一、相對(duì)論時(shí)空觀
1．絕對(duì)時(shí)空觀：時(shí)間與空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，也叫牛頓力學(xué)時(shí)空觀。
2．愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)：
(1)在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；
(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的。
3．時(shí)間延緩效應(yīng)：。
4．長(zhǎng)度收縮效應(yīng)：。
5．相對(duì)論時(shí)空觀：運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)和物理過(guò)程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
牛頓力學(xué)的成就與局限性
1．牛頓力學(xué)的成就：從地面上物體的運(yùn)動(dòng)到天體的運(yùn)動(dòng)，從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計(jì)各種機(jī)械，從自行車到汽車、火車、飛機(jī)等現(xiàn)代交通工具的運(yùn)動(dòng)，從投出籃球到發(fā)射導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船……所有這些都服從牛頓力學(xué)的規(guī)律。
2．牛頓力學(xué)的局限性：牛頓力學(xué)對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體和電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子是不適用的。
3．量子力學(xué)的建立能夠很好地描述微觀運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用。
4．相對(duì)論與量子力學(xué)都沒有否定過(guò)去的科學(xué)，而只認(rèn)為過(guò)去的科學(xué)是自己在一定條件下的特殊情形。
【方法突破】
一、相對(duì)論時(shí)空觀
■方法歸納
牛頓力學(xué)時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀比較
【例1】下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．在高速運(yùn)動(dòng)的火車車廂中央，光源同時(shí)向車廂前后兩壁發(fā)出了一個(gè)閃光，地面上的人看到閃光同時(shí)到車廂的前后壁
B．在任何慣性參考系中，物體的運(yùn)動(dòng)速度都不能超過(guò)光速
C．一條沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度大
D．同樣的兩個(gè)事件，在不同的參考系中觀測(cè)，時(shí)間間隔都相同
【針對(duì)訓(xùn)練1】設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上打開一個(gè)光源，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5c
B．飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5c
C．在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是
D．在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c
二、牛頓力學(xué)的成就與局限性
■方法歸納
1．牛頓力學(xué)的成就
牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，在低速、宏觀、弱引力的廣闊領(lǐng)域，牛頓力學(xué)取得了巨大的成就。牛頓力學(xué)又稱為經(jīng)典力學(xué)。
2．牛頓力學(xué)的局限性
20世紀(jì)20年代，建立了量子力學(xué)，它能夠很好地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用；愛因斯坦的廣義相對(duì)論表明，在強(qiáng)引力的作用下，牛頓的引力理論將不再適用；相對(duì)論和量子力學(xué)都沒有否定牛頓力學(xué)，而是認(rèn)為牛頓力學(xué)是相對(duì)論在低速情況下的近似。
【例2】關(guān)于牛頓力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．牛頓力學(xué)適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)
B．牛頓力學(xué)取得了巨大成就，是普遍適用的
C．牛頓力學(xué)沒有任何缺點(diǎn)
D．由于相對(duì)論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值
【針對(duì)訓(xùn)練2】下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的說(shuō)法正確的是（ ）
A．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速（遠(yuǎn)小于光速）運(yùn)動(dòng)的物體
B．經(jīng)典力學(xué)適用于微觀、高速（接近光速）運(yùn)動(dòng)的粒子
C．相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，表明經(jīng)典力學(xué)已被完全否定了
D．經(jīng)典力學(xué)在理論和實(shí)踐上取得了巨大的成功，從地面到天體的運(yùn)動(dòng)都服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律，因此任何情況下都適用
【鞏固提升】
1．關(guān)于牛頓力學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．相對(duì)論和牛頓力學(xué)是相互對(duì)立、互不相容的兩種理論
B．在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)論適用于物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；在物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
C．牛頓力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，也適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)
D．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的
2．如果牛頓定律在參考系A(chǔ)中成立，而參考系B相對(duì)于A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在參考系B中（ ）
A．牛頓定律也同樣成立
B．牛頓定律不能成立
C．A和B兩個(gè)參考系中，一切力學(xué)規(guī)律都是相同的
D．參考系B也是慣性參考系
3．對(duì)相對(duì)論的理解正確的是（ ）
A．在不同慣性系中，物理規(guī)律的形式可能是不同的
B．在不同慣性系中，光在真空中任何方向的傳播速度均相同
C．相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)
D．相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為物理過(guò)程的快慢與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)
4．按照相對(duì)論的時(shí)空觀，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．時(shí)間和空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的
B．在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的
C．運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度跟物體的運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)
D．在高速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)上，原子鐘的計(jì)時(shí)會(huì)變快
5．2021年10月16日，神舟十三號(hào)載人飛船與天和核心艙采用自主快速?gòu)较蚪粫?huì)對(duì)接模式成功對(duì)接，與此前已對(duì)接的天舟二號(hào)、天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成四艙（船）組合體。翟志剛、王亞平、葉光富三名航天員從神舟十三號(hào)載人飛船進(jìn)入天和核心艙，將在軌飛行6個(gè)月，據(jù)王亞平介紹，航天員在核心艙內(nèi)每天能看到16次日出。已知地球半徑為6400km，地球表面的重力加速度為10m/s2，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．核心艙的運(yùn)行速度大于第二宇宙速度
B．核心艙的離地高度比同步衛(wèi)星高
C．核心艙的向心加速度大于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度
D．根據(jù)狹義相對(duì)論，在軌飛行的過(guò)程中，航天員的手表變快了
6．如圖所示，一同學(xué)在教室上課，教室的長(zhǎng)度為9m，教室中間位置有一光源。有一飛行器從前向后高速通過(guò)教室外側(cè)，已知光速為c、飛行器中的飛行員認(rèn)為（ ）
A．教室中的時(shí)鐘變快
B．教室的長(zhǎng)度大于9m
C．從光源發(fā)出的光先到達(dá)教室后壁
D．光源發(fā)出的光，向后的速度小于c
7．若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察地面上的一只排球，其觀察的結(jié)果是（ ）
A．像一只乒乓球（體積變?。〣．像一只籃球（體積變大）
C．像一只橄欖球（豎直放置）D．像一只橄欖球（水平放置）
8．如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個(gè)閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長(zhǎng)度為10m。 在平行于教室高速運(yùn)動(dòng)的太空飛船上的觀察者（ ）
A．測(cè)得照到前壁的光速度小于cB．觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快
C．測(cè)得教室的長(zhǎng)度大于10mD．觀察到光先到達(dá)后壁
9．如圖所示，兩艘飛船A，B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為（接近光速）。地面上測(cè)得它們相距為，根據(jù)相對(duì)論時(shí)空觀，則A測(cè)得兩飛船間的距離（ ）
A．大于B．等于C．小于D．與無(wú)關(guān)
10．如下圖所示，慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的立方體，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察該立方體的形狀是（ ）
A．B．
C．D．
比較項(xiàng)目
牛頓力學(xué)時(shí)空觀
相對(duì)論時(shí)空觀
同時(shí)
絕對(duì)性
相對(duì)性
長(zhǎng)度
絕對(duì)性
相對(duì)性
光速
可變(遵循經(jīng)典速度變換規(guī)律)
不變
物理規(guī)律
－
在不同慣性參考系中其形式相同
研究方法
的代表
伽利略的“自然數(shù)學(xué)法”和牛頓的“歸納演繹法”推動(dòng)了物理、數(shù)學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展
主要成就
天體力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等得到了廣泛的應(yīng)用
18世紀(jì)60年代，力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用，引發(fā)了第一次工業(yè)革命
動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等是航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ)
第5節(jié) 相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性
【知識(shí)梳理】
一、相對(duì)論時(shí)空觀
1．絕對(duì)時(shí)空觀：時(shí)間與空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，也叫牛頓力學(xué)時(shí)空觀。
2．愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)：
(1)在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；
(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的。
3．時(shí)間延緩效應(yīng)：。
4．長(zhǎng)度收縮效應(yīng)：。
5．相對(duì)論時(shí)空觀：運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)和物理過(guò)程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
牛頓力學(xué)的成就與局限性
1．牛頓力學(xué)的成就：從地面上物體的運(yùn)動(dòng)到天體的運(yùn)動(dòng)，從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計(jì)各種機(jī)械，從自行車到汽車、火車、飛機(jī)等現(xiàn)代交通工具的運(yùn)動(dòng)，從投出籃球到發(fā)射導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船……所有這些都服從牛頓力學(xué)的規(guī)律。
2．牛頓力學(xué)的局限性：牛頓力學(xué)對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體和電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子是不適用的。
3．量子力學(xué)的建立能夠很好地描述微觀運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用。
4．相對(duì)論與量子力學(xué)都沒有否定過(guò)去的科學(xué)，而只認(rèn)為過(guò)去的科學(xué)是自己在一定條件下的特殊情形。
【方法突破】
一、相對(duì)論時(shí)空觀
■方法歸納
牛頓力學(xué)時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀比較
【例1】下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．在高速運(yùn)動(dòng)的火車車廂中央，光源同時(shí)向車廂前后兩壁發(fā)出了一個(gè)閃光，地面上的人看到閃光同時(shí)到車廂的前后壁
B．在任何慣性參考系中，物體的運(yùn)動(dòng)速度都不能超過(guò)光速
C．一條沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度大
D．同樣的兩個(gè)事件，在不同的參考系中觀測(cè)，時(shí)間間隔都相同
【答案】B
【詳解】A．根據(jù)同時(shí)的相對(duì)性，火車上的人會(huì)看到兩個(gè)閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前后壁，而地面上的人會(huì)看到閃光先到達(dá)車廂的后壁（相對(duì)火車運(yùn)動(dòng)方向而言），后到達(dá)前壁，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論可知，在任何慣性參考系中，任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都不能超過(guò)光速，B正確；
C．考慮相對(duì)論效應(yīng)，根據(jù)長(zhǎng)度與速度關(guān)系公式沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿長(zhǎng)度總比靜止時(shí)的長(zhǎng)度短，C錯(cuò)誤；
D．由相對(duì)論的基本公式可知時(shí)間間隔與參考系有關(guān)，D錯(cuò)誤。故選B。
【針對(duì)訓(xùn)練1】設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上打開一個(gè)光源，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5c
B．飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5c
C．在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是
D．在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c
【答案】D
【詳解】根據(jù)狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)之一：光速不變?cè)砜芍垂庠谡婵罩醒厝魏畏较騻鞑ニ俣榷际莄，則觀察者在地面上和在飛船中觀測(cè)光的速度均為c。
故選D。
二、牛頓力學(xué)的成就與局限性
■方法歸納
1．牛頓力學(xué)的成就
牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，在低速、宏觀、弱引力的廣闊領(lǐng)域，牛頓力學(xué)取得了巨大的成就。牛頓力學(xué)又稱為經(jīng)典力學(xué)。
2．牛頓力學(xué)的局限性
20世紀(jì)20年代，建立了量子力學(xué)，它能夠很好地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用；愛因斯坦的廣義相對(duì)論表明，在強(qiáng)引力的作用下，牛頓的引力理論將不再適用；相對(duì)論和量子力學(xué)都沒有否定牛頓力學(xué)，而是認(rèn)為牛頓力學(xué)是相對(duì)論在低速情況下的近似。
【例2】關(guān)于牛頓力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．牛頓力學(xué)適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)
B．牛頓力學(xué)取得了巨大成就，是普遍適用的
C．牛頓力學(xué)沒有任何缺點(diǎn)
D．由于相對(duì)論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值
【答案】A
【詳解】ABC．牛頓力學(xué)只適用于宏觀物體、低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不適用于高速運(yùn)動(dòng)（相對(duì)于光速）的問(wèn)題，具有一定的局限性，故A正確，BC錯(cuò)誤；
D．在微觀高速情況下，要用量子力學(xué)和相對(duì)論來(lái)解釋，但是并不會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，就否定了經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)仍然是正確的，故不會(huì)過(guò)時(shí)也不會(huì)失去價(jià)值，故D錯(cuò)誤。
故選A。
【針對(duì)訓(xùn)練2】下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的說(shuō)法正確的是（ ）
A．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速（遠(yuǎn)小于光速）運(yùn)動(dòng)的物體
B．經(jīng)典力學(xué)適用于微觀、高速（接近光速）運(yùn)動(dòng)的粒子
C．相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，表明經(jīng)典力學(xué)已被完全否定了
D．經(jīng)典力學(xué)在理論和實(shí)踐上取得了巨大的成功，從地面到天體的運(yùn)動(dòng)都服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律，因此任何情況下都適用
【答案】A
【詳解】AB．經(jīng)典力學(xué)是狹義相對(duì)論在低速（）條件下的近似，即只要速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)變換狹義相對(duì)論的公式就全部變化為牛頓經(jīng)典力學(xué)的公式，故A正確，B錯(cuò)誤；
C．相對(duì)論與量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，有各自成立范圍。故C錯(cuò)誤；
D．經(jīng)典力學(xué)僅是它在低速、宏觀、弱引力時(shí)的適用，故D錯(cuò)誤。
故選A。
【鞏固提升】
1．關(guān)于牛頓力學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．相對(duì)論和牛頓力學(xué)是相互對(duì)立、互不相容的兩種理論
B．在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)論適用于物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；在物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
C．牛頓力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，也適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)
D．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的
【答案】B
【詳解】A．經(jīng)典力學(xué)是狹義相對(duì)論在低速條件下的近似，即只要速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)變換狹義相對(duì)論的公式就全部變化為牛頓經(jīng)典力學(xué)的公式，故A錯(cuò)誤；
B．在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律服從狹義相對(duì)論理論，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律服從牛頓運(yùn)動(dòng)定律，故B正確；
CD．牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速物體，而微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體服從狹義相對(duì)論，故CD錯(cuò)誤。
故選B。
2．如果牛頓定律在參考系A(chǔ)中成立，而參考系B相對(duì)于A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在參考系B中（ ）
A．牛頓定律也同樣成立
B．牛頓定律不能成立
C．A和B兩個(gè)參考系中，一切力學(xué)規(guī)律都是相同的
D．參考系B也是慣性參考系
【答案】ACD
【詳解】ABD．牛頓定律適用于慣性參考系，參考系B也是慣性參考系，牛頓定律也同樣成立，選項(xiàng)AD正確B錯(cuò)誤；
C．A和B兩個(gè)參考系中，一切力學(xué)規(guī)律都是相同的，選項(xiàng)C正確。
故選ACD。
3．對(duì)相對(duì)論的理解正確的是（ ）
A．在不同慣性系中，物理規(guī)律的形式可能是不同的
B．在不同慣性系中，光在真空中任何方向的傳播速度均相同
C．相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)
D．相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為物理過(guò)程的快慢與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)
【答案】BD
【詳解】AB．根據(jù)相對(duì)論的兩條假說(shuō)，在不同的慣性系中，物理規(guī)律的形式都是相同的，在不同慣性系中，光在真空中任何方向的傳播速度都相等，A錯(cuò)誤，B正確；
CD．根據(jù)相對(duì)論時(shí)空觀可知運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度以及物理過(guò)程的快慢都與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確。
故選BD。
4．按照相對(duì)論的時(shí)空觀，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．時(shí)間和空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的
B．在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的
C．運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度跟物體的運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)
D．在高速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)上，原子鐘的計(jì)時(shí)會(huì)變快
【答案】B
【詳解】A．相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間與物體及其運(yùn)動(dòng)都有關(guān)系，故A錯(cuò)誤；
B．相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的，故B正確；
C．相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度跟物體的運(yùn)動(dòng)快慢有關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D．相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為在高速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)上，原子鐘的計(jì)時(shí)會(huì)變慢，故D錯(cuò)誤。
故選B。
5．2021年10月16日，神舟十三號(hào)載人飛船與天和核心艙采用自主快速?gòu)较蚪粫?huì)對(duì)接模式成功對(duì)接，與此前已對(duì)接的天舟二號(hào)、天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成四艙（船）組合體。翟志剛、王亞平、葉光富三名航天員從神舟十三號(hào)載人飛船進(jìn)入天和核心艙，將在軌飛行6個(gè)月，據(jù)王亞平介紹，航天員在核心艙內(nèi)每天能看到16次日出。已知地球半徑為6400km，地球表面的重力加速度為10m/s2，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．核心艙的運(yùn)行速度大于第二宇宙速度
B．核心艙的離地高度比同步衛(wèi)星高
C．核心艙的向心加速度大于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度
D．根據(jù)狹義相對(duì)論，在軌飛行的過(guò)程中，航天員的手表變快了
【答案】C
【詳解】A．核心艙的運(yùn)行速度應(yīng)小于第一宇宙速度，第二宇宙速度是脫離地球的速度，故A錯(cuò)誤；
B．核心艙的周期而同步衛(wèi)星的周期為24h；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力
解得可知周期越大，軌道半徑越高，所以核心艙的離地高度比同步衛(wèi)星低，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力解得所以核心艙的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度，根據(jù)a=ω2r可知地球同步衛(wèi)星的向心加速度大于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，所以核心艙的向心加速度大于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，故C正確；
D．根據(jù)狹義相對(duì)論可知，在軌飛行的過(guò)程中，航天員的手表變慢了，故D錯(cuò)誤。
故選C。
6．如圖所示，一同學(xué)在教室上課，教室的長(zhǎng)度為9m，教室中間位置有一光源。有一飛行器從前向后高速通過(guò)教室外側(cè)，已知光速為c、飛行器中的飛行員認(rèn)為（ ）
A．教室中的時(shí)鐘變快
B．教室的長(zhǎng)度大于9m
C．從光源發(fā)出的光先到達(dá)教室后壁
D．光源發(fā)出的光，向后的速度小于c
【答案】C
【詳解】AB．根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，可知飛行器中的飛行員認(rèn)為看到教室中的時(shí)鐘變慢，教室的長(zhǎng)度變短，即長(zhǎng)度小于9m，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；
C．教室中的人認(rèn)為，光向前向后傳播的速度相等，光源在教室中央，光同時(shí)到達(dá)前后兩壁．飛行器中的飛行員是一個(gè)慣性系，光向前向后傳播的速度相等，向后壁傳播的路程短些，到達(dá)后壁的時(shí)刻早些，選項(xiàng)C正確。
D．根據(jù)光速不變?cè)?，不論光源與觀察者之間做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是一樣的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；
故選C。
7．若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察地面上的一只排球，其觀察的結(jié)果是（ ）
A．像一只乒乓球（體積變小）B．像一只籃球（體積變大）
C．像一只橄欖球（豎直放置）D．像一只橄欖球（水平放置）
【答案】C
【詳解】根據(jù)狹義相對(duì)論，以觀察者為參照系，則排球以接近光速的速度反向運(yùn)動(dòng)，由長(zhǎng)度收縮效應(yīng)可知，觀察者測(cè)得排球水平寬度變短，豎直長(zhǎng)度不變，因此觀察的結(jié)果是像一只豎直放置的橄欖球。
故選C。
8．如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個(gè)閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長(zhǎng)度為10m。 在平行于教室高速運(yùn)動(dòng)的太空飛船上的觀察者（ ）
A．測(cè)得照到前壁的光速度小于cB．觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快
C．測(cè)得教室的長(zhǎng)度大于10mD．觀察到光先到達(dá)后壁
【答案】B
【詳解】AD．根據(jù)光速不變?cè)?，測(cè)得照到前壁的光速等于c，觀察到光同時(shí)到達(dá)前壁和后壁，A錯(cuò)誤；
C．根據(jù)相對(duì)論原理，測(cè)得教室的長(zhǎng)度小于10m，C錯(cuò)誤；
B．根據(jù)相對(duì)論原理，觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快，B正確。
故選B。
9．如圖所示，兩艘飛船A，B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為（接近光速）。地面上測(cè)得它們相距為，根據(jù)相對(duì)論時(shí)空觀，則A測(cè)得兩飛船間的距離（ ）
A．大于B．等于C．小于D．與無(wú)關(guān)
【答案】A
【詳解】根據(jù)，L0為在相對(duì)靜止參考系中的長(zhǎng)度，L為在相對(duì)運(yùn)動(dòng)參考系中的長(zhǎng)度，地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，是以高速飛船為參考系，而A測(cè)得的長(zhǎng)度為以靜止參考系的長(zhǎng)度，大于L。
故選A。
10．如下圖所示，慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的立方體，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察該立方體的形狀是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【詳解】根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)可知，沿x軸方向正方形邊長(zhǎng)縮短，沿y軸方向正方形邊長(zhǎng)不變。
故選D。
比較項(xiàng)目
牛頓力學(xué)時(shí)空觀
相對(duì)論時(shí)空觀
同時(shí)
絕對(duì)性
相對(duì)性
長(zhǎng)度
絕對(duì)性
相對(duì)性
光速
可變(遵循經(jīng)典速度變換規(guī)律)
不變
物理規(guī)律
－
在不同慣性參考系中其形式相同
研究方法
的代表
伽利略的“自然數(shù)學(xué)法”和牛頓的“歸納演繹法”推動(dòng)了物理、數(shù)學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展
主要成就
天體力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等得到了廣泛的應(yīng)用
18世紀(jì)60年代，力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用，引發(fā)了第一次工業(yè)革命
動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等是航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ)

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高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)電子課本

5 相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

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