7.5 相对论时空观与牛顿力学的成就与局限性 同步练习-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.5　相对论时空观与牛顿力学的局限性

【知识点填空】

一、相对论时空观

1．19世纪，物理学家________根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度________光速c。

2．1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度____________！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系________。

3．爱因斯坦假设

(1)在不同的________参考系中，物理规律的形式都是________的。

(2)真空中的________在不同的惯性参考系中大小都是________的。

4．相对论时空观

(1)时间延缓效应

①如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝________。

②Δt与Δτ的关系总有Δt____Δτ(选填“>”“<”或“＝”)，即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态______(填“有关”或“无关”)。

(2)长度收缩效应

①如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝____________________________。

②l与l0的关系总有l____l0(选填“>”“<”或“＝”)，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态________(填“无关”或“有关”)。

二、牛顿力学的成就与局限性

1．牛顿力学的成就

(1)把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。

(2)在宏观、低速、弱引力的广阔区域，包括天体力学的研究中，经受了实践检验，取得了巨大成就。

(3)将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支，形成了完整的经典力学体系。

2．牛顿力学的局限性

(1)物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论并不相同的。

(2)在微观世界中(尺度在10－10 m以下)，由于物质的存在和运动形式(波粒二象性)较宏观世界，有较大的不同，牛顿力学也不适用。

3．牛顿力学的适用范围

牛顿力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于弱引

力情况，不适用于强引力情况。

4．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的物体。

(2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。

【同步练习】

一、单选题

1．以下说法正确的是（　　）

A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动

B．万有引力定律只适用于天体之间的相互作用

C．物体在接近光速运动时，仍然遵从牛顿运动定律

D．天文学家根据万有引力公式推算并预测海王星的存在

2．牛顿定律的适用范围是（　　）

A．微观物体、低速运动 B．宏观物体、低速运动

C．宏观物体、高速运动 D．微观物体、高速运动

3．下列情况中，牛顿运动定律不适用的是（　　）

A．研究原子中电子的运动 B．研究神舟十六号飞船的发射速度

C．研究地球绕太阳的运动 D．研究一颗铅球的投掷射程

4．关于经典力学，下列说法正确的是（　　）

A．适用于宏观物体的低速运动

B．仅适用于微观粒子的运动

C．经典力学中，物体的质量与其运动速度有关

5．通过学习狭义相对论理论，可知下列说法正确的是（　　）

A．牛顿力学在任何情况下都适用

B．在所有的惯性参考系中，测得的真空中的光速相同

C．在不同的惯性参考系中，一切物理规律的形式都是不同的

6．仅考虑狭义相对论效应，在高速飞行的火箭里的时钟走过10s，理论上在地面的观测者测得的时间（　　）

A．大于10s B．小于10s C．等于10s D．都有可能

7．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（　　）

A．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例