课时7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第七章 万有引力与宇宙航行 课时7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 1. 了解绝对时空观。 2. 知道狭义相对论的两个基本假设。 3. 理解时间延缓效应和长度收缩效应。 4. 了解牛顿力学的成就与局限性。 1. 绝对时空观 1. 绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的，时间与空间之间也完全没有联系。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。这与我们的日常经验十分吻合。 2. 经典力学时空观 (1) 在经典力学中，物体的质量是不随速度的改变而改变的。  (2) 在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的。  1. 相对论时空观 1. 爱因斯坦的两个假设 (1) 在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。 (2) 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。 2. 时间延缓效应 (1) 经典物理学认为：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔总是相同的。 (2) 相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是不同的。 设表示相对事件发生地静止的惯性参考系中观测的两事件的时间间隔，表示相对事件发生地以速度v高速运动的参考系中观测的同样两事件的时间间隔，它们之间的关系是。由于，所以总有，此种情况称为时间延缓效应。 3. 长度收缩效应 (1) 经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。 (2) 相对论的时空观：长度也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。 与杆相对静止的人测得杆长为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。由于，所以总有l < l0，此种情况称为长度收缩效应。 (3) 在狭义相对论中，物体的质量随物体的速度的增加而增加，用公式表示为。 （2） 牛顿力学的成就与局限性 1. 牛顿力学的成就 牛顿力学在日常生活领域里与实际相符合，在科学研究和生产技术中有广泛应用，显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。 2. 牛顿力学的局限性 (1) 牛顿力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。对于低速运动问题，一般用牛顿力学来处理；对于高速运动问题，需要用相对论知识来处理。 (2) 牛顿力学只适用于宏观世界，不适用于微观世界。在微观世界，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，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学知识来说明。而量子力学能很好地描述微观粒子运动的规律。 基础过关练 题组一　相对论时空观 1.(2023山东烟台期中)在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，根据该理论，下列说法正确的是 (　 　) A.在不同的惯性参考系中，一切物理规律的形成是不同的 B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的 C.物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变长 D.狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体 2.(2023江苏连云港期中)如图所示，在未来某年A乘坐速度为0.8c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的B，B的飞行速度为0.6c，A向B发出一束光进行联络，则B观测到该光束的传播速度为 (　 　) A.0.2c　　　　B.0.8c　　　　C.1.0c　　　　D.1.4c 3.(2023上海华东师范大学第二附属中学期末)如图所示，位于教室中央的光源发出一个闪光，闪光照到了教室的前壁和后壁，已知教室的长度为10 m。在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者 (　 　) A.测得照到前壁的光速度小于c B.观测到飞船上的时间进程比教室慢 C.测得教室的长度小于10 m D.观察到光同时到达前、后壁 4.(2023江苏南京中华中学期中)A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，且v1<v2。地面上的观察者认为走得最快的时钟是 (　 　) A.A时钟　　　　　　　　　　B.B时钟 C.C时钟　　　　　　　　　　D.无法确定 5.如图所示，惯性系S中有一棱长为L的正方体，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察，则该正方体的形状是 (　 　) A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D 题组二　牛顿力学的成就与局限性 6.(2023浙江宁波效实中学期中)下列关于力学发展的描述符合物理学史实的是 (　 　) A.相对论的提出否定了牛顿力学 B.牛顿提出光速是自然界中速度的极限 C.牛顿力学适用于微观领域中的力学现象 D.牛顿三大运动定律是经典力学体系的基础 7.(2023湖南常德期中)关于牛顿力学、相对论、量子力学，下列说法正确的是 (　 　) A.不论是宏观物体还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都适用