱因斯坦指出,任何物体以光速运动时,其长度将会缩短为零。

从宏观到微观

19世纪末-20世纪初,深入到微观领域,发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性,同时还具有波动性,很多情况下经典力学说明不了。

爱因斯坦提出的光子的概念,认为光既是电磁波,又是一份一份传播的 

原子中的电子只能在分立的特定轨道上运动,只有从一个轨道跳跃到另一个轨道。中间不连续。 

任何物体都具有波动性,你坐在椅子上,你是波动的,有波长。

物体的位置是不确定的,只能用几率来反映

从弱引力到强引力

1.物体间的万有引力是弱引力,经典力学适用

2.天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km,地球的引力半径为1 m,如白矮星),天体间的引力就趋于无穷大 ,强引力。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力,黑洞本身的巨大质量造成空间弯曲

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相对论时空观与牛顿力学的局限性PPT,第三部分内容:课堂练习

题组一 经典力学与经典时空观

题1 2016年2月11日,科学家宣布探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”,相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性。关于经典力学,下列说法正确的是(  )

A.经典力学完全适用于宏观低速运动

B.经典力学取得了巨大成就,是普遍适用的

C.随着物理学的发展,经典力学将逐渐成为过时的理论

D.随着相对论、量子论的提出,经典力学已经失去了它的应用价值

【解析】A对:经典力学适用于宏观低速运动的物体,宏观物体是相对于微观粒子而言的。

B错:经典力学取得了巨大的成就,但它也具有一定的局限性,并不是普遍适用的。

C、D错:在微观高速情况下,要用量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现,就否定了经典力学,经典力学不会过时也不会失去价值。

【答案】 A

题2[2019•广东佛山一中高一检测]经典力学不能适用下列哪些运动(  )

A. 火箭的发射

B. 微观粒子的波动性

C. “勇气号”火星探测器在太空的运动

D. 宇宙飞船绕地球的运动

题3[多选]下列说法正确的是(  )

A. 不论是对宏观物体,还是微观粒子,经典力学和量子力学都是适用的

B. 当物体运动速度很大(接近光速)时,经典力学理论所得的结果与实际结果之间出现了较大的偏差

C. 在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度增大而减小

D. 牛顿的引力理论不能用于中子星表面

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