2020高中物理人教版(2019)第二册作业：第七章 5相对论时空观与牛顿力学的局限性 Word版含解析
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 (人教版新教材)高中物理必修二第七章【知识点+练习】
第七章 万有引力与宇宙航行5 相对论时空观与牛顿力学的局限性知识点一 经典力学的局限性一、从低速到高速1．低速与高速的概念．2．经典力学的基础是牛顿运动规律，牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就．3．狭义相对论阐述的是物体以接近光的速度运动时所遵从的规律．4．在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而增大，即m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2，两者在速度远小于光速的条件下是统一的． 5．经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对论认为，统一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中测量结果不同，随着速度增加，时间会变短，长度会变短，t=t 01-(v c )2，l=l 01-(v c)2． 二、从宏观到微观1．电子、质子、中子等微观粒子不仅有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明，而量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律．2．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．三、从弱引力到强引力1．弱引力与强引力．(1)每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由天体的质量决定．(2)当天体间的距离远大于引力半径时，它们间的引力就是弱引力．(3)当天体间的距离远小于引力半径时，它们间的引力就是强引力．2．经典力学与行星轨道的矛盾．按照牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆轨道做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动． 实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合得很好．②“普朗克常量”(6.63×10－34J·s)可以忽略不计时.(2)相对论和量子力学都没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学的特殊情况随堂练习1．下列说法中正确的是( )A ．经典力学适用于任何情况下的任何物体B ．狭义相对论否定了经典力学C ．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D ．万有引力定律也适用于强相互作用力2．(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子，这说明( )A ．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B ．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的C ．不同领域的事物各有其本质与规律D ．人类已掌握不同事物的本质3．对于公式m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2，下列说法中正确的是( ) A ．公式中的m 0，是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体运动速度v >0时，物体的质量m >m 0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C ．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化4．日常生活中，我们并没发现物体的质量随物体运动的速度变化而变化．其原因是( )A ．运动中物体无法称量质量B ．物体的速度远小于光速，质量变化极小C ．物体的质量太大D ．物体的质量不随速度的变化而变化5．(多选)下列现象中能用牛顿的经典力学解释的是( )A ．高速公路上行驶的汽车B ．空气中下落的雨滴C ．原子核外电子绕核的转动D ．空气中漂浮的肥皂泡6．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 ．0.4cB ．0.5cC ．0.9cD ．1.0c第七章万有引力与宇宙航行5 相对论时空观与牛顿力学的局限性1.C2.BC3.C4.B5、答案：ABD解析：经典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．高速公路上行驶的汽车、空气中下落的雨滴、空气中漂浮的肥皂泡都属于宏观、低速范畴，经典力学适用，A、B、D对．原子核外电子绕核的转动属于微观现象，经典力学不适用，C错．6、答案：D解析：根据光速不变原理，在一切惯性参考系中测量到真空中的光速c都一样，而壮壮所处参考系即为惯性参考系，因此壮壮观察到的光速为1.0c，选项D正确．。
(人教版2019必修第二册)高一物理 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性(分层练习)(原卷版
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性一、相对论的时空观1．爱因斯坦在物理学中的重要贡献有（）A．发现万有引力定律B．建立狭义相对论C．首次测定元电荷的电荷量D．最早发现电磁感应现象2．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比（）A．运动时的质量比静止时的质量大B．运动时的质量比静止时的质量小C．运动时的质量与静止时的质量相等D．是两个不同的概念，无法比较3．（2022·高一课时练习）下列说法中正确的是（）A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同4．如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为1.8×108 m/s时，其质量是（）A．2.25 kg B．2.50 kgC．3.00 kg D．2.10 kg5．由爱因斯坦创立的相对论，对现代物理学的发展和现代人类思想的发展有着巨大的影响，从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。
下列关于相对论的说法中，正确的是（）A．由质能方程E=mc2可知，质量就是能量B．在任何参考系中，光在真空中的速度都保持不变C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D．火箭以0.5倍的光速从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度变短了6．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（）A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了7．（2022·高一课时练习）有两个惯性参考系1和2，相向做匀速直线运动，下列叙述正确的是（）A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了8．（2022·高一课时练习）在高速世界里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参考系的选择不同而不同。
专题7-5 相对论时空观与牛顿力学的局限性(人教版2019必修第二册)(解析版)
专题7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性【人教版】【题型1 光速不变原理】........................................................................................................................................... 【题型2 同时的相对性】........................................................................................................................................... 【题型3 时间延缓效应】........................................................................................................................................... 【题型4 长度收缩效应】........................................................................................................................................... 【题型5 质量问题】................................................................................................................................................... 【题型6 综合问题】................................................................................................................................................... 【题型7 牛顿力学的局限性】...................................................................................................................................【题型1 光速不变原理】【例1】关于狭义相对论的说法，不正确的是()A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D．狭义相对论任何情况下都适用答案D解析狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误．【变式1-1】（多选）设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是()A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c答案：CD【变式1-2】如图所示，考虑几个问题：(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？解析根据狭义相对论的一个基本假设：光速不变原理，可知光速是不变的，都应是c.答案(1)c(2)c(3)c【变式1-3】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【题型2 同时的相对性】【例2】如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断答案C解析列车上的观测者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确．【变式2-1】如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？(2)在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？解：(1)因光源离A、B两点等距，光向A、B两点传播速度相等，所以光到达A、B两点所需要的时间相等。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业16
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业16（含解析）1．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是( )A．经典力学适用于宏观低速运动的物体B．经典力学只适用于像地球和太阳这样大的宏观物体C．火车提速后，有关速度问题就不能用经典力学来处理D．由于经典力学有局限性，所以一切力学问题只能用相对论力学来解决2．下列说法中正确的是（）A．经典力学可以解决自然界中所有的问题B．相对论与量子力学否定了经典力学理论C．发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船服从经典力学规律D．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变3．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是（）A．牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”B．安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律C．爱因斯坦创立相对论，提出了一种崭新的时空观D．法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后，总结出了法拉第电磁感应定律4．下列说法正确的是_________．A．次声波比超声波更容易发生明显的衍射现象B．在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相同的C．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度D．秋千的吊绳有些磨损，在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千摆到最低点时E.双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离，两相邻亮条纹间距将变大5．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都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关B．用超声波被血流反射回来其频率发生变化的特点可测血流速度，这是利用多普勒效率C．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可减小干涉条纹的间距D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响E.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在6．下列说法正确的是()A．海啸发生后尚未到达海岸边，沿海渔民没有反应，但狗显得烦噪不安，这是因为次声波传播速度比超声波大B．当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音的音调变低C．电场总是由变化的磁场产生的D．真空中的光速在任何惯性系中测得的数值都相同E.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄水下的景物，可使景象更清晰7．下列说法正确的是（）A．哥白尼提出了“地心说”，牛顿总结出了万有引力定律B．经典力学适用于宏观世界高速运动，量子力学适用于微观世界低速运动C．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速度的增大而增大D．万有引力定律不适用于强引力作用8．下列说法中正确的是（）A．根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与运动快慢无关B．机械波的频率等于单位时间内经过介质中一点的完全波的个数C．在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫调制D．偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向（也称透振方向）的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱E.赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在9．下列说法正确的是________A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理C．“彩超”是向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率编号就能知道血流的速度，这是利用了多普勒效应D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了E.在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短10．以下物理学知识的相关叙述中，正确的是_________A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B．交警通过发射超声波测量车上是利用了波的多普勒效应C．变化的电场周围一定产生变化的磁场D．狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜11．下列说法正确的有（）A．观察者接近恒定频率波源时，接收到波的频率变小B．物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大C．雨后美丽的彩虹是光的干涉现象D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关12．下列说法正确的是（）A．医院里用于检测的彩超的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术应用了多普勒效应B．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比C．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体比物体所处的实际位置低D．水中的气泡，看起来很明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故E.地面上静止的人观察一条沿杆自身长度高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小13．下列说法正确的是_____A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象B．向人体内发射频率己知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场E.狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关14．一列长为L的列车以速度0.5c相对地面运动，地面上的人测得该列车的长度为L′．则L′_________L（填“>”、“<”或“=”）．地面上的人测得，列车上的时钟比地面上的时钟要________（填“快”或“慢”）．15．地球与月球相距为L0，若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球，地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球，在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球，则t1________(选填“>”“＝”或“<”)t2；在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L，则L________(选填“>”“＝”或“<”)L0.16．如图所示,从点光源S发出的一束复色光,以一定的角度入射到玻璃三棱镜的表面,经过三棱镜的两次折射后分为a、b两束光．下面的说法中正确的是（）A．在三棱镜中a光的传播速率大于b光的传播速率B．a光频率大于b光频率C．若改变复色光的入射角,可在入射面发生全反射D．a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δx a<Δx bE.真空中的a、b两束光的光速相对于不同的惯性参考系是相同的17．牛顿运动定律的适用范围是___、___________的物体．18．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？参考答案1．A【解析】AB．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，所以经典力学不仅仅适用于像地球和太阳这样大的宏观物体，还适用于体积较小的一些宏观物体，故A正确，B错误；C．火车提速后，速度仍远远小于光速，有关速度问题还可以用经典力学来处理，故C错误；D．经典力学在低速、宏观状态下仍然可以使用，对于高速、微观的情形经典力学不适用．故D错误．故选：A2．C【详解】A. 经典力学适用于低速、宏观的物体，故A错误；B. 经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似。
人教版(2019)高中物理必修2第七章 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 教案设计
第七章万有引力与宇宙航行相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计教学过程多少？【教师引导】生活经验让我们体会到，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。
也就是说，时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。
这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。
讲授新课：（1）相对论时空观【教师引导】19世纪，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。
人们自然要问:这个速度是相对哪个参考系而言的？一些物理学家对这个问题进行了研究。
在实验研究中，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，光的传播速度都是一样的！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。
【教师补充】爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
学生观察图片思考讨论学生经过老师引导，体会光的传播速度与传播速度的关系通过科技中的知识，激发学生的学习兴趣，引出本节课题通过联系之前已知的知识，思考相对论时空观【教师提问】列车K的某车厢的中央发出了一个闪光，车厢中的人认为闪光同时到达了前后两壁(事件A和B )。
不同的是，列车K静止在车站里，另一列车L从旁边呼啸而过。
那么，在运动的列车L里，观察者认为，沿着运动方向位置靠前一些的事件A先发生，还是靠后一些的事件B先发生?【教师补充引导】假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。
车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。
车上的观察者以车厢为参考系，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁(图甲)。
对于车下的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的，在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些。
他观测到的结果应该是:闪光先到达后壁，后到达前壁(图乙)。
2020年春高一物理新人教版必修第二册课后练习：7.5 相对论时空观和牛顿力学的局限性
第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性1．(多选)下列说法中属于牛顿力学时空观的观点的是( )A．世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B．时间和空间不依赖人们的意识而存在C．时间和空间是绝对的D．时间和空间是紧密联系、不可分割的2．下列说法正确的是( )A．牛顿力学能够说明微观粒子的规律性B．牛顿力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体C．相对论与量子力学的出现，说明牛顿力学已失去意义D．对于宏观物体的高速运动问题，牛顿力学仍适用3．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．0.5cC．0.9c D．c4．一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驶而过，我们会感到车厢、车窗变窄了，而车厢、车窗的高度并没有变化，那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会( )A．变窄B．变宽C．不变D．都有可能5.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C，假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观察者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断6．如图所示，有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度v B和v C朝同一方向飞行，v B<v C，对于地面上的观察者来说，以下说法中正确的是( )A．时钟A走得最慢B．时钟B走得最慢C．时钟C走得最慢D．时钟C走得最快7．(多选)下面说法中正确的是( )A．当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别B．当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别C．当普朗克常量h可以忽略不计时(h＝6.63×10－34J·s)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别D．当普朗克常量h不能忽略不计时(h＝6.63×10－34J·s)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别8．(多选)以下说法正确的是( )A．牛顿力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B．牛顿力学理论的成立具有一定的局限性C．在牛顿力学中，物体的长度不随运动状态的改变而改变D．相对论与量子力学否定了牛顿力学理论9．一颗以0.1c的速度朝地球运动的星突然爆炸变为一颗明亮的超新星，爆炸所发出的光离开这颗超新星的速度为________，在地球测量，这束光射向地球的速度为________。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业3
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业3（含解析）1．下列说法中正确的是（）A．经典力学适用于微观领域质子、电子的运动B．经典力学适用于投出的篮球、人造卫星的运动C．经典力学可以解决自然界中涉及的所有物理学问题D．相对论与量子力学的出现，表示经典力学失去了意义2．下列说法正确的是（）A．太阳对地球的引力大于地球对太阳的引力B．第一宇宙速度大于第二宇宙速度C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体D．在空间站中，宇航员不再受到地球引力作用3．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家科学贡献的叙述中，正确的说法是（）A．英国物理学家牛顿用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值B．天王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律4．爱因斯坦冲破传统思想的束缚，提出了一种新的观念并建立起相对论，这个新观念是（）A．真空中的光速是自然界中速度的极限B．牛顿定律仅适用于低速、宏观领域C．牛顿定律适用于一切领域D．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大5．如图所示，李明和张华在小区电梯内看到一则小广告：“铁笼飞车燃情登场，挣脱地心引力，给你一场极限视觉享受”。
关于广告内容，二人发生了争技，以下是二人的说法，你认为正确的是（）A．飞车不可能挣脱地心引力，除非飞车速度达到7.9km/sB．飞车不可能挣脱地心引力，除非飞车速度能够超过11.2km/sC．若飞车速度足够大，最终可以成为一颗绕地球运动且速度大于7.9km/s的卫星D．由牛顿运动定律可知，只要飞车一直加速，速度最终就可以超过光速6．下列说法中正确的是（）A．变化的电场一定产生变化的磁场B．电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性C．雨后阳光下公路积水表面漂浮的油膜呈现彩色，这是光的折射现象D．考虑相对论效应，杆沿自身长度方向高速运动时比静止时长7．一张正方形宣传画，边长为5m，平行贴于铁路旁的广告牌上，如图所示，假设一高速列车以0.6c速度驶过，在司机看来，宣传画是（）A．长4m、高5m的长方形B．长6.25m、高5m的长方形C．4m×4m的正方形D．长5m、高4m的长方形8．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（）A．经典力学适用于微观高速运动的物体B．尽管经典力学有局限性，可是生活中一般力学问题都用经典力学来解决C．天宫二号速度很大，有关速度问题不能用经典力学来处理D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体9．关于经典力学、相对论和量子力学，下面说法中正确的是（）A．量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学，是互不相容的几种理论B．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C．经典力学适用于高速运动物体，也适用于低速微观粒子D．经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形10．中国探月工程，又称“嫦娥工程”。
物理人教版(2019)必修第二册7
一、相对论时空观 练习3.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( D )
A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c 16
二、牛顿力学的成就与局限性
➢交流讨论 1.牛顿力学的有何成就？
5
一、相对论时空观 5.如图，如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考 系中也是同时的吗？
火车上的观察者观测到：闪光会同时到达前后两壁。 地面上的观察者观测到：闪光会先到到后壁，后到达前壁。 狭义相对论认为：同时是相对的。
6
一、相对论时空观 6.什么是时间延缓效应？
7
一、相对论时空观
6.什么是时间延缓效应？
例1.设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列 说法正确的是( D ) A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是2c D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
【点拨】根据光速不变原理可知选项D正确 13
第七章 万有引力与宇宙航行
5 相对论时空观与 牛顿力学的局限性
导入新课
2
一、相对论时空观
➢交流讨论
1、阅读课本，什么是牛顿力学时空观？
时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着， 空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其 运动。也就是说，时间与空间都是独立于物体及其运 动而存在的。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。
l0是与杆相对静止的人测得的杆长，l<l0
由于
1
v c
物理人教版(2019)必修第二册7
但都没有成功！
二、相对论时空观
新思想代表人物
以爱因斯坦和庞加莱为代表的另一批物理
学家，坚决主张彻底放弃某些与实验事实不
相符的观念，如绝对时间的观念，在实验事
实的基础上，大胆提出，能够更好地解释实
验现象的假设。
儒勒·庞加莱（法）
（1854-1912）
二、相对论时空观
世人的疑惑
地面上的观察者:闪光先到达车厢后壁，后到达前壁（图乙）
同时性是相对的
二、相对论时空观
长度收缩效应
如果有一根杆，与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，
以速度v相对杆运动的人测得杆长是l，那么l0与l两者之间的关系是：
l l0
v 2
1 ( )
c
由此可见，空间距离也不再是
绝对的，而是相对的，这种情况
2. 确定了自然科学应有的基本特征。
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。
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。和所有的真理一样，牛顿力学也具
有局限性。
三、牛顿力学的成就与局限性
相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普
通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大
的内容。这使人们想起英国诗人波谱的诗句:
自然和自然的法则在黑暗中
隐藏；上帝说，让牛顿去吧！
于是一切都被照亮。魔鬼说，
让爱因斯坦去吧！于是一切
又回到黑暗中。
二、相对论时空观
同时的相对性
车上的观察者:闪光同时到达车厢的前后两壁（图甲）
2019-2020学年高中物理新人教版 必修第二册 第7章 5.相对论时空观与牛顿力学的局限性 学案
5．相对论时空观与牛顿力学的局限性【学习素养·明目标】 物理观念：1.认识经典力学的局限性和适用范围.2.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象.3.了解相对论时空观、量子力学和经典力学的关系．科学态度与责任感：1.了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用.2.了解科学理论的相对性，体会科学理论是不断发展和完善的．一、相对论时空观1．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．2．时间和空间的相对性(1)时间延缓效应如果相对于地面以速度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在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，那么两者之间的关系是Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2.由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2<1，所以总有Δt >Δτ，此种情况称为时间延缓效应． (2)长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0，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 ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2.由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2<1，所以总有l <l 0，此种情况称为长度收缩效应． 3．相对论时空观Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2和l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2表明运动物体的长度(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．它所反映的时空观称作相对论时空观．二、牛顿力学的成就与局限1．牛顿力学的局限性电子、质子、中子等微观粒子，它们不仅具有粒子性，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证明．2．牛顿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．3．相对论物理学与经典物理学的联系当物体的运动速度远小于光速c 时(c ＝3×108 m/s)，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别；当另一个重要常数即普朗克常量h 可以忽略不计时(h ＝6.63×10－34 J·s)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别．相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在经典力学中，位移的测量与参考系的运动情况无关． (√)(2)在相对论力学中，运动的时钟和静止的时钟快慢相同． (×)(3)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s ，这一速度属于相对论中的高速． (×)(4)经典力学一般不适用于微观粒子． (√)(5)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的． (√)2．下列物体的运动不能用经典力学描述的是( )A．飞机的飞行B．人造卫星的运行C．小汽车的行驶D．光子的运动D[经典力学适用于低速宏观的物体，A、B、C不符合题意，选项D符合题意．]3．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力学来解决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C[经典力学有局限性，经典力学适用于宏观低速运动的物体，但对于一般力学问题仍能用经典力学来解决，所以即使在火车提速后，有关速度问题仍能用经典力学来处理，故A、B错误，C正确；经典力学不仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，也适用一般尺寸的宏观物体，故D错误．故选C.]时间与空间的相对性[要点归纳]爱因斯坦假设中的主要效应(1)长度收缩效应：运动长度l会收缩，即l＝l01－v2 c2.(2)时间延缓效应：运动时钟会变慢，即Δt＝Δτ1－v2 c2 .【例1】地面上长100 km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30 km/s的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？[解析]当火箭速度较低时，长度基本不变，还是100 km.当火箭的速度达到0.6c时，由相对论长度公式l＝l01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2代入相应的数据解得l＝100×1－0.62km＝80 km.[答案]100 km80 km由公式l＝l01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2知，相对于地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多.,两种情况：(1)在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象.(2)我们平常观察不到这种长度收缩效应，是因为我们生活在比光速低得多的低速世界里，长度收缩效应极不明显，即使运动物体的速度达到v＝30 000 km/s(即0.1c)，长度收缩效应也只不过是5%，因此，在低速运动中，v≪c，l≈l0，长度收缩效应可忽略不计.1．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A＞v B，在火箭A上的人观察到的结果正确的是()A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢A[在火箭A上的人看来，地面和火箭B都高速远离自己，由Δt＝Δτ1－⎝⎛⎭⎪⎫vc2知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B上的时钟都变慢了，且v A＞v B，故地面上的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．] 2．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果地球指挥中心希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为() A．0.5c B．0.6cC．0.8c D．0.9cC[由l＝l01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2，ll0＝35，解得v＝45c，故C正确．] 牛顿力学的局限性[观察探究]粒子对撞机可以把质子加速到接近于光速，如图所示．经典力学是否适用于质子的运动规律？如何研究质子的运动规律？提示：不适用．经典力学只适用于宏观低速运动，描述微观高速粒子的运动要用到量子力学．[探究归纳]经典力学与相对论、量子力学的比较(1)区别①经典力学适用于低速运动的物体；相对论是爱因斯坦假设阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律．②经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律．(2)联系①当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别．②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别．③相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形．【例2】关于经典力学、爱因斯坦假设和量子力学，下列说法中正确的是()A．爱因斯坦假设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B[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．]3．以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是()A．低速、宏观的运动问题B．高速、微观的运动问题C．低速、微观的运动问题D．高速、宏观的运动问题[答案] A4．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是()A．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．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别D[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，A、B正确．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误．]课堂小结知识脉络1.相对论时空观的两个主要效应：①长度收缩效应l＝l01－v2c2；②时间延缓效应Δt＝Δτ1－v2 c2 .2．经典力学能精确地描述宏观物体的运动规律；量子力学能正确描述微观粒子的运动规律．3．量子力学和相对论都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形.1．对于时空观的认识，下列说法正确的是()A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用B[相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，经典物理学为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用．经典物理学有简捷的优势．因此A、C、D错误，B正确．]2．(多选)在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是()A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D ．火箭上的人看地面上的物体长度变短，时间进程变慢了BCD [因为l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，可知l ＜l 0，Δt ＞Δτ.一个相对地面做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在地面上的人看来，火箭的长度变短了，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间变长了，惯性系速度越大，观察到的火箭的长度越短，所经历的过程时间越长．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化．同样，火箭上的人看地面上的物体长度也是变短，时间进程变慢了，选项B 、C 、D 正确．]3．(多选)经典力学规律适用于下列运动的是( )A ．子弹的飞行B ．飞船绕地球的运行C ．列车的运行D ．粒子接近光速的运动ABC [经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动，经典力学能适用，故A 、B 、C 正确；对于微观、高速的情形经典力学不适用，故D 错误．]4．关于经典力学，下列说法正确的是( )A ．仅适用于微观粒子的运动B ．适用于宏观物体的低速运动C ．经典力学中，物体的质量与其运动速度有关D ．经典力学中，物体的长度与其运动速度有关B [经典力学适用条件为宏观、低速，对微观、高速运动不再适用，故A 错误，B 正确．在相对论力学中，物体的质量、长度与其运动速度有关，经典力学中，物体的质量、长度与其运动速度无关，故C、D错误．故选B.]。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业5
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业5（含解析）1．以下说法正确的是（）A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子B．相对论与量子力学否定了经典力学理论C．经典力学理论具有一定的局限性D．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变2．下列说法中正确的是________。
A．电磁波是纵波B．单摆的摆长越长，摆动周期越小C．照相机的镜头涂有一层增透膜，利用的是光的衍射原理D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的3．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。
以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是()A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖D．如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c4．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（）A．30m B．15m C．34m D．26m5．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。
红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是A．一切物体都在不停地发射红外线B．紫外线有助于人体合成维生素DC．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同6．牛顿定律不适用于下列哪些情况()A．研究原子中电子的运动B．研究“嫦娥三号”的高速发射C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从北京飞往纽约的航线7．下列说法正确的有（）A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率8．下列有关物理知识的说法，正确的是（）A．做匀速圆周运动和平抛运动的物体合力都恒定B．牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观低速运动物体，也适用于微观高速运动物体C．由万有引力定律可知，两个物体无限接近时，他们的万有引力将无穷大D．若地球自转不能忽略，赤道上的物体受到地球对它的万有引力比重力大9．首先发现电磁感应现象的物理学家是（）A．库仑B．法拉第C．奥斯特D．爱因斯坦10．下列说法中正确的是（）A．红外线比红光波长短，它的显著作用是热作用B．紫外线的频率比可见光低，它的显著作用是荧光作用C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变得到的电子D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快11．下列关于相对论的说法错误的是（）A．相对论与量子力学否定了经典力学理论B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的C．狭义相对论只适用于惯性参考系D．在相对论力学中，物体静止时的质量最小12．英国科学家牛顿是经典力学理论体系的建立者，他有一句名言是：“如果我所见到的比笛卡儿要远些，那是因为我站在巨人的肩上。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业4
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业4（含解析）1．经典力学体系是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，是整个现代物理学和天文学基础，关于经典力学的适用范围，下列说法中正确的是（）A．微观、低速和强引力场B．宏观、高速和弱引力场C．宏观、低速和弱引力场D．微观、高速和强引力场2．下列说法不正确的是（）A．麦克斯韦预言了电磁波存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在B．库仑得出库仑定律并最早提出电场线的概念C．法拉第发现了电磁感应现象，楞次总结出了判断感应电流方向的规律D．在一个参考系中同时发生的两件事，在另一参考系中可能不同时发生3．在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（）A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．物体在接近光速运动时，它的质量会变小D．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大4．如图所示，观察者乙乘坐速度为0.8c(c为光在真空中的速度)的列车追赶其正前方的观察者甲，甲乘坐的飞行器速度为0.5c。
乙用列车车厢里的光源发出一束光和甲进行联络，由狭义相对论，甲和乙观测到该光束的传播速度分别为（）A．0.2c，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c 5．下列说法正确的是（）A．医疗上的内窥镜利用了光的全反射原理B．验钞机是利用红外线的特性工作的C．相对论指出：在不同的惯性参考系中光速是不相同的D．麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在6．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是（）A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了B．地面上的人现察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了D．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了7．经典力学规律不适用于下列运动的是（）A．子弹的飞行B．飞船绕地球的运行C．列车的运行D．粒子接近光速的运动8．下列说法不符合．．．物理知识或物理学史的是（）A．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的B．20世纪初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C．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值D．地球同步卫星的轨道较高、机械能较大，所以其发射发射速度应介于11.2km/s与16.7km/s之间9．下列说法中正确的是________。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业10
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业10（含解析）1．下列说法正确的是（）A．伽利略发现了万有引力定律B．经典力学不适用于宏观低速运动C．牛顿通过实验测出了万有引力常量D．开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律2．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下叙述中正确的说法是A．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B．开普勒通过实验得出了行星绕太阳运行的周期规律32rkT（K为与太阳有关的常数）C．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出了引力常量GD．通过计算,牛顿首先发现了海王星,随后哈雷发现了冥王星3．下列说法错误的是（）A．考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变B．一切物理规律在不同的惯性系中是平权的C．圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波叠加造成的D．在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成正比4．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上缩短了( )A．10% B．90%C．10/11 D．1/115．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c 的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（）A．边长为3m的正方形B．长为3m、高为1.8m的长方形C．长为5m、高为1.8m的长方形D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形6．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（）A．物质波理论B．相对性原理C．光速不变原理D．质能关系式7．经典力学的适用范围是（）A．高速、微观运动的物体B．高速、宏观运动的物体C．低速、宏观运动的物体D．低速、微观运动的物体8．下列说法正确的是______________A．只有机械波能产生多普勒效应，电磁波不会产生多普勒效应B．由爱因斯坦的相对论得出运动的时钟会变慢C．电磁波能发生偏振现象，说明电磁波是横波D．红光和绿光通过同一干涉装置，绿光形成的干涉条纹间距大E.用单摆测重力加速度实验时，为了减小实验误差，应从单摆摆到最低点时开始计时9．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是( )A．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学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10．在狭义相对论中，下列说法正确的有（）A．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的B．质量、长度的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关C．物体的质量永远不变D．物体的能量与质量成正比E.真空中光速在不同的惯性系中都是相同的11．下列说法正确的是______A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关B．机械波传播方向上各质点的振动周期与波源的振动周期相同C．能产生衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或比波长小D．黑洞之所以不能被看到任何光射出，是因为黑洞巨大的引力使环绕其运动的物体速度超过了光速E.地面上的人观测到的一高速飞行的火箭长度要比火箭上的人观测到的要短一些12．在物理学发展的过程中，许多物理学家的发现推动了人类历史的进步，下列说法正确的是（）A．伽利略发现了单摆振动的周期性，惠更斯确定了计算单摆周期的公式B．杨氏干涉实验证明了光具有波动性C．泊松亮斑的发现有力地支持了光的粒子学说D．麦克斯韦预言并用实验证明了电磁波的存在E.爱因斯坦的相对论认为，长度、质量和时间都是随速度而变化的13．下列说法正确的是___A．一根长为L的长杆相对观察者沿杆方向以速度v运动时，观察者测得的长度为B．光的偏振现象说了光是一种电磁波.C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱.D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大.T=，在地面附近，如果L→∞，则其周期T→∞.E.根据单摆的周期公式2F.利用红外摄影可以不受天气（阴雨，大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物.14．下列说法正确的是________A．摆钟偏快时可增长摆长进行校准B．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢的长度会明显缩短C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度D．甲、乙两束光照射同一双缝装置时甲光的条纹间距较小，则在同一介质中乙光传播得快E.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在15．下列说法正确的有（）A．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关C．在干涉现象中，振动加强点的位移可能比减弱点的位移小D．在单缝衍射实验中，减小缝的宽度，中央条纹变宽变暗16．如图所示，沿平直铁路线有间距均为L的三座铁塔A、B和C，三座铁塔高也均为L．假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，列车上的观测者测得塔高_______（选填“小于”、“等于”或“大于”）相邻塔间间距．当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得铁塔________（选填“A”或“C”）先被照亮．17．某物体静止时的质量为1Kg,若该物体分别以100m/s和0.9倍光速运动，试按照狭义相对论的观点分别计算出物体在两种情况下的质量，此结果说明了什么？18．实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进．经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?参考答案1．D【解析】【分析】了解并熟记有关的物理学史：经典力学是以牛顿运动定律为基础，其适用范围是宏观、低速运动；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量；开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律；【详解】A、牛顿发现了万有引力定律，故选项A错误；B、经典力学的适用范围是宏观、低速运动，故选项B错误；C、卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故选项C错误；D、开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律，故选项D正确．【点睛】通过学习物理要了解有关的物理学史，知道重要规律的发现过程，在平时学习过程中要注意积累．2．C【解析】【详解】经典力学的使用范围是宏观、低速的物体；故A错误；开普勒通过研究第谷留下的大量天文观测数据，发现行星绕太阳运行的周期规律32rkT（k为与太阳有关的常数），故B错误；英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出了引力常量G，故C正确；海王星是英国人亚当斯发现的，故D错误．所以C正确，ABD错误．3．D【详解】A、考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变；故A 正确．B、一切物理规律在不同的惯性系中是平权的．故B正确．C、圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波的叠加产生明显的衍射造成的；故C正确．D 、根据Lx dλ∆=，知条纹的间距与缝的宽度不成正比；故D 错误． 本题选错误的故选D ． 【点睛】本题考查选修3-4中的基本概念，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点． 4．D 【解析】 【分析】先根据爱因斯坦的质量速度关系公式0m m =l l =列式，最后联立求解即可． 【详解】根据爱因斯坦的质量速度关系公式，有：001.1m m =根据物体的长度与静止长度关系公式，有：l l =联立①②解得：01011l l =即此物体在其运动方向上缩短了1 11，故选项D 正确，选项ABC 错误． 【点睛】本题关键是记住两个公式：质量速度关系公式0m m =度关系公式l l =5．A 【解析】 【分析】狭义相对论有两个显著的效应，即时间延迟和尺度缩短，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，根据相对论效应l l =，判断宣传画的长度变化．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，根据相对论效应l l=⨯，即图形是边长为3m的正方形，故选项A正司机测量时宣传画的长度变成50.6m=3m确，选项BCD错误．故选A.【点睛】此题只要理解尺缩效应就可以正确得出答案．6．A【解析】【分析】质能方程、光电效应方程、光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波是德布罗意提出的理论．【详解】质能方程、光电效应方程、相对性原理、光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波理论不是爱因斯坦的理论，是德布罗意提出的理论，又称德布罗意波，故选项A符合题意，选项BCD不符合题意．故选A。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业14
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业14（含解析）1．按照相对论理论，下列说法中错误的是( )A．一条杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0B．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，这是经典物理学家的观点C．一个物体运动时的质量比静止时的质量要大D．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了2．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（）A．在火车上的人看来，一只小猫先出生B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生C．在地面上的人看来，一只小猫先出生D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生3．下列说法正确的有（）A．光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了光的电磁理论C．电磁波频率由低到高的排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、 射线、X射线D．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的4．经典力学不适用于下列哪些运动( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．微观粒子的波动D．汽车在公路上行驶5．下面对人类探索宇宙的历史表述不正确的是；()A．开普勒通过研究第谷的行星观测数据得出了行星运动定律；B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律；C．经典力学适用于低速运动的宏观物体；D．牛顿不仅提出了万有引力定律而且测量出了引力常量；6．下列说法正确的是（）A．经典力学适用于任何领域B．经典力学只适用于宏观、低速物体的运动，对于微观、高速运动不适用C．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速度的增大而增大D．相对论与量子力学并没有否定经典力学，而认为经典力学是自己在一定条件下的特殊情形7．下列说法中正确的是_____________A．人耳能听见的声波比超声波更易发生明显衍射B．离开地球的高速火箭里的人认为地球上时钟变快C．无论什么波，只要振幅足够太就可以产生明显的衍射现象D．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色的条纹,这是光的衍射现象E.光纤通信的工作原理是全反射,光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点8．下列说法中正确的是_________．A．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度是应用多普勒效应B．质点做简谐运动的图象就是质点运动的轨迹C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失E.火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁9．下列说法正确的是（）A．雨后天空出现彩虹是光的折射现象B．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期C．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播E.咪着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的的衍射现象10．下列说法中正确的是________．A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D．光在玻璃中的传播速度比真空中小E.机械波和电磁波都可以在真空中传播11．下列说法正确的是________A．单摆的振动周期与其质量无关B．声波从空气进入水中，波长不变，波速变快C．光波从空气进入水中，频率不变，波长变短D．LC震荡回路电容C增加时，震荡频率增加E.根据相对论，在某参考系同时发生的两事件，换参考系后可能不是同时发生12．关于下列说法正确的是______A．变化的磁场一定会产生变化的电场B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红色光，则条纹间距变宽C．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长长，这说明该星系正在远离我们而去D．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的E.光的偏振现象说明光波是纵波13．下列说法正确的是____。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业11
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场
C．部队过桥不能齐步走而要便步走,是为了避免桥梁发生共振现象
D．狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同
E.用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象
15．请同学们讨论一下狭义相对论为什么叫做假设而不叫做原理?
16．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．
17．如果总能量是静能的k倍，求该粒子的速度.
18．电子的静止质量为me，加速后的电子相对实验室的速度是 c(c为光速)，在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？
故选C.
2．C
【详解】
上述故事反映的是爱因斯坦的相对论，爱因斯坦是20世纪伟大的科学家之一，Байду номын сангаас出相对论，揭示了空间、时间的辩证关系．根据爱因斯坦的相对论，物体高速运动时，运动物体的尺寸变短了，时针变慢了，因此运用爱因斯坦的相对论，可以解释题目中的现象，即物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢．故选C．
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
5．下列说法中正确的是（ ）
A．人耳能听到的声波比超声波更不易发生明显衍射
B．离开地球的高速火箭里的人认为地球上时钟变快
C．无论什么波，只要振幅足够大就可以产生明显的衍射现象
D．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色的条纹，这是光的衍射现象
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(共28张ppt)
(2)牛顿力学的局限性：牛顿力学对于 高速运动的物体和电 子、质子、中子等微观粒子是不适用的。
(3)量子力学的建立能够很好地描述 微观粒子 运动的规律， 并在现代科学技术中发挥了重要作用。
(4)相对论与量子力学都没有 否定 过去的科学，而只认为过 去的科学是自己在一定条件下的 特殊 情形。
经典力学与相对论、量子力学的比较
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
第 5 节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
课标要求 1．知道什么是绝对时空观和相对论时空观。 2．知道爱因斯坦的两个假设。 3．知道时间延缓效应和长度收缩效应。 4．了解牛顿力学的局限性和适用范围。
从文艺复兴开始的近代科学革命，经过伽利略、第谷、开普 勒等人的工作，科学取得很大进步，这种发展到牛顿那里 达到顶峰.
答案：A
【基础练习】
• 1、物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了物质生产 的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是( )
A.牛顿发现了万有引力定律 B.牛顿通过实验证实了万存引力定律 C.相对论的创立表明经典力学已不再适用 D.爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推广到高速领域
2．相对性原理 (1)根据麦克斯韦的电磁理论，真空中的光速在任何惯性系 中都是一个常量。 (2)迈克耳孙—莫雷实验证明：不论光源与观察者做怎样的 相对运动，光速都是相同的。
3．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设 (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。 4．长度的相对性——“动尺变短” 狭义相对论中的长度公式：l＝l0 1－vc2中，l0 是相对于 杆静止的观察者测出的杆的长度，而 l 可以认为是杆沿自己的长 度方向以速度 v 运动时，静止的观察者测量的长度。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业15
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学局限性课时作业15（含解析）1．以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是A．低速微观强引力下的运动问题B．高速微观弱引力下的运动问题C．低速宏观弱引力下的运动问题D．高速宏观强引力下的运动问题2．在物理学发展过程中有许多伟大的科学家做出了贡献，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）A．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭(Ra)两种新元素C．密立根通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学同样适用于微观粒子和高速运动物体3．下列说法正确的是（）A．曲线运动物体的速度可能不变B．匀速圆周运动物体的合外力一定不为零C．哥白尼发现了行星运动三大定律D．经典力学适用于宏观高速物体4．关于经典力学和量子力学，下列说法中正确的是( )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．量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动C．经典力学适用于宏观物体的运动；量子力学适用于微观粒子的运动D．上述说法都是错误的5．经典力学不适用下列哪些运动（）A．火箭的发射B．微观粒子的波动性C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号宇宙探测器”6．下列说法正确的是（）A．伽利略通过研究第谷的观测资料，最终发现了行星运动第三定律B．海王星是根据万有引力定律的相关计算结果，预言并最终被发现的C．牛顿通过试验准确地测出了万有引力常量GD．牛顿运动定律不适用于在太空绕地球飞行的宇宙飞船7．下列说法正确的是A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人B．卡文迪许测出引力常量，让万有引力定律有了实际意义C．相对论和量子力学，否定了经典力学D．天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”8．下列说法正确的是（）A．从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射C．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，这是利用多普勒效应D．做受迫振动的物体，其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率E.用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象9．下列说法正确的是（___）A．一根长为L的长杆相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度为B．光的偏振现象说了光是一种电磁波C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大T=，在地面附近，如果L→∞，则其周期T→∞E.根据单摆的周期公式2F.利用红外摄影可以不受天气（阴雨，大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物10．下列说法中正确的是___________．A．光的偏振现象说明光是一种横波B．高速飞离地球的飞船中宇航员认为地球上的时钟变快C．只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉D．声源与观察者相对靠近时，观察者接收的频率小于声源的频率11．下列说法正确的是_____A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关B．机械波传播方向上各质点的振动周期与波源的振动周期相同C．能产生衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或比波长小D．黑洞之所以不能被看到任何光射出，是因为黑洞巨大的引力使环绕其运动的物体速度超过了光速E.地面上的人观测到的一高速飞行的火箭长度要比火箭上的人观测到的要短一些12．下列说法中正确的是（）A．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象B．用标准平面检查光学平面的平整程度利用了光的干涉现象C．当观察者和波源间存在相对运动时一定能观察到多普勒效应现象D．在高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢13．下列有关叙述正确的是___________A．第四代移动通信系统（4G）采用1880MHz—2690MHz间的四个频段，该电磁波信号的磁感应强度随时间是非均匀变化的B．狭义相对论的时间效应，可通过卫星上的时钟与地面上的时钟对比进行验证，高速运行的卫星上的人会认为地球上时钟变快C．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接受，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法应用的是共振原理E.泊松亮斑的发现有力地支持了光的波动学说，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象14．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，在狹义相对论中，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15．下列说法正确的是A．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化B．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D．变化的电场可能产生变化的磁场16．下面的说法正确的是（）A．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关B．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的D．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离17．狭义相对论认为时间和空间与物质的_________（填“质量”或“速度”）有关；在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_________（填“相等”或“不等”）．18．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？参考答案1．C【详解】经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学只适用于宏观世界，低速运动，和弱引力下运动的问题．故C正确，ABD错误．故选C．【点睛】经典力学是狭义相对论在低速（v远小于c）条件下的近似，牛顿经典力学只考虑了空间，而狭义相对论既考虑了空间，也考虑了时间，牛顿经典力学只适用于宏观低速物体，而微观、高速物体适用于狭义相对论．2．B【详解】A．伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，A错误；B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭(Ra)两种新元素，B正确；C．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，C错误；D．经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，但对低速、宏观的物体仍然可以使用，D 错误。
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第七章5相对论时空观与牛顿力学的局限性
A组：合格性水平训练
1．(牛顿力学的局限性)牛顿力学不适用于下列哪些情况()
A．研究原子中电子的运动
B．研究“神舟十一号”飞船的高速发射
C．研究地球绕太阳的运动
D．研究飞机从北京飞往纽约的航线
答案 A
解析牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，这里低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿力学适用于B、C、D中描述的运动，而不适用A中的情况。
2．(光速不变原理)(多选)光在真空中的速度为c，如果某飞船在以0.5c的速度向某一星球飞行时，发出一光信号提示该星球上的人。
假设所有的星球均相对静止，则下列说法正确的是()
A．该星球上的人观测到的光信号的速度为1.5c
B．该星球上的人观测到的光信号的速度为c
C．地球上的人观测到的光信号的速度为c
D．飞船正后方的某星球上的人观测到的光信号的速度为0.5c
答案BC
解析根据相对论，真空中的光速相对于不同的惯性参考系是相同的，都是c，B、C正确，A、D错误。
3．(牛顿力学的局限性)下列说法中正确的是()
A．牛顿力学适用于任何情况下的任何物体
B．相对论只适用于高速运动的物体
C．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律
D．牛顿力学也适用于微观粒子的运动
答案 C
解析牛顿力学只适用于宏观、低速的情况，故A错误；相对论既适用于高速运动的物体，又适用于低速运动的物体，故B错误；量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律，故C正确；牛顿力学只适用于宏观物体的运动，而对于微观粒子的运动是不适用的，故D错误。
4．(相对论及相对论时空观)(多选)对相对论的理解正确的是()
A．在不同惯性系中，物理规律的形式可能是不同的
B．在不同惯性系中，光在真空中任何方向的传播速度均相同
C．相对论时空观认为运动物体的长度与物体的运动状态无关
D．相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的运动状态有关
答案BD
解析根据相对论的两条假说，在不同的惯性系中，物理规律的形式都是相同的，在不同惯性系中，光在真空中任何方向的传播速度都相等，A错误，B正确；根据相对论时空观可知C错误，D正确。
5．(长度收缩效应)惯性系S中有一边长为l的正方形。
从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的形状应是()
答案 C
解析根据相对论，在飞行器上观察，正方形沿x方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现长度收缩效应，故C正确。
6．(综合)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。
(均填“>”“＝”或“<”)
答案＝>
解析在垂直于运动方向上观察长度不变，则有L＝L0；根据相对论的时间延缓效应可知，乙观察到甲的动作时间变长，即t1>t0。
7．(时间延缓效应)研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－。
若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8 s ，设π±介子以0.9c 的速率运动，电子的质量为9.1×10－31 kg ，求：
(1)在实验室参考系中观测到该粒子的平均寿命；
(2)在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离。
答案 (1)5.87×10－8 s (2)15.849 m
解析 (1)粒子运动时，在和粒子相对静止的参考系中，粒子的寿命仍为τ＝
2.56×10－8 s ，而在实验室中观察到的寿命t 应比τ大，
t ＝τ
1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2
＝2.56×10－8
1－0.92 s ≈5.87×10－8 s 。
(2)平均距离
d ＝v t ＝0.9×3×108×5.87×10－8 m ＝15.849 m 。
B 组：等级性水平训练
8．(牛顿力学的局限性)(多选)关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )
A ．相对论和牛顿力学是相互对立的两种理论
B ．在高速运动时，物体的运动服从相对论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律
C ．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D ．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的 答案 BC
解析 相对论并没有否定牛顿力学，而是认为牛顿力学是相对论在一定条件下的特殊情形，A 错误；牛顿力学适用于宏观物体、低速运动，对于微观粒子和高速运动问题，牛顿力学不再适用，但量子力学、相对论分别适用，B 、C 正确，D 错误。
9．(综合问题)下列说法中正确的是( )
A ．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁
B ．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速
C ．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D ．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同
答案 B
解析 根据同时的相对性，火车上的人会看到两个闪光同时到达车厢的前后壁，而地面上的人会看到闪光先到达车厢的后壁(相对火车运动方向而言)，后到达前壁，A 错误；根据爱因斯坦的相对论可知，任何物体的运动速度都不能超过光速，B 正确；考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式l ＝l 0 1－⎝ ⎛⎭
⎪⎫v c 2，沿自身长度方向高速运动的杆长度总比静止时的长度短，C 错误；由相对论的基本公式
Δt ＝Δτ1－v 2
c 2
，可知时间间隔与参考系有关，D 错误。
10．(时间延缓效应)如图所示，有三个完全相同的时钟，时钟A 放在地面上，时钟B 、C 分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度v B 和
v C 朝同一方向飞行，v B <v C 。
对于地面上的观察者来说，以下说法中正确的是( )
A ．时钟A 走得最慢
B ．时钟B 走得最慢
C ．时钟C 走得最慢
D ．时钟C 走得最快 答案 C
解析 根据时间延缓效应，运动的时钟变慢，Δt ＝
Δτ1－⎝ ⎛⎭
⎪⎫v c 2
，对地面上的观察者来说，时钟飞驰得越快，时钟的时间走得越慢，故时钟C 走得最慢，时钟A 走得最快，A 、B 、D 错误，C 正确。
11．(长度收缩效应)一观察者测得运动着的1 m 长的尺子为0.5 m 长，尺子沿长度方向运动，求此尺在以多大的速度移动？
答案 2.60×108 m/s
解析 设以观察者为参考系测得的长度为l ，以尺子为参考系测得尺子的长度为l 0，
根据公式l ＝l 0 1－v 2
c 2，可得：v ＝l 20－l 2l 0c ，
c ＝3.0×108 m/s ，l 0＝1 m ，l ＝0.5 m ，
代入数据解得v ≈2.60×108 m/s 。
12．(时间延缓效应)半人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球为
4.3×1016 m 。
设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间。
(1)若宇宙飞船的速率为0.999c ，按地球上时钟计算，飞船往返一次需要多长时间？
(2)如以飞船上时钟计算，往返一次的时间又为多少？
答案 (1)2.87×108 s (2)1.28×107 s
解析 (1)由于题中恒星与地球的距离s 和宇宙飞船的速率v 均是地球上的观察者所测量的，故飞船往返一次，地球时钟所测时间间隔
Δt ＝2s v ＝2×4.3×10160.999×3.0×108 s ≈2.87×108 s 。
(2)从相对论的时间延缓效应考虑。
把飞船离开地球和回到地球视为两个事件，显然飞船上的时钟测出两事件的时间间隔Δτ与地球上所测的时间间隔Δt 之间满足时间延缓效应关系式。
以飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间间隔为
Δτ＝Δt 1－v 2
c 2＝2.87×108× 1－⎝ ⎛⎭
⎪⎫0.999c c 2 s ≈1.28×107 s 。