粤教版物理必修二：5.2《经典时空观与相对论时空观》同步练习(1)(含答案)

第一节经典力学的成就与局限性第二节经典时空观与相对论时空观[A级抓基础]1．关于经典力学的建立，下列说法中不正确的是()A．标志着近代自然科学的诞生B．实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合C．确立了一切自然科学理论应有的基本特征D．成为量子力学的基础解析：经典力学实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合，并提出了一切自然科学理论应有的基本特征，形成了由实验到数学推导这种行之有效的研究方法，并与其他基础科学结合，产生了一些交叉性的分支科学，经典力学曾经推动了我们这个社会的巨大进步，并仍会在相当长时间内指导我们的科学研究．答案：D2．下面哪位科学家发展了观察实验、科学思维与数学相结合的方法()A．笛卡儿B．惠更斯C．开普勒D．伽利略解析：17世纪，伽利略发展了观察实验、科学思维与数学相结合的方法，并发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原理，奠定了动力学的基础，故D项正确．答案：D3．对于经典力学理论，下述说法中正确的是()A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义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适用解析：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，但对于宏观低速物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它的适用范围内大放异彩，所以D项正确．答案：D4．(多选)通常我们把地球和相对地面静止或做匀速直线运动的参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有()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．进站时减速行驶的火车解析：相对地面静止或做匀速直线运动的物体就是惯性系，题中所给的四个对象，绕地球做匀速圆周运动的飞船的运动为变速曲线运动(本选项特别易错)，进站减速的火车的运动也是变速运动，故B、D两项正确，A、C两项错误．答案：BD5．(多选)一列很长的火车在沿平直车道飞快地匀速行驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到车厢的前壁和后壁，对这两个事件说法正确的是()A．车上的观察者认为两个事件是同时的B．车上的观察者认为光先到达后壁C．地面上的观察者认为两个事件是同时的D．地面上的观察者认为光到达前壁的时刻晚些解析：因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁，A项对．地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度对地面也是相同的，但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，到达前壁的时间也就晚些，故D项也对．答案：AD6．(多选)对于公式m＝m01－v2c2，下列说法中正确的是()A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，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，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D．通常由于物体的运动速度较小，质量的变化我们无法察觉，故在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化解析：公式中m0是静止时的质量，m是物体以速度v运动时的质量，选项A错误；由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故选项B错误，选项C、D正确．答案：CD美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

经典时空观与相对论时空观【学习目标】1．了解伽利略相对性原理，知道时空观与参考系的联系。

2．了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因。

3．了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。

【学习重难点】1．了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因。

2．了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。

【学习过程】一、经典时空观（1）我们所说的匀速运动实际上是以地面为参考系，物体不受外力或者所受合外力为零时的惯性运动。

（2）一个物体的运动对两个相互做匀速直线运动的惯性系来说，速度、加速度以及所遵循的力学规律都是相同的。

了解牛顿引入绝对时空观的缘由：（1）经典力学是讨论物体的运动状态及其改变的，而所有的运动都是在一定的时间、空间中进行的，机械运动是物体的位置移动，位置涉及空间概念，移动涉及速度，涉及时间概念，所以牛顿力学必定与一定的时空观相联系。

（2）机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系(后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系)，但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系，牛顿的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体处于静止、匀速运动还是加速运动状态。

对绝对时空观及其三个推论的教学建议采用举例和联想、比喻的方式，使学生结合生活经验了解和领会。

牛顿认为，宇宙本身结构是不会变的，他称这结构为绝对空间。

我们打个比方，把“空间”设想成物体做机械运动的舞台和背景，在日常生活中我们有这样的经验：在一个箱子中可以放进一定数量的东西，这是箱子的一种性质，可以叫做箱子的容积，也就是箱子的空间。

这个容积大小或空间大小是与箱子里放什么东西(以及放不放东西)没有关系的。

在卖箱子的商店里，总是要标出 26×26×10 等等尺寸，之所以能这样标出，就是以容积是箱子的不受“外在的情况”影响的本性这一点为依据的。

5.2 经典时空观与相对论时空观讲学案高一级班姓名座号周次星期一、学习目标:1、了解惯性系和非惯性系概念，了解伽利略相对时空观原理。

2、了解经典时空观感及基本推论。

3、知道经典时空观与相对论时空观的主要区别。

二、复习检测:1．（双选）下列说法正确的是( )A．经典力学中物体的质量是不变的B．经典力学中的时间和空间是独立于物质及其运动的C．万有引力定律适用于强引力D．物体的速度可以是任意值2.（双选）根据经典物理学知识，人们对时间和空间的认识，下列说法正确的是( )A．时间和空间是绝对的，与物质的存在和物质的运动都无关B．时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间也无联系C．时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系D．时间和空间不能脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系三、新课教学阅读课本并完成以下内容：1、惯性参考系——2、非惯性参考系——3、所有相对于或运动考系都是惯性系；对于惯性系做运动的参考系都是非惯性系。

4、经典力学的时空观（绝对时空观）——5、经典力学的几个具体结论：（1）（2）（3）。

典题：1、下列说法中属于经典时空观的是( )A．在某一参考系中同时发生的两件事，在另一个参考系中不一定同时发生。

B．物体运动所经历的时间随参考系变化而变化。

C．物体的质量随物体速度的变化而变化。

1、对光速C的理解，爱因斯坦提出的狭义相对论，是以两条基本假设为前提的：一是。

二是。

2、由假设出发推导出4个不同于经典力学的结论：（1）。

（2）。

（3）。

（4）。

典题：1、根据相对论时空观，下列结论正确的是：（）A．同时是绝对的。

B．“时间间隔”是绝对的。

C．物体质量随物体速度变化而变化。

D．空间距离是绝对的。

四、巩固练习1、下列哪些是属于经典时空观的内容（）a．同一物体在任何参考系中测量具有相同的长度。

b．光速是自然界中的极限速度，任何事物的速度都不能超过光速。

c．任何事件所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的。

2022-2023学年粤教版（2019）必修第二册5.2相对论时空观作业练习（含答案）一、单选题1.下列对光学现象的认识正确的是（）A.阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象B.狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的C.用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象D.某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高2.下列说法正确的是（）A.狭义相对论效应指出质量变大、长度变长、时间变长B.赫兹对人类的突出贡献是用实验证实了电磁波的存在C.没有三角插座时，可将三角插头的一脚折弯后，插入两孔插座中使用D.法拉第发现了电流的周围存在磁场.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4.一艘太空飞船静止时的长度为30 nb它以0.6。

（。

为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，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30 mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c5.在物理学发展的过程中，有许多科学家做出了重要的贡献。

下列说法正确的是（）A.卡文迪许利用扭秤装置比较精确地测出引力常量B.牛顿总结出万有引力定律并用实验测出引力常量C.爱因斯坦的相对论指出在不同的参照系中测量到的光速是不同的D.开普勒总结了行星运动的规律，并找出行星按照这些规律运动的原因6.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,B.在火车上的人看来,C.在地面上的人看来,D.在地面上的人看来, 7.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二、多选题8 .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9 .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下列说法中正确的是A.军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象B.机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定C.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D.假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮E.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在.下列说法中正确的是A.对于同一障碍物，波长越长的光衍射现象越明显B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象C.红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变D.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干涉E.无论光源与观察者是否存在相对运动，观察者观测到的光速都是不变的.在相对论效应下，D 系相对S 系向右速度〃，D 系中杆向上运动，速度为仁 那一只小猫先出生两只小鸡先出生一只小猫先出生两只小鸡先出生 )么在S系看来杆的形态如何（）A.杆倾斜，5端偏上，力端偏下B.杆倾斜，B端偏下，4端偏上C.杆不倾斜D.杆的整体长度缩短10.下列说法正确的是（）A.光由空气射入水中，波长变短B.泊松亮斑是光的干涉现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象C.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为黄光，则干涉条纹间距变窄D.在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系11.爱因斯坦的相对论时空观告知我们：我们在静止地面看到某物体长度£和运动所间隔的时间K比较相对地面很大速度P的参考系中对应的该物体的长度和间隔的时间来说（）A.在静止地面物体长度偏大B.在静止地面物体长度偏小C.在地面物体运动所间隔的时间方偏大D.在地面物体运动所间隔的时间方偏小参考答案与试题解析1.【答案】D.【答案】B2.【答案】D.【答案】B3.【答案】A.【答案】C4.【答案】A.【答案】BC5.【答案】ACE.【答案】ADE6.【答案】BD.【答案】ACE7.【答案】AC。

经典时空观与相对论时空观同步练习1、关于所有的，都是相同的。

这称为伽利略相对性原理。

二、运动的时钟比静止的始终走得，运动的尺子比静止时，运动的物体比静止时质量。

3、下列说法正确的是（）A、当物体速度转变时，物体的质量会发生转变B、光速在不同的关切参照系中会发生转变C、相对论以为存在绝对的时刻和空间D、相对论成立以后，牛顿力学已经成为过时的理论，已经没有效了4、一列行进中的火车，前、后两处遭雷击，车上的人看来是同时发生的，地面上的人看来同时的。

这是由于同时的。

五、站台双侧有一列火车以相同的速度南北对开，站台上的人看两辆火车上的钟走得一样快吗？两火车上的人彼此看对方的钟呢？六、以8km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的腕表走过了1min，地面上的人以为它走过这1min“实际”上花了多少时刻？7、一物体A在参照系S‘中相对S‘以速度v运动，S‘相对地面的速度是v，判定在下列情形下，地面上的观测者测到的A相对地面的速度V是大于、小于仍是等于光速c 。

（1）u和v方向相同，且c/2<u<c,c/2<v<c;（1）u和v方向相反，且u＝c，v<c;（1）u和v方向相同，且u＝c，v<c.八、地面上A、B两个事件同时发生，关于坐在火箭中沿两个事件发生地址连线飞行的人来讲（如图），哪个事件先发生？答案：一、惯性系，力学规律二、慢，短，大3、A4、不是，相对性五、站台上的人看两火车上的钟一样快一样快，两火车上的人彼此看对方的钟都会感觉偏慢。

六、（1＋×10－10）min7、(1)v<c, (2)v=c, (3)V=C八、B事件先发生。

教学设计第二节经典时空观与相对论时空观整体设计经典力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比)运动时总结出来的，对于微观粒子和高速运动的宏观物体经典力学不适用。

当光的电磁本质被揭示出来以后，对光在空间的传播问题的研究和思考，引发了物理学的一场革命,导致了相对论的建立，改变了我们对时间和空间的认识.那么相对论给出的时空观是怎样的呢？教学难点经典时空观与相对论时空观的主要区别.教学重点1。

知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。

知道同时的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性.2。

了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。

体会相对论的建立对人类认识世界的影响.教学方法质疑探究、讨论课时安排1课时三维目标知识与技能1。

了解伽利略相对论原理，知道时空观与参考系的联系。

2。

了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因.3.了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。

4。

知道经典时空观与相对论时空观的主要区别.过程与方法1.通过对参考系和运动的“讨论与交流"，认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。

2.了解绝对时空观与实验事实的矛盾.3.通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法--“提出假设”.4。

通过“讨论与交流”理解同时的相对性.5。

对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别.情感态度与价值观1.通过“讨论与交流"活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达能力和合作学习的精神。

2.通过了解时空观的变革，从中认识物理学的发展和变革，体会相对论对人类认识世界的影响,感受物理学的发展对推动社会的作用.3.感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有创造性的想象力，启发学生勇于质疑、富于想象，培养思维的多向性和发散性。

4。

通过了解时空观的变革，使学生认识到自然界是可以被人认识的，科学是认识自然最有效的途径,科学对自然界有解释和预见的功能，科学知识具有想对的稳定性并不断发展和进步，从过程的意义来看，科学的本质就是探究,是不断地追求真理和不断地修正错误，不断地创新。

第五章经典力学与物理学的革命第一节经典力学的成就与局限性1．16世纪__________创立了日心说，17世纪，伽利略发展了观察实验、科学思维与________相结合的方法，发现了____________、____________和力学相对性原理．牛顿采用归纳与________、综合与分析的方法总结出牛顿运动定律和____________定律．2．经典力学的应用受到物体运动________的限制，经典力学只适用于________物体．3．牛顿运动定律不适用于微观领域中____________和____________的现象．4．高速世界的两个基本原理(1)相对性原理：在不同惯性系中，________________都是相同的．(2)光速不变原理：不管在哪个________中，测得的真空中的________都相同．5．狭义相对论不同于经典力学的结论：(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系看来是__________的．(2)时间延缓效应：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，观察者会看到它________了，运动速度越快，效果越明显．即运动着的________要变慢．这个效应叫做时间延缓效应，时间延缓效应也称作时间膨胀．(3)长度收缩效应一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度要______，速度越快，缩得越短，即运动着的尺子要________．这种观测效应称为长度收缩效应(或运动尺子缩短)．(4)质速关系在经典力学中，物体的质量与物体的________无关．但在相对论中，运动物体的质量随其________的变化而变化．由质速关系可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量．对于低速运动的物体，质量的变化完全可以忽略不计．【概念规律练】知识点一经典力学1．下列说法正确的是()A．牛顿定律就是经典力学B．经典力学的基础是牛顿运动定律C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题D．经典力学可以解决自然界中所有的问题2．(双选)以下说法正确的是()A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B．经典力学理论的成立具有一定的局限性C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变D．相对论与量子力学否定了经典力学理论知识点二“同时”的相对性3.图1地面上A、B两个事件同时发生．如图1所示，对于坐在火箭上沿两个事件发生地点AB连线飞行的人来说，哪个事件先发生？【方法技巧练】一、经典力学与相对论的区别与联系4．(双选)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5．下列说法正确的是()A．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，物体的质量也不随运动状态而改变B．在经典力学中，物体的质量随运动速度的增加而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大D．上述说法都是错误的二、运动时钟变慢问题分析6．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB<vC.地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？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．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是()A．爱因斯坦创立了“日心说”B．哥白尼提出了“地心说”C．伽利略发现了行星运动定律D．牛顿总结出了万有引力定律3．经典力学适用于解决()A．宏观高速问题B．微观低速问题C．宏观低速问题D．微观高速问题4．(双选)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有引力定律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，把物理学推到高速领域5．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6．(双选)下列哪些是“相对论”的内容()A．同时的绝对性B．“尺缩效应”C．时钟变慢D．质量不变因为它是物体的固有属性，与运动状态无关7．日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，其原因是()A．运动中物体的质量无法称量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8．从爱因斯坦的狭义相对论来看，以下说法正确的是()A．宇宙中存在着全宇宙普适的同时性概念，且时间是能绝对定义的B．宇宙中不存在全宇宙普适的同时性概念，但时间是能绝对定义的C．宇宙中存在全宇宙普适的同时性概念，但时间是不能绝对定义的D．宇宙中不存在全宇宙普适的同时性概念，且时间是不能绝对定义的9．(双选)下列说法中正确的是()A．爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律B．爱因斯坦的狭义相对论研究了物体在高速运动时所遵循的规律C．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律D．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律10．两相同的米尺，分别静止于两个相对运动的惯性参考系S和S′中，若米尺都沿运动方向放置，则()A．S系的人认为S′系的米尺要短些B．S′系的人认为S系的米尺要长些C．两系的人认为两系的尺一样长D．S系的人认为S′系的米尺要长些题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10号答案第五章经典力学与物理学的革命第一节经典力学的成就与局限性第二节经典时空观与相对论时空观课前预习练1．哥白尼数学惯性定律落体定律演绎万有引力2．速率低速3．物质结构能量不连续4．(1)一切物理规律(2)惯性系光速5．(1)不同时(2)变慢时钟(3)缩短缩短(4)速度速度课堂探究练1．B[经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题．因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解答此类问题．]方法总结经典力学不能用来解决微观世界和高速运动中的一些问题．2．BC[经典力学理论只适用于宏观、低速的物体，A错，B对．在经典力学中，物体的速度v≪c，所以物体的质量不随运动状态而改变，但相对论和量子力学并不否定经典力学理论，认为它是在一定条件下的特殊情形，C正确，D错误．]3．B事件先发生解析以地面为参考系，A、B两个事件同时发生，即如在A、B连线中点C放一时钟，将同时接收到来自A、B的信号．设想该时钟以与火箭相同的速度飞行，则先接收到来自B的信号，后接收到来自A的信号，即以火箭(或火箭上的人)为参考系，B事件先发生．4．BC[相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，A错．经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题经典力学不再适用，但相对论、量子力学适用，故B、C对，D错．]5．C6．C钟走得最慢，A钟走得最快．解析如右图所示，地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢．地面钟v＝0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的A钟走得最快．课后巩固练1．A2．D[“日心说”由哥白尼提出，爱因斯坦创立了相对论理论，A、B错．行星运动定律是开普勒发现的，C错．万有引力定律是牛顿总结提出的，D对．]3．C4．AD[万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A对、B 错．相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观运动仍适用，C错．狭义相对论的建立，是人类取得的重大成就，从而把物理学推到更高领域，D对．]5．D6．BC7．B8．D9．BC[牛顿经典力学适用于宏观物体的低速运动；爱因斯坦的狭义相对论适用于微观粒子的高速运动，在低速时得出的结论与经典力学基本一致．10．A。

经典时空观与相对论时空观同步练习
一、狭义相对论的两条大体假设是（1）原理，（2）原理。

二、运动与静止都是，同时性也是。

3、狭义相对论以为长度是。

运动物体沿运动方向长度要。

4、狭义相对论的两条大体假设是什么？
五、存在与光子相对静止的参考系吗？什么缘故？
六、一列火车以速度v相对地面运动。

若是地面上的人测得，某光源发出的闪光同时抵达车箱的前壁和后壁，那么依照火车上人的测量，闪光先抵达前壁仍是后壁？火车上的人如何说明自己的测量结果？
答案：
一、相对性，光速不变
二、相对的；相对的
3、相对的；缩短
4、第一是相对性原理，即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。

第二是光速不变原理，不管在哪个惯性参考系中，测得的真空中的光速都是相同的。

五、不存在。

六、火车上的人测得，闪光先抵达前壁。

如图所示，由于地面人测得闪光同时抵达前后两壁，而在光向前后两壁传播的进程中，火车要相关于地面向前运动一段距离，因此光源发光的位置必然离前壁较近，那个事实关于车上、车上的人都是一样的。

在车上的人看来，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又是一样的，固然闪光先抵达前壁。

5.2相对论时空观基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册一、选择题（共12题）1．下列物理学史，错误的是A．牛顿发现了万有引力定律B．卡文迪许第一次在实验室比较精确的测出了引力常量GC．开普勒指提出了所有行星的运行轨道都是椭圆D．加利略提出了狭义相对论2．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间A．大于100分钟B．等于100分钟C．小于100分钟D．不能确定3．有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是()A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B．弟弟思念哥哥而加速生长了C．由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢D．这是神话，科学无法解释4．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（）A．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了B．一根杆的长度静止时为0l，不管杆如何运动，杆的长度均小于0lC．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，则与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了D．相对论只适用于高速运动（速度接近真空中的光速的运动），不适用于低速运动5．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，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；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明( )A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观世界C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化D ．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识6．如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m ，教室中间位置有一光源。

高中物理 5.1经典力学的成就与局限性、5.2经典时空观与相对论时空观同步练习粤教版必修21．(双选)下列说法中正确的是( )A．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的B．空间与时间之间是没有联系的C．有物质才有空间和时间D．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关解析：选CD.经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间之间没有联系，其实是错误的，故A、B错误．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关．在长度的相对性和时间的相对性上都得到了验证．2．(单选)如图5－1－2所示，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中最确切的描述了梭镖穿过管子的情况的是( )图5－1－2A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关解析：选D.如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．正确答案选D. 3．(单选)如图5－1－3所示，强强乘速度为0.9c(c为真空中的光速)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( )图5－1－3A．0.4c B．0.5cC．0.9c D．1.0c解析：选D.根据爱因斯坦的狭义相对论，在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都等于c.故选项D正确．4．(单选)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图5－1－4所示)．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该正方形的图象是( )图5－1－4解析：选C.根据相对论的尽缩效应，可知沿速度方向即x方向的长度变短了，而垂直于速度方向即y方向的长度不变，故C对．5．地面上A、B两个事件同时发生．对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图5－1－5所示)，________事件先发生．图5－1－5解析：可以设想，在事件A发生时A处发出一个闪光．事件B发生时B处发生一个闪光．“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB的中点，这在不同参考系中看都是一样的．“相遇在中点”这个现象在地面系中很容易解释．火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭的方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离，因此闪光B传播的距离比闪光A长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B发出得早一些．答案：B一、单项选择题1．牛顿运动定律不．适用下列哪些情况( )A．研究原子核外部电子绕核运动的情况B．研究“神舟”六号的升空过程C．研究地球绕太阳公转D．研究超音速飞机的运动解析：选A.经典力学不适用于微观世界，故A错；B、C、D三个选项中，各种运动的速率都是比较大的，但相对于光速来说都是低速运动，完全可以用牛顿定律研究其规律，故选B、C、D.2．下列说法不．正确的是( )A．静止或匀速直线运动的参考系是惯性系B．由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系C．在不同的惯性系中，光速是不相同的D．在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动解析：选C.如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫惯性系，在静止或匀速直线运动的参考系中牛顿运动定律是成立的，故A对．由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此研究力学问题时可以选择任何惯性系，但表达式可能有复杂、简单之分，原则上是越简单越好，B正确．根据相对论中的假设，C是错误的．由于惯性系都是平权的，因此在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动，D正确．3．下列各种情景下，经典力学不．能很好适用的是( )A．质量是1000 t的火车出站后做加速运动，速度达到300 km/hB．在宇宙中以光速追赶前面的物体C．由于潮汐作用，地球的自转速度越来越小D．高速飞行的子弹，射穿一木块解析：选B.经典力学适用范围中的“低速”、“高速”是相对光速3×108m/s而言的，所以题中除B项外涉及的几个物体的运动都可认为是“低速”运动．4．物体运动的速度非常大时，经典力学就不再适用了，这是因为( )A．物体运动的速度很大时，测量时引起的误差太大，所以不适用了B．物体运动的速度很大时，物体受到的力也很大，所以不适用了C．物体运动的速度很大时，物体的质量也发生了较大变化，所以不适用了D．物体运动的速度很大时，加速度也很大，所以不适用了解析：选C.根据相对论力学知，物体的质量不是恒定的，它随物体运动的速度而变．而在经典力学中，认为物体的质量是恒定的．5．以下不．符合经典力学观点的是( )A．同时是绝对的B．时间间隔是绝对的C．空间距离是绝对的D．物体质量是变化的解析：选D.按经典力学的观点，宇宙会有共同的时间，这个时间跟观察者无关，它是均匀流逝的，而且时间间隔也是绝对的，物体的质量不随物体的运动而发生变化，故选D.6．如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图5－1－6所示，你可以根据下述哪些变化发觉自己是在运动( )图5－1－6A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．以上三种变化同时发生E．你永远不能由自身的变化知道你的速度解析：选E.相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，关在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动，即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．正确答案选E. 二、双项选择题7．通常我们把地球和相对地面静止或匀速直线运动的物体看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有( )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．进站时减速行驶的火车答案：BD8．狭义相对论认为( )A．在一个参考系中同时发生的两件事，在另一个参考系中，也是同时发生的B．运动的时钟变慢C．运动的物体，沿运动方向变短D．物体的质量与物体的运动速度无关，是不变的解析：选BC.A、D是经典力学时空观的观点；B、C是狭义相对论的观点．9．在狭义相对论中，下列说法正确的是( )A．所有惯性系中基本规律都是等价的B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变解析：选AB.根据相对论的观点：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的；且在一切惯性系中，光在真空中的传播的速度都相等；质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改变．故正确选项为A、B.10．下面说法正确的是( )A．在以11 000c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大B．在以11 000c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小C．在以11 000c竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为cD．在以11 000c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c解析：选CD.由相对论原理(2)，光速在不同惯性参考系中，总是相同的，可得出答案．三、非选择题11．一张正方形的宣传画，正贴在铁路旁的墙上，一高速列车驶过时，在车上的司机看来这张宣传画画成了什么样子？解析：取列车为惯性系，宣传画相对于列车高速运动，根据尺缩效应，宣传画在运动方向上将变窄，但在垂直运动方向上没有发生变化．答案：宣传画成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了12.一列火车以速度v相对地面运动．如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁(图5－1－7)，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？图5－1－7解析：由于地面上人测得闪光同时到达前后两壁，而在光向前后两壁传播的过程中火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又都是一样的，当然闪光先到达前壁．答案：火车上的人测得闪光先到达前壁理由见解析。

2022-2023学年粤教版（2019）必修第二册5.2相对论时空观随堂练习（含答案）一、单选题.爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移。

经过科学实验的检验，最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。

这说明广义相对论（）A.是人类对客观世界的最终反映B.被观察结果证实了理论的合理性C.是客观事实检验过的绝对真理D.比牛顿引力理论更具实用价值1.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3.下列说法中正确的是（）A.机械波和电磁波都能在真空中传播B.铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测C.根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，物理规律都是不相同的D.变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场4.下列说法中正确的是（）A.声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率B.电磁波谱波长由长到短顺序是无线电波、紫外线、可见光、红外线、X-射线、丫-射线C.机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波D.宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快5. 1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。

如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为心、⑶ 近地点到地心的距离为〃，地球质量为“，引力常量为G。

则（）C.地面上的观察者观察到飞船上的钟在近地点比在远地点走得更慢D.根据相对论，飞船中的观察者发现静止于地面的钟走快了6,在物理学发展的过程中，有许多科学家做出了重要的贡献。

下列说法正确的是（）A.卡文迪许利用扭秤装置比较精确地测出引力常量B.牛顿总结出万有引力定律并用实验测出引力常量C.爱因斯坦的相对论指出在不同的参照系中测量到的光速是不同的D.开普勒总结了行星运动的规律，并找出行星按照这些规律运动的原因二、多选题7.接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的钠原子钟，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8.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8.20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.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.人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律8.下列说法正确的有（A.驱动力的频率等于系统的固有频率，受迫振动振幅最大的现象，叫共振B.衍射和干涉都是波特有的现象，一切波都能发生明显的衍射和干涉；偏振现象说明光是横波C.双缝间距和双缝到屏的距离一定时，波长越长，则条纹间距越大D.同种物质中，不同波长的光波的传播速度一样，波长越短，波速越慢E.狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理和光速不变原理10.以下说法正确的是（）A.经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B.经典力学理论的成立具有一定的局限性C.在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变0.相对论与量子力学否定了经典力学理论11 .如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6。

§5.2 经典时空观与相对论时空观【学习目标】知识与技能：1、了解伽利略相对性原理，知道时空观与参考系的联系．2、了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因．3、了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响．4、知道经典时空观与相对论时空观的主要区别．过程与方法：1、通过关于参考系和运动的“讨论与交流”，认识惯性系的概念与伽利略相对性原理．2、解读并分析教材图5-2-1和图5-2-2，了解绝对时空观与实验事实的矛盾．3、通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法——“提出假设”．4、解读并分析教材图5-2-3和图5-2-4，通过“讨论与交流”理解同时的相对性．5、对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论，认识经典时空观与相对论时空观的区别．情感、态度与价值观：1、通过“讨论与交流”活动，培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达的能力和合作学习的精神．2、通过了解时空观的变革，从中认识物理学的发展和变革，体会相对论对人类认识世界的影响，感受物理学的发展对推动社会的作用．【学习重点】1知道狭义相对论的实验基础，基本原理和主要结论。

2、了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。

【知识要点】1．经典时空观从参考系的概念引入经典时空观，是为了介绍牛顿引入经典时空观的理论出发点，使学生领会经典时空观是经典力学的理论基础．(1)经典力学是讨论物体的运动状态及其改变的，而所有的运动都是在一定的时间、空间中进行的，机械运动是物体的位置移动，位置涉及空间概念，移动涉及速度，涉及时间概念，所以牛顿力学必定与一定的时空观相联系．(2)机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系(后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系)，但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系，牛顿的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体足处于静止、匀速运动还是加速运动状态．参见课程资源——《牛顿对绝对空间的设想》．2．相对论时空观相对论时空观的教学可分三个层次：狭义相对论的提出、相对论时空观、相对论对人类认识世界的影响．(1)运动的时钟变慢，其实质是指在相对论中每位观察者都有自身的时间测度，即如果一时钟在天空高速飞驰，对静止不动的观察者来说似乎钟的时间走得慢了．时钟飞驰得越快，钟的时间走得越慢；在与光速相等的时候，钟将似乎完全停止，时间就会停顿了．这种效应得到了实验的验证．(2)运动的尺子缩短．在对教材图5—2—6解释时，应注意指出左图中A 尺相对于B 尺静止，右图中A 尺相对于B 尺运动，在B 尺看来A 尺长度缩短，尺缩和钟慢一样，是对称的．即如果A 、B 之间有相对运动，那么，A 看B 的尺缩短了，B 看A 的尺缩短了．这个结论表示空间的大小并不是绝对的，而是相对的．(3)物体质量随速度的增加而增大．爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大．他给出了著名的质能关系式：E=mc 。