2019_2020学年新教材高中物理课时跟踪训练(十六)相对论时空观与牛顿力学的局限性新人教版必修第二册

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。

第七章万有引力与宇宙航行第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性1．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（）A．同时的绝对性与同时的相对性B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D．相对性原理与光速不变原理【答案】D【解析】爱因斯坦提出的狭义相对论两条基本假设是：相对性原理与光速不变原理，其他内容均建立在这两点的基础之上；故选D。

2．假设地面上有一列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】由l＝l22 1uc直运动方向的长度，即身高不变，故D选项正确。

3．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．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变D．经典力学理论具有一定的局限性【答案】D【解析】A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，选项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，故B错误。

C．在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，故C错误。

D．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，选项D正确。

4．对相对论的基本认识，下列说法正确的是A．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B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量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．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了【答案】A【解析】A．相对论认为：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故A正确．B．由2=可知，质量与能量相互联系，但质量与能量是两个不同的物理量，不能说质量就是能E mc量，能量就是质量，故B错误；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慢．故C错误；D．我们发现竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变短了，故D错误；故选A．5．以下关于相对论的说法，正确的是A．观察者与光源相向运动时，观测到的光速大于8⨯m/s310B．在不同的惯性系中观测同一物体，尺寸都相同C．对于同一个物理过程经历的时间，在任何惯性系中观测结果都相同D．当物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关【答案】D【解析】根据狭义相对论，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，故A错误；在不同的惯性系中测量同一物体的长度，测量值是不同的，故B错误；对于同一个物理过程经历的时间，在不同惯性系中观测结果是不相同的，选项C错误；当物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关，选项D正确；故选D。

课时跟踪训练（十六）相对论时空观与牛顿力学的局限性A级—学考达标1．通常我们把地球和相对地面静止或匀速直线运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的是( )A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．以较大速度匀速直线运动的磁悬浮列车解析：选B 其中A、C、D三项中都是相对地面静止或匀速直线运动的物体，都是惯性参考系，绕地球做匀速圆周运动的飞船相对地球做变速运动，是非惯性系。

2．对于经典力学理论，下列说法中正确的是( )A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经过时了B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的C．经典力学在历史上起了巨大的作用，随着物理学的发展而逐渐过时，成为一种古老的理论D．经典力学在宏观低速运动中，引力不太大时适用解析：选D 经典力学和其他任何理论一样，有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，所以D正确。

3．下列说法正确的是( )A．经典力学能够说明微观粒子的规律性B．经典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，说明经典力学已失去意义D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍适用解析：选B 经典力学适用于宏观、低速物体，新的学说的出现，是一种完善和拓展，经典力学并没有失去其存在的意义。

故B正确，A、C、D错误。

4．牛顿运动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解析：选A 牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用。

5．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 ．c解析：选D 由狭义相对论的基本假设：光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，可知D 正确。

高中物理【相对论时空观与牛顿力学的局限性】学案及练习题 学习目标要求核心素养和关键能力1.知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的成就与局限性。

2.知道牛顿力学的适用范围，认识物理学中理论的相对稳定性，要有质疑精神。

3.认识迈克耳孙—莫雷实验对光速不变原理的推动作用，体会实验和理论的相互关系。

1.物理观念：爱因斯坦的相对论。

2.科学思维：质疑与实验论证。

一 相对论时空观1．19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 。

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，光的传播速度都是一样的。

3．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。

4．时间延缓效应：完成同一动作，在相对于地面以v 运动的惯性参考系上的时间间隔Δτ和在地面上的人观察到的时间间隔Δt 之间的关系是Δt ＝Δτ1－(v c )2。

由于物体的速度不可能达到光速，所以1－(v c)2<1，总有Δt >Δτ，此种情况称为时间延缓效应。

5．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。

6．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。

二 牛顿力学的成就与局限性1．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。

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。

相对论时空观静止在地球上的人测得地月之间的距离为l 0，坐在从地球高速飞往月球的飞船里的航天员测得的地月之间的距离仍为l 0吗？提示：不是，航天员测得的地月之间的距离小于l 0。

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)必修2《7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性》练习题(2)一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）1.关于经典物理的使用范围，可以总结为()A. 宏观、高速运动的物体B. 宏观、低速运动的物体C. 微观、低速运动的物体D. 微观、高速运动的物体2.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3.一枚静止时长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. 30mB. 15mC. 34mD. 26m4.一根2m长的标枪以速度v穿过一根2m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下哪种叙述最好地描述了标枪穿过管子的情况？()A. 观察者一定看到标枪收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B. 观察者一定看到两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住标枪C. 与观察者的运动情况有关，观察者看到的一切都是相对的，依赖于所选参考系D. 观察者一定看到管子收缩变短，因此在某些位置上，标枪从管子的两端伸出来5.下列说法中正确的是()A. 真空中光速在不同的惯性参考系中是不同的，它与光源、观察者间的相对运动有关B. 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C. 雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的衍射现象D. 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二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）6.下列说法正确的是()A. 照相机镜头表面的增透膜利用了光的衍射B. X射线和γ射线因能量高，都可以用于医疗C. 要使长为1m的单摆作受迫振动的振幅最大，外力的变化频率约为0.5HzD. 用红外线和紫外线照射相同材质的玻璃，紫外线在玻璃中传播的速度最大E. 在静止参考中寿命约为2.2μs的μ粒子以接近光速的速度飞过地球时，地面上的人观测到粒子的寿命明显大于2.2μs7.下列有关光的现象、电磁波和相对论的说法中正确的是()A. 光通过偏振片时，光的振动方向和透振方向的夹角越大，透过的光越强；B. 杨式双缝干涉实验观察到了明暗相间条纹证明了光是一种波，如果用激光进行实验则效果没有那么明显；C. 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，使得导线环中产生火花，这导线环就是一个电磁波检测器；D. 根据相对论原理，将两只调整同步的铯原子钟分别放在地面上和宇宙飞船上，则在宇宙飞船上铯原子钟会走得慢些。

7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性（一）课前研读课本，梳理基础知识：一、两个假设 (1)狭义相对性原理：在不同的 参考系中，一切物理规律都是 的。

(2)光速不变原理： 的光速在不同的 参考系中都是相同的，光速和光源、观测者间的 运动没有关系。

二、两个效应(1)时间延缓效应：Δt ＝ (2)长度收缩效应：l ＝三、质速关系：m ＝（二）即时练习：【小试牛刀1】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【小试牛刀2】（多选）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，故经典力学不再适用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的速度运动时，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【小试牛刀3】π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.60×10－8s(在它自己参考系中测得)．(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？(2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？03【题型一】光速不变原理【典型例题1】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【典型例题2】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【对点训练1】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？【对点训练2】（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【题型二】时间延缓效应【典型例题3】(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有()A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到地球上的钟较慢【典型例题4】长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，一艘宇宙飞船的船身长度为l0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过。

人教版（2019）物理必修第二册同步练习7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性一、单选题1.17世纪末,采用归纳与演绎、综合与分析的方法,建立了完整的经典力学体系,使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )A.牛顿B.开普勒C.笛卡儿D.伽利略2.经典力学不能适用下列哪些运动( )A.火箭的发射B.宇宙飞船绕地球的运动C.“勇气号”宇宙探测器D.微观粒子的波动性3.关于经典力学和相对论,下列说法正确的是( )A.经典力学和相对论是各自独立的学说,互不相容B.相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C.相对论和经典力学是两种不同的学说,二者没有联系D.经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例4.属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中( )A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比5.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.这个人瘦但不高二、多选题6.为经典物理学的建立作出重要贡献的科学家除了我们熟知的牛顿、伽利略和哥白尼外,还有( )A.开普勒B.笛卡儿C.惠更斯D.爱因斯坦7.下列说法正确的是( ).A.以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性,因而没有存在价值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,是对经典力学的全盘否定D.经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的实用价值8.19世纪和20世纪之交,经典物理学已达到了完整、成熟的阶段,但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的.令人不安的乌云”,人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实.“两朵乌云”是指( )A.宏观问题B.高速问题C.微观问题D.低速问题参考正确答案1.正确答案:A详细解析:牛顿是经典力学理论体系的建立者,牛顿定律是经典力学的基础．2.正确答案:D详细解析:火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速,经典力学能适用.对于微观的情形经典力学不适用.故选D.3.正确答案:D详细解析:当物体的运动速度远小于光速时,相对论与经典力学的结论没有区别;而当物体的运动速度接近光速时,经典力学不再适用;相对论不是对经典力学的否定,而只是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形,故A、B、C错误,D正确。

新教材同步分层训练第七章万有引力与宇宙航行7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性基础知识知识点梳理：一、相对论时空观1．19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.2．1887年迈克耳孙—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(填“相符”或“不符”).3．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.4．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Δt②Δt与Δτ的关系总有Δt＞Δτ，即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态有关.(填“有关”或“无关”)5．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l②l与l0的关系总有l＜l0，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态有关.(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：牛顿力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬.2．牛顿力学局限性：牛顿力学的适用范围是低速(填“高速”或“低速”)运动的宏观(填“宏观”或“微观”)物体.①当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论不相同.②电子、质子、中子等微观粒子的运动不能用牛顿力学来说明.3．牛顿力学不会被新的科学成就所否定，当物体运动的速度远小于光速c时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别.预习基础：一、判断题1．判断下列说法的正误。

（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。

课题7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性教材章节必修二第七章第五节课型新授课授课时间授课地点教材分析本节的地位和作用：本节课是人教版高中物理必修二第七章第5节，本节是学习完经典力学以后所做的介绍性质内容，它可以拓展学生的知识面、展示科学探究的无限可能，建立科学思想、科学的思维方法，培养科学精神，在情感、态度与价值观方面发挥应有的教育功能。

教材内容分析：本节教材先介绍高速运动的物体运动时牛顿力学体系不成立，并给出了质量随速度变化关系。

接下来介绍从宏观到微观的变化，介绍了量子化现象。

最后介绍从弱力到强力，广义相对论的基础。

把这么多内容安排到一节重点不在对相对论和量子力学知道多少，而在于让学生体会任何科学都有局限性，并不是牛顿力学过时了，要理解各自成立的条件。

学情分析学生已经学习过经典力学的理论和时空观，听说过相对论和量子力学。

对本节的知识有一定的了解，对这部分内容也充满了兴趣。

但是由于相对论时空观和量子化现象内容十分抽象，学生们在实际生活中没有接触过，所以对于学生来说，本节课的内容是比较难理解的。

教学目标物理观念：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。

3．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。

科学思维：通过阅读夹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。

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教学方法讲授法、谈话法、练习法教学用具传统教室教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图知识回顾带领学生回顾牛顿运动定律和万有引力定律。

回顾牛顿运动定律和万有引力定律。