7.5 相对论的时空观与牛顿力学的局限性 讲义-2025-2026学年高一下学期物理人教版 必修第二册

目录 第17课时　相对论时空观与牛顿力学的局限性 1 考点一　相对论时空观 1 考点二　牛顿力学的成就与局限性 3 巩固训练·提升能力 4 第17课时　相对论时空观与牛顿力学的局限性 考点一　相对论时空观 必备知识·回顾梳理 1.电磁波与光速 英国物理学家麦克斯韦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等于光速c。1887年的迈克耳孙—莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。 2.爱因斯坦假设 (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。 3.时间延缓效应 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＝ ，由于1－<1，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。 4.长度收缩效应 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＝l0，由于1－<1，所以总有l<l0，此种情况称为长度收缩效应。 5.相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选） 如图所示，强强乘速度为为光速的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为，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. B. C. D. 【答案】C  【解析】解：根据狭义相对论，指出无论在何种惯性系惯性参照系中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．所以壮壮观测到该光束的传播速度为。 故选C． 【变式训练1】（单选）爱因斯坦于年在德国物理年鉴发表了论文论动体的电动力学，论文首次提出狭义相对论。假设一艘太空飞船静止时的长度为，它以为光速的速度沿长度方向飞行越过地球，根据狭义相对论，下列说法正确的是(    ) A. 飞船上的观测者测得该飞船的长度小于 B. 地球上的观测者测得该飞船的长度小于 C. 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于 D. 地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于 【答案】B  【解答】A.飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度，为，故A错误； B.地球上的观测者测得该飞船的长度是以的速度沿长度方向飞行时长度，为：，故B正确； 根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于，地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度也等于，故CD错误。 故选B。 【变式训练2】（单选）如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为、飞行器中的飞行员认为(    ) A. 教室中的时钟变快 B. 教室的长度大于 C. 从光源发出的光先到达教室后壁 D. 光源发出的光，向后的速度小于 【答案】C  【解答】C.教室中的人认为，光向前向后传播的速度相等，光源在教室中央，光同时到达前后两壁，飞行器中的飞行员是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向后壁传播的路程短些，到达后壁的时刻早些，故C正确； 根据爱因所坦的相对论，时间延缓效应和长度收缩效应，可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢，教室的长度变短，即长度小于，故AB错误； D.根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的，故D错误。 故选C。 考点二　牛顿力学的成就与局限性 必备知识·回顾梳理 1.牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。 2.牛顿力学的局限性：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来说明，而量子力学能够很好地描述微观粒子的运动规律。 3.经典力学的适用范围：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。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）下列运动不能用经典力学描述的是(    ) A. 高铁列车从北京向广州飞驰 B. 火箭携带嫦娥六号飞向月球 C. 电子以接近光速的速度运动 D. 歼战斗机从山东号航母上起飞 【答案】C  【解析】经典力学适用于低速宏观的物体，不适用于微观高速物体，故电子以接近光速的速度运动不能用经典力学描述，高铁列车从北京向广州飞驰、火箭携带嫦娥六号飞向月球、歼战斗机从山东号航母上起飞等都能用经典力学描述，故ABD能用经典力学描述，不能用经典力学描述。 本题考查不能用经典力学描述的，故选C。 【变式训练1】（单选）牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦创立了相对论．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是 A. 高速飞行的子的寿命变短 B. 相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C. 经典力学不能适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变 【答案】B  【解析】A、高速飞行的子的寿命变长，选项A错误 B、经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，选项B正确 C、经典力学适用于宏观物体的低速运动，适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆，选项C错误 D、在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，即物体的质量和物体运动的速度无关，选项D错误． 【变式训练2】（多选）牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是(    ) A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 【答案】BC  【解答】A.爱因斯坦的狭义相对论，并没有全面否定了牛顿的经典力学规律，故A错误。 B.牛顿经典力学只适用于宏观低速领域，故B正确； C.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样，故 C正确； D.按照狭义相对论的尺缩效应，沿接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故D错误； 故选BC。 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.下列叙述符合史实的是(    ) A. 焦耳通过实验验证了机械能守恒定律并证明物体自由下落时动能与势能之和保持不变 B. 牛顿通过实验推算出引力常量的值，被誉为第一个“称量地球质量”的人 C. 英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它既能处理低速运动，也能处理高速运动，既适合于宏观物体，也适合于微观物体 D. 海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星” 【答案】D  【解析】A.伽利略通过实验验证了机械能守恒定律并证明物体自由下落时动能与势能之和保持不变，故 A错误 B.卡文迪许通过实验推算出引力常量的值，被誉为第一个称量地球质量的人，故B错误 C.英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它既能处理低速运动，也能处理高速运动，更适合于宏观物体，但不适合于微观物体，故 C错误 D.海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为笔尖下发现的行星，故 D正确。 故选D。 2.下列描述符合物理学史实的是(    ) A. 世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论对于微观粒子的运动也是适用的 B. 亚当斯和勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地计算出海王星的运行轨道，伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星” C. 第谷布拉赫把测量天体位置的误差由大约为减小到，他的观测结果为布鲁诺的学说提供了关键性的支持 D. 是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释，牛顿、卡文迪什等对这一问题的认识更进一步，认为行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比 【答案】B  【解析】A.世纪年代建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动，故A错误； B.亚当斯和勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地计算出海王星的运行轨道，伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星”，故B正确； C.丹麦人第谷布拉赫把测量天体位置的误差由大约为  减小到  ，他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性的支持，故C错误； D.是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略，开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释，胡克、哈雷等对这一问题的认识更进一步，认为行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比，故D错误。 故选B。 3.关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是(    ) A. 经典力学过时了，应该被量子力学所取代 B. 由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释 C. 人造卫星的运动不适合用经典力学来描述 D. 当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述 【答案】D  【解答】A.经典力学不能被量子力学所取代，是两个领域的理论，故A错误； 超音速飞机、人造卫星的运行都属低速，经典力学能适用；而粒子接近光速运动，属于高速，所以运动规律不适合用经典力学来描述，故D正确，ABC错误。  故选D。  4.下列说法正确的是(    ) A. 以牛顿运动定律为基础的经典力学没有存在的价值 B. 物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围 C. 相对论和量子力学的出现是对经典力学的否定 D. 经典力学对处理高速运动的微观物体具有相当高的正确性 【答案】B  【解答】牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用。虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律，它是科学的进步，但并不表示对经典力学的否定，故B正确，AC错误； D.经典力学不能用于处理高速运行的物体，故D错误。 故选B。 5.一艘航天器以倍的光速沿如图所示的方向通过地面观测者测得、两点距离，经过过时间航天器驾驶员观测到、两点距离，经过时间则(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】根据相对论长度公式：可知，航天器驾驶员观测到、两点距离小于地面上人观测的距离，即 根据位移与速度的比值即为时间，则地面观测者测得航天器经过、两点所用时间，而航天器驾驶员测得经过、两点所用时间，由于，故。 故选B。 6.下列认识正确的是(    ) A. 中国东风超高音速导弹的飞行速度可达到，牛顿力学不再适用 B. 地面观察者看到的在运行的列车上乘客的手表走时更快 C. 在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 D. 对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的 【答案】C  【解析】A.飞行速度可达到，依然属于低速宏观物体，牛顿力学同样适用，故A错误； B.根据狭义相对论的时间膨胀效应，高速运动的物体时间会变慢，地面观察者看到的在运行的列车上乘客的手表走时更慢，故B错误； C.根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故C正确； D.根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故D错误。 故选C。 7.如图所示，惯性系中有一边长为的正方形，从相对系沿方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是  (    ) A. B. C. D. 【答案】C  【解析】根据相对论效应知，沿轴方向正方形边长缩短，沿轴方向正方形边长不变，故其形状为长方形，C正确． 8.以高速列车为例，假定车厢安装着一个墨水罐，它每隔一定时间滴出一滴墨水，车上的人测得，墨水在、两个时刻在地面形成、两个墨点，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是，地面观察者测得的时间间隔为，则与的关系是(    ) A. B. C. D. 无法确定 【答案】B  【解析】解：根据时间的相对性 且 所以 故B正确，ACD错误。 故选：。 9.下列说法中正确的是(    ) A. 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小是不同的 B. 卡文迪什扭秤实验利用了微小量放大的思想，测出了引力常量的值 C. 静止卫星的轨道平面与赤道平面重合，运动方向与地球自转方向相反 D. 当探测器的速度达到第二宇宙速度时，可绕地球做轨迹是椭圆的运动 【答案】B  【解析】A、真空中的光速在不同的惯性参考系中大小是相同的。A错误； B、卡文迪什扭秤实验利用了微小量放大的思想，测出了引力常量的值。B正确； C、静止卫星的轨道平面与赤道平面重合，运动方向与地球自转方向相同。C错误； D、当探测器的速度达到第二宇宙速度时，会脱离地球的吸引。D错误。 10.人类探索物理学的历程充满艰辛与挑战，下列相关物理学史描述正确的是(    ) A. 牛顿首先发现万有引力定律，并用之具体计算了两物体间万有引力大小 B. 卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测定了万有引力常量 C. 爱因斯坦认为在不同的参考系中，测量出的光速是不同的 D. 开普勒通过长期观测记录了大量数据，并总结出了行星运动定律 【答案】B  【解析】A、在牛顿的时代万有引力常量未测量出，此时无法具体计算两物体间万有引力大小，故A错误； B、卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测定了万有引力常量，故B正确； C、爱因斯坦认为在不同的参考系中，测量出的光速是相同的，故C错误； D、第谷通过长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据的研究总结出了行星运动定律，故D错误。 二、多选题。 11.牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是(    ) A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 【答案】BC  【解答】A.爱因斯坦的狭义相对论，并没有全面否定了牛顿的经典力学规律，故A错误。 B.牛顿经典力学只适用于宏观低速领域，故B正确； C.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样，故 C正确； D.按照狭义相对论的尺缩效应，沿接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故D错误； 故选BC。 12.下列说法正确的是(    ) A. 哈雷运用牛顿的万有引力定律，成功推算出哈雷彗星的“按时回归” B. 动量守恒定律只适用于宏观世界、低速运动 C. 相对论和量子力学分别在微观与高速领域揭示了牛顿力学的局限性 D. 牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 【答案】AD  【解析】A. 依据万有引力定律，哈雷预测了哈雷彗星的“按时回归”，故A正确； B. 动量守恒定律不仅适用于宏观世界、低速运动，还适用于微观、高速运动，故B错误； 相对论与量子力学分别在高速与微观领域揭示牛顿力学的局限性，但相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论，牛顿力学理论在宏观世界、低速运动中仍适用，故 C错误，D正确。 故选AD。 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 目录 第17课时　相对论时空观与牛顿力学的局限性 1 考点一　相对论时空观 1 考点二　牛顿力学的成就与局限性 3 巩固训练·提升能力 4 第17课时　相对论时空观与牛顿力学的局限性 考点一　相对论时空观 必备知识·回顾梳理 1.电磁波与光速 英国物理学家麦克斯韦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等于光速c。1887年的迈克耳孙—莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。 2.爱因斯坦假设 (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。 3.时间延缓效应 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＝ ，由于1－<1，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。 4.长度收缩效应 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＝l0，由于1－<1，所以总有l<l0，此种情况称为长度收缩效应。 5.相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选） 如图所示，强强乘速度为为光速的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为，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. B. C. D. 【变式训练1】（单选）爱因斯坦于年在德国物理年鉴发表了论文论动体的电动力学，论文首次提出狭义相对论。假设一艘太空飞船静止时的长度为，它以为光速的速度沿长度方向飞行越过地球，根据狭义相对论，下列说法正确的是(    ) A. 飞船上的观测者测得该飞船的长度小于 B. 地球上的观测者测得该飞船的长度小于 C. 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于 D. 地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于 【变式训练2】（单选）如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为、飞行器中的飞行员认为(    ) A. 教室中的时钟变快 B. 教室的长度大于 C. 从光源发出的光先到达教室后壁 D. 光源发出的光，向后的速度小于 考点二　牛顿力学的成就与局限性 必备知识·回顾梳理 1.牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。 2.牛顿力学的局限性：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来说明，而量子力学能够很好地描述微观粒子的运动规律。 3.经典力学的适用范围：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。 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）下列运动不能用经典力学描述的是(    ) A. 高铁列车从北京向广州飞驰 B. 火箭携带嫦娥六号飞向月球 C. 电子以接近光速的速度运动 D. 歼战斗机从山东号航母上起飞 【变式训练1】（单选）牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦创立了相对论．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是 A. 高速飞行的子的寿命变短 B. 相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C. 经典力学不能适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变 【变式训练2】（多选）牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是(    ) A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.下列叙述符合史实的是(    ) A. 焦耳通过实验验证了机械能守恒定律并证明物体自由下落时动能与势能之和保持不变 B. 牛顿通过实验推算出引力常量的值，被誉为第一个“称量地球质量”的人 C. 英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它既能处理低速运动，也能处理高速运动，既适合于宏观物体，也适合于微观物体 D. 海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星” 2.下列描述符合物理学史实的是(    ) A. 世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论对于微观粒子的运动也是适用的 B. 亚当斯和勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地计算出海王星的运行轨道，伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星” C. 第谷布拉赫把测量天体位置的误差由大约为减小到，他的观测结果为布鲁诺的学说提供了关键性的支持 D. 是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释，牛顿、卡文迪什等对这一问题的认识更进一步，认为行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比 3.关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是(    ) A. 经典力学过时了，应该被量子力学所取代 B. 由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释 C. 人造卫星的运动不适合用经典力学来描述 D. 当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述 4.下列说法正确的是(    ) A. 以牛顿运动定律为基础的经典力学没有存在的价值 B. 物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围 C. 相对论和量子力学的出现是对经典力学的否定 D. 经典力学对处理高速运动的微观物体具有相当高的正确性 5.一艘航天器以倍的光速沿如图所示的方向通过地面观测者测得、两点距离，经过过时间航天器驾驶员观测到、两点距离，经过时间则(    ) A. B. C. D. 6.下列认识正确的是(    ) A. 中国东风超高音速导弹的飞行速度可达到，牛顿力学不再适用 B. 地面观察者看到的在运行的列车上乘客的手表走时更快 C. 在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 D. 对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的 7.如图所示，惯性系中有一边长为的正方形，从相对系沿方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是  (    ) A. B. C. D. 8.以高速列车为例，假定车厢安装着一个墨水罐，它每隔一定时间滴出一滴墨水，车上的人测得，墨水在、两个时刻在地面形成、两个墨点，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是，地面观察者测得的时间间隔为，则与的关系是(    ) A. B. C. D. 无法确定 9.下列说法中正确的是(    ) A. 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小是不同的 B. 卡文迪什扭秤实验利用了微小量放大的思想，测出了引力常量的值 C. 静止卫星的轨道平面与赤道平面重合，运动方向与地球自转方向相反 D. 当探测器的速度达到第二宇宙速度时，可绕地球做轨迹是椭圆的运动 10.人类探索物理学的历程充满艰辛与挑战，下列相关物理学史描述正确的是(    ) A. 牛顿首先发现万有引力定律，并用之具体计算了两物体间万有引力大小 B. 卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测定了万有引力常量 C. 爱因斯坦认为在不同的参考系中，测量出的光速是不同的 D. 开普勒通过长期观测记录了大量数据，并总结出了行星运动定律 二、多选题。 11.牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是(    ) A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 12.下列说法正确的是(    ) A. 哈雷运用牛顿的万有引力定律，成功推算出哈雷彗星的“按时回归” B. 动量守恒定律只适用于宏观世界、低速运动 C. 相对论和量子力学分别在微观与高速领域揭示了牛顿力学的局限性 D. 牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 目录 第17课时　相对论时空观与牛顿力学的局限性 1 考点一　相对论时空观 1 考点二　牛顿力学的成就与局限性 1 巩固训练·提升能力 2 第17课时　相对论时空观与牛顿力学的局限性 考点一　相对论时空观 例题分析·考点题型 【例题1】（单选） 如图所示，强强乘速度为为光速的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为，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. B. C. D. 【变式训练1】（单选）爱因斯坦于年在德国物理年鉴发表了论文论动体的电动力学，论文首次提出狭义相对论。假设一艘太空飞船静止时的长度为，它以为光速的速度沿长度方向飞行越过地球，根据狭义相对论，下列说法正确的是(    ) A. 飞船上的观测者测得该飞船的长度小于 B. 地球上的观测者测得该飞船的长度小于 C. 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于 D. 地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于 【变式训练2】（单选）如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为、飞行器中的飞行员认为(    ) A. 教室中的时钟变快 B. 教室的长度大于 C. 从光源发出的光先到达教室后壁 D. 光源发出的光，向后的速度小于 考点二　牛顿力学的成就与局限性 例题分析·考点题型 【例题1】（单选）下列运动不能用经典力学描述的是(    ) A. 高铁列车从北京向广州飞驰 B. 火箭携带嫦娥六号飞向月球 C. 电子以接近光速的速度运动 D. 歼战斗机从山东号航母上起飞 【变式训练1】（单选）牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦创立了相对论．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是 A. 高速飞行的子的寿命变短 B. 相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C. 经典力学不能适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆 D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变 【变式训练2】（多选）牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是(    ) A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.下列叙述符合史实的是(    ) A. 焦耳通过实验验证了机械能守恒定律并证明物体自由下落时动能与势能之和保持不变 B. 牛顿通过实验推算出引力常量的值，被誉为第一个“称量地球质量”的人 C. 英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它既能处理低速运动，也能处理高速运动，既适合于宏观物体，也适合于微观物体 D. 海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星” 2.下列描述符合物理学史实的是(    ) A. 世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论对于微观粒子的运动也是适用的 B. 亚当斯和勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地计算出海王星的运行轨道，伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星” C. 第谷布拉赫把测量天体位置的误差由大约为减小到，他的观测结果为布鲁诺的学说提供了关键性的支持 D. 是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释，牛顿、卡文迪什等对这一问题的认识更进一步，认为行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比 3.关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是(    ) A. 经典力学过时了，应该被量子力学所取代 B. 由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释 C. 人造卫星的运动不适合用经典力学来描述 D. 当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述 4.下列说法正确的是(    ) A. 以牛顿运动定律为基础的经典力学没有存在的价值 B. 物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围 C. 相对论和量子力学的出现是对经典力学的否定 D. 经典力学对处理高速运动的微观物体具有相当高的正确性 5.一艘航天器以倍的光速沿如图所示的方向通过地面观测者测得、两点距离，经过过时间航天器驾驶员观测到、两点距离，经过时间则(    ) A. B. C. D. 6.下列认识正确的是(    ) A. 中国东风超高音速导弹的飞行速度可达到，牛顿力学不再适用 B. 地面观察者看到的在运行的列车上乘客的手表走时更快 C. 在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 D. 对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的 7.如图所示，惯性系中有一边长为的正方形，从相对系沿方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是  (    ) A. B. C. D. 8.以高速列车为例，假定车厢安装着一个墨水罐，它每隔一定时间滴出一滴墨水，车上的人测得，墨水在、两个时刻在地面形成、两个墨点，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是，地面观察者测得的时间间隔为，则与的关系是(    ) A. B. C. D. 无法确定 9.下列说法中正确的是(    ) A. 真空中的光速在不同的惯性参考系中大小是不同的 B. 卡文迪什扭秤实验利用了微小量放大的思想，测出了引力常量的值 C. 静止卫星的轨道平面与赤道平面重合，运动方向与地球自转方向相反 D. 当探测器的速度达到第二宇宙速度时，可绕地球做轨迹是椭圆的运动 10.人类探索物理学的历程充满艰辛与挑战，下列相关物理学史描述正确的是(    ) A. 牛顿首先发现万有引力定律，并用之具体计算了两物体间万有引力大小 B. 卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测定了万有引力常量 C. 爱因斯坦认为在不同的参考系中，测量出的光速是不同的 D. 开普勒通过长期观测记录了大量数据，并总结出了行星运动定律 二、多选题。 11.牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法中正确的是(    ) A. 爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B. 牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C. 在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D. 在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 12.下列说法正确的是(    ) A. 哈雷运用牛顿的万有引力定律，成功推算出哈雷彗星的“按时回归” B. 动量守恒定律只适用于宏观世界、低速运动 C. 相对论和量子力学分别在微观与高速领域揭示了牛顿力学的局限性 D. 牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $