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目标展示〖教学目标〗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．〖核心素养〗物理观念：了解相对论-量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。科学思维：经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义．科学探究：通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的．科学态度与责任：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．〖教学重点与难点〗重点：了解经典力学的局限性难点：了解相对论、量子力学与经典力学的关系§7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
预习案
使用说明及学法指导（正确的方法会取得事半功倍的效果！）
1．首先明确“知识必备”中的两个知识点；然后再通读教材，查找资料，完成“教材助读”中的问题；
2．完成时间：20分钟。
知识必备（你准备好了吗？）
教材助读（问题引领方向！）
1.有两个对准的标准钟,一个留在地面上,另一个放在高速飞行的飞船上,则下列说法正确的是 ()
A.飞船上的人看到飞船内的钟比地面上的钟走得慢
B.地面上的人看到地面上的钟比飞船上的钟走得慢
C.地面上的人看到地面上的钟比飞船上的钟走得快
D.因为是两个对准的标准钟,所以两钟走时快慢相同
【答案】C
【解析】基于爱因斯坦的两个假设,可得到时间的延缓效应,故地面上的人看到飞船上的钟变慢了,飞船上的人以自己为参考系,认为地球在高速运动,故看到地球上的钟变慢了,故C正确。
2.下列说法中不正确的是 ()
A.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
B.由静止的人来测,沿自身长度方向运动的杆的长度总比杆静止时的长度小
C.杆静止时的长度为l0,不管杆如何运动,杆的长度均小于l0
D.如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动,与它们分别相对静止的两位观察者都会认为对方的杆缩短了
【答案】C
【解析】若杆沿垂直于自身长度的方向运动,它的长度将不变,选项C不正确。
3.以约8 km/s的速度运行的飞船上，一只完好的手表走过1 h，地面上的时钟显示的时间________(填“大于”“等于”或“小于”)1 h.
【答案】大于
- (1)运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ子的寿命变长.( )
(2)沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短.( )
(3)经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了.( )
(4)洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，经典力学不适用.( )
(5)当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了.( )
(6)对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用.( )
【答案】√√××√×
我的疑问（发现问题比解决问题更重要！）
请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。
探究案
质疑探究（质疑解疑，合作探究）
探究点一：相对论时空观
例1.在静止坐标系中的正立方体边长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于正立方体的一边运动.问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？
针对训练1：假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )
A.这个人是一个矮胖子
B.这个人是一个瘦高个子
C.这个人矮但不胖
D.这个人瘦但不高
【答案】D
【解析】 取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据长度收缩效应，人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选D.
针对训练2：话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是( )
A.哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B.弟弟思念哥哥而加速生长了
C.由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢
D.这是神话，科学无法解释
【答案】 C
【解析】 根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的.飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢.
针对训练3：甲、乙两人站在地面上时身高都是L0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动，如图所示。此时乙观察到甲的身高L________L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1________t0。(均选填“＞”“＝”或“＜”)
【答案】＝ >
【解析】因为人站立时是垂直于飞船速度方向的，没有长度收缩效应，身高L＝L0；乙比甲运动得快，故根据相对论的时间延缓效应，t1>t0。
规律总结（知识提炼，浓缩精华）
探究点二：牛顿力学的成就和局限性
例2.牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学。随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是
A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理
B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决
C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体
D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体
【答案】C
【解析】A、火车提速后的速度仍然远小于光速,有关速度问题仍然能用经典力学来处理.故A错误;
B、相对论并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,有各自成立范围;经典力学是狭义相对论在低速<Object: word/embeddings/oleObject1.bin> 条件下的近似,因此经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例,故B错误;
C、经典力学适用于宏观、低速运动的物体,不仅仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体,象乒乓球、篮球、飞鸟等也可以使用.所以C选项是正确的,D错误.
综上所述本题答案是：C
针对训练4：如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．c
【答案】 D
【解析】真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确，A、B、C错误。
针对训练5：关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )
A.相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
C.经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
【答案】 B
【解析】相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误，B正确；经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，选项C、D错误.
针对训练6：(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.以接近光速飞行的μ子的运动
D.地壳的变动
【答案】ABD
【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；当物体运动的速率接近于光速时，经典力学就不适用了，故C错误。
规律总结（知识提炼，浓缩精华）
(1)经典力学适用于低速运动的物体，物体在以接近光速运动时遵循相对论；
(2)经典力学适用于宏观世界，微观粒子的运动规律用量子力学来描述。
我的收获（反思静悟，体验成功）
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