最新精选高中必修2物理第02节 经典时空观与相对论时空观粤教版课后辅导练习第六十九篇

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．牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学．随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，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解析：火车提速后的速度仍然远小于光速，有关速度问题仍然能用经典力学来处理，A错误；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；经典力学是狭义相对论在低速v，c条件下的近似，因此经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，B错误；经典力学适用于宏观、低速运动的物体，不仅仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，像乒乓球、篮球、飞鸟等也可以使用，C正确，D错误．答案：C3．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)关于相对论，下列说法正确的是()A．根据狭义相对论，物体运动的速度是可以大于光速的B．质量、长度的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变C．根据爱因斯坦的相对论，我们之前所学的物理知识、规律都是错误的D．惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些解析：根据狭义相对论，物体运动的速度是不能够超过光速的，A 错误；根据相对论，质量、长度的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变，B正确；我们之前所学的物理知识、规律在宏观低速时是适用的，所有我们不能够说之前所学的物理知识、规律都是错误的，C错误；动杆变短，动钟变慢，这是相对论洛伦兹变换的公式得到的，D正确．答案：BD5．(多选)判断下面说法中正确的是()A．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光，对地速度一定比c大B．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光，对地速度一定比c小C．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c解析：根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于卫星的速度c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D正确，A、B错误．答案：CD6．(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。

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。

第2节经典时空观与相对论时空观本节教材分析三维目标1．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。

2．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。

3．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。

(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像力，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，科学对自然现象有解释和预见的功能，科学知识具有相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。

教学重点知道狭义相对论的实验基础，基本原理和主要结论。

教学难点了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。

教学建议本节内容有一定难度，教学形式建议在教师的组织和引导下，以教师讲解和师生共同讨论为主进行教学，渗透对科学研究方法的领悟和学生创造性思维的培养。

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一、经典力学的局限性和适用范围1．经典力学的适用范围：对于宏观、低速(相对光速)物体的运动经典力学仍然适用．2．经典力学的局限性(1)经典力学的应用受到物体运动速率的限制，当物体运动速率接近于真空中的光速时，经典力学的许多观念将发生重大变化．(2)经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象．二、经典时空观与相对论时空观1．经典时空观(1)惯性系与非惯性系：①惯性系：凡是牛顿运动定律成立的参考系，相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性系．②非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系，相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系．(2)伽利略相对性原理：对于所有的惯性系，力学规律都是相同的，或者说，一切惯性系都是等效的．(3)经典时空观(绝对时空观)：时间永远均匀地流逝，与任何外界无关；空间与任何外界事物无关，从不运动，永远不变．(4)经典时空观的几个具体结论：①同时的绝对性；②时间间隔的绝对性；③空间距离的绝对性；④物体质量恒定不变．即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关．2．相对论时空观(1)光速不变与经典物理学的矛盾：观察和实验事实表明：无论光源和观察者如何运动，光速只能是c，这与经典力学的速度合成法则相矛盾．(2)狭义相对论的两条基本假设：①相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的．②光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同．(3)相对论时空观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不同时的．②运动的时钟变慢：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，走得慢．运动速度越快，效果越明显．③运动的尺子缩短：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，它的长度要缩短，速度越快，缩得越短．④物体质量随速度的增加而增大．1．判断下列说法的正误．(1)牛顿运动定律适用于任何参考系．(×)(2)经典时空观认为时间间隔是绝对的．(√)(3)经典时空观认为物体的质量是绝对的．(√)(4)不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都是适用的．(×)2．(多选)下列服从经典力学规律的是( )A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C．物体运动的速率接近于真空中的光速D．能量的不连续现象答案AB解析经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B正确，C错误；能量的不连续现象不适合用经典力学来解释，所以选项D错误.一、经典力学与相对论的比较如图1甲，质子束被加速到接近光速；如图乙，中子星是质量、密度非常大的星体．请思考：图1(1)经典力学是否适用于质子束的运动规律？如何研究质子束的运动规律？(2)经典力学是否适用于中子星的引力规律？如何研究中子星的引力规律？答案(1)质子束的运动属于高速、微观范畴，经典力学不再适用，应该应用狭义相对论、量子力学进行研究．(2)中子星的引力规律属于引力范畴，经典力学不再适用，应该应用广义相对论进行研究．1．区别：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)相对论并没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形．例1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．狭义相对论和经典力学是完全不同相互矛盾的两个理论C．物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律D．以上说法都是错误的答案 C解析在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量随物体运动速度的增大而增大，选项A错误；狭义相对论没有否定经典力学，经典力学是狭义相对论在一定条件下的特殊情形，选项B错误；经典力学适用于低速运动的物体，狭义相对论阐述物体在以接近光速的速度运动时所遵循的规律，选项C正确．针对训练1 (多选)牛顿运动定律能适用于下列哪些情形( )A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟五号”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BCD解析牛顿运动定律只能用于“宏观低速”的情形，这里的“宏观”是相对于微观粒子而言的．这里的“低速”是相对于光速而言的．原子、电子等是微观粒子，它们的运动不服从牛顿运动定律，A错误，B、C、D中各项运动虽然是“高速”，但相对于光速来说，却是微不足道的，完全可以用牛顿运动定律研究其规律，B、C、D正确．二、相对论几个效应的理解地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s；如图2所示，图2设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度．请思考：(1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度呢？(2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是减小了？答案(1)狭义相对论的高速是可以与光速相比较的速度，所以地球的公转速度属于低速，加速后的电子速度属于高速．(2)物体的质量随速度的增大而增大，所以加速后电子的质量比电子的静止质量大了．1．两个基本原理：(1)相对性原理：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式，表明在任何惯性系中研究某个物体的某一运动过程，其运动规律形式不变．(2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c 都一样，表明了经典时空观与相对论时空观的不同；比较如下：2.相对论时空观的内容：认为时间和空间是相互联系、相互影响的，并且与物质的存在及运动有关．(1)时间延缓效应：在相对于地面以速度v 匀速运动的参考系内，测得该参考系中某一事件所经历的时间为Δt ′，则在地面上测得该事件所经历的时间为：Δt ＝Δt ′1－(vc)2.由于v <c ，所以Δt >Δt ′.即用同样标准的钟，在静止参考系中测得的时间比在运动参考系中测得的时间长，好比是运动的钟走“慢”了．当速度v ≪c 时，Δt ＝Δt ′，这就回到了经典物理学的结论——时间与物体的运动状态无关．当v ＝0.999 8c 时，Δt ＝50Δt ′，时间将延缓50倍．(2)长度收缩效应：一把尺子，在相对于它静止的参考系xOy 中测得其长度为l (称为静止长度)，如图3所示．当该尺子相对另一参考系x ′O ′y ′(如地面)沿尺子长度方向以速度v 运动时，在该参考系x ′O ′y ′(如地面)中测得尺子长度为l ′＝l1－(v c)2.图3由于v <c ，所以l ′<l ，说明在相对尺子运动的参考系中测得的“运动长度”比在相对尺子静止的参考系中测得的“静止长度”短，即所谓的“长度收缩效应”．当速度v ≪c 时，l ′＝l ，这就回到了经典物理学的结论——空间的尺度与物体的运动状态无关．当v ＝0.999 8c 时，l ′＝150l ，长度将缩短150.例2 半人马星座α星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016m ．设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为0.999c ，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？ 答案 9年 0.4年解析 以地球上的时钟计算：Δt ＝s v ＝2×4.3×10160.999×3×108 s≈2.87×108s≈9年若以飞船上的时钟计算，因为Δt ＝Δt ′1－(v c)2所以得Δt ′＝Δt 1－(v c)2＝2.87×108×1－0.9992 s≈1.28×107s≈0.4年．针对训练2 如图4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( )图4A ．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 根据相对论的时空观，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时钟的时间走得慢了．时钟飞驰得越快，时钟的时间走得越慢．1．(经典力学的成就和局限性)(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，以下说法正确的是( ) 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 ．人们应当不断拓展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律 答案 BCD解析人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断拓展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．2．(经典时空观)(多选)下列说法中哪些属于经典时空观的观点( )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、不可分割的答案ABC解析经典时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的、绝对的，选项A、B、C属于经典时空观；选项D属于相对论时空观．3．(相对论效应的理解)如图5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( )图5A．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解析列车上的观察者看到的是由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察者，观察者看到C先被照亮，故只有C正确．4．(狭义相对论的应用)如图6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( )图6A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．c答案 D解析由狭义相对论的光速不变原理知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确，A、B、C错误.一、选择题考点一经典力学的局限性经典时空观1．经典力学不能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．“勇气号”宇宙探测器的运动D．以99%倍光速运行的电子束答案 D解析经典力学在低速运动的广阔领域(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，但在高速领域不再适用，故选项A、B、C适用，D不适用．2．(多选)下列说法正确的是( )A．牛顿运动定律只适用于相对静止的参考系B．在任何惯性系中，物体的加速度都具有不变性C．按照经典时空理论，物体的长度、质量和运动时间都与参考系的运动无关D．伽利略相对性原理表明，在惯性运动的范围内不存在绝对空间和绝对运动答案BCD3．(多选)根据伽利略相对性原理，下列结论正确的是( )A．任何力学规律在惯性系中都是相同的B．同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C．在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否在做匀速直线运动D．在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否在做匀速直线运动答案AC4．(多选)关于经典力学的成就，下列说法中正确的是( )A．经典力学把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃B．18世纪60年代，力学与热学的发展及其与生产的结合引发了第一次工业革命C．火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例D．经典力学是解决高速运动的物理理论答案ABC5．(多选)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改变而改变D．相对论和量子力学否定了经典力学理论答案BC解析经典力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，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，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，C正确，D错误．6．(多选)关于静止时质量为m0的物体，当以速度v运动时物体的质量为m，以下说法正确的是( )A．在任何情况下，物体的质量都不会改变，即与v无关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，是不正确的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，只有当物体的运动接近光速时，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太小，故物体质量的变化不会引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化答案CD解析只有速度v接近光速，物体增加的质量才比较明显，一般情况下物体质量的变化十分微小，故经典力学仍然在低速即远小于光速时适用，故A、B错，C、D正确．考点二相对论时空观7．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答案 A解析狭义相对论基本假设为：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，由此可知A属于狭义相对论基本假设，故A正确，B、C、D错误．8．一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．都有可能答案 A解析火车相对地面以接近光速的速度向前飞驶，如果以火车为参考系，地面向后飞驶，根据尺缩效应知电线杆间距变窄．9．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答案 B10．广东省虎门大桥全长近15 km，在500 m高空有一架与大桥平行以接近光速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是( )A．大于15 km B．等于15 kmC．小于15 km D．无法确定答案 C解析由于飞机相对大桥是运动的，因此在飞机上观察者看来，大桥要缩短，故C正确．二、非选择题11．(同时的相对性)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，那么按照火车上的人的测量，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？答案见解析解析火车上的人测得闪光先到达前壁．如图所示，由于地面上的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，各个方向的光速又是一样的，当然闪光先到达前壁．。

粤教版高一物理必修二《时空观与相对论时空观》教案及教学反思一、教学目标本节课主要学习内容为“时空观与相对论时空观”。

学习完成后，学生应该达到以下目标：1.了解牛顿时空观与爱因斯坦相对论时空观的区别；2.明确相对论时空观的主要内容，理解光速不变原理、事件的同时性、运动时间的相对性、质量、动量和能量的相对性等概念；3.能够通过实例分析，应用相对论时空观掌握力学量的相对性和相对性原理；4.能够灵活运用时空观和相对论思维方法解决物理问题。

二、教学重难点分析1. 教学重点1.理解相对论的基本原理：光速不变原理、事件的同时性、运动时间的相对性、质量、动量和能量的相对性。

2.掌握相对论思维方法，能够通过实例分析应用相对论时空观掌握力学量的相对性和相对性原理。

3.灵活运用相对论思维方法解决物理问题。

2. 教学难点1.学生对于光速不变原理、时间的相对性、动量和能量的相对性等相对论概念的理解；2.学生对于相对论思维方法的掌握和应用能力。

1. 教学内容1.牛顿时空观与爱因斯坦相对论时空观的区别；2.相对论的基本原理：光速不变原理、事件的同时性、运动时间的相对性、质量、动量和能量的相对性；3.相对论思维方法的掌握和应用。

2. 教学过程（1）导入新课教师简单讲述牛顿时空观和局限性，进而引出相对论时空观。

（2）讲解相对论时空观由教师引入相对论时空观的基本原理：光速不变原理、事件的同时性、运动时间的相对性、质量、动量和能量的相对性等，介绍相对论时空观的基本概念和特点。

通过实例分析，引导学生自主思考掌握相对论时空观。

（3）实例演练选取一些例子，引导学生通过相对论思维方法解决实际问题，提高学生对相对论思想的理解和应用能力。

（4）课堂小结由教师简要总结本节课的重点难点和要点。

3. 教学工具黑板、教材、PPT、实验器材。

本次课是介绍相对论时空观的基础课，相对于牛顿力学与牛顿时空观，相对论时空观是更为先进的科学理论。

教师在教学过程中，由简单到复杂、由易到难、多形式交互等设计措施，使这门看似有些晦涩的物理学科变得生动有趣、易于理解，同时明确了课堂教学的目的，提高课堂教学中教师的能力和授课的质量。

2019年精选高中必修2物理第五章经典力学与物理学的革命第02节经典时空观与相对论时空观粤教版练习题五第1题【单选题】下列说法正确的是( )A、奥斯特发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系B、法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系C、安培提出了分子电流假说，说明了一切磁现象都是由电流产生的D、欧姆首先发现了电荷之间存在相互作用力，并得出真空中两个点电荷之间作用力的表达式【答案】：【解析】：第2题【单选题】在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了巨大的贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是( )A、伽利略利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律B、贝克勒尔发现了天然放射性，开始了原子核结构的研究C、汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构D、牛顿通过斜面实验结合逻辑推理的方法对“自由落体运动”进行了系统的研究【答案】：【解析】：第3题【单选题】在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是( )A、法拉第提出可以用电场线描绘电场的分布，极大地促进了人们对电磁现象的研究B、安培坚信电和磁之间一定存在着联系，发现了电流的磁效应，突破了对电与磁认识的局限性C、英国物理学家卡文迪许利用扭秤首先较准确地测定了静电力常量D、亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，伽利略通过“理想实验”证实了这一说法【答案】：【解析】：第4题【单选题】电磁铁的应用相当广泛，它是利用电流周围产生磁场的原理工作的，最先发现电流周围存在磁场的科学家是( )A、库仑B、奥斯特C、麦克斯韦D、亚里士多德【答案】：【解析】：第5题【单选题】将实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法的科学家是( )A、笛卡尔B、牛顿C、伽利略D、亚里士多德【答案】：【解析】：第6题【单选题】伽利略在研究运动的过程中，创造了一套科学方法，如下框所示，其中方框4中是( )A、提出猜想B、数学推理C、实验检验D、合理外推【答案】：【解析】：第7题【单选题】在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献．他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法．下列叙述不正确的是( )A、法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法B、库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e的数值C、用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法D、场强表达式E=和电势差U=都是利用比值法得到的定义式【答案】：【解析】：第8题【单选题】第二次工业革命的重要标志是( )A、发明了计算机B、发明了电机C、发明了热机D、发明了互联网【答案】：【解析】：第9题【单选题】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所作科学贡献的叙述中，正确的说法是( )A、英国物理学家牛顿用实验的方法测出万有引力常量GB、第谷接受了哥白尼日心说的观点，并根据开普勒对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律C、亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快D、胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比【答案】：【解析】：第10题【单选题】电流的磁效应是( )发现的．A、奥斯特B、富兰克林C、楞次D、洛伦兹【答案】：【解析】：第11题【单选题】最早根据实验提出力不是维持物体运动原因的科学家是( )A、亚里士多德B、牛顿C、笛卡尔D、伽利略【答案】：【解析】：第12题【单选题】如油画所示是伽利略研究自由落体运动时的情景，他设计并做了小球在斜面上运动的实验，关于这个实验的下列说法中不符合史实的是( )A、伽利略以实验来检验速度与时间成正比的猜想是否真实B、伽利略让小球沿阻力很小的斜面滚下是为了“冲淡”重力的影响C、伽利略通过实验发现小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动D、伽利略用实验而不是外推的方法得到斜面倾角增大到900小球仍然会保持匀加速运动【解析】：第13题【多选题】“物理”二字最早出现在我国的晋朝，泛指事物之理，源于《庄子?天下》中的“判天地之美，析万物之理”关于物理思想与方法，下列叙述正确的是( )A、重心、合力的概念都体现了等效思想B、用质点来代替物体的方法运用了假设法C、伽利略理想斜面实验运用了在可靠的实验事实基础上进行合理外推的方法D、在实验探究加速度与力、质量的关系时，运用了控制变量法【答案】：【解析】：第14题【多选题】下列说法中，符合物理学史实的是( )A、亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体或静止B、牛顿认为，力是物体运动状态改变的原因，而不是物体运动的原因C、麦克斯韦发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场D、奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转【解析】：第15题【综合题】天文观测表明,几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度（称为退行速度）越大;也就是说,宇宙在膨胀。