一、相對論時空觀
1.19世紀(jì)，英國物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在，并證明電磁波的傳播速度等于光速c.
2.1887年邁克耳孫—莫雷實驗以及其他一些實驗表明：在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的！這與牛頓力學(xué)中不同參考系之間的速度變換關(guān)系不符(填“相符”或“不符”).
3.愛因斯坦假設(shè)：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的.
4.時間延緩效應(yīng)
(1)如果相對于地面以v運動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運動的物體完成某個動作的時間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在同一地點完成這個動作的時間間隔為Δt，那么兩者之間的關(guān)系是Δt＝eq \f(Δτ,\r(1－?\f(v,c)?2)).
(2)Δt與Δτ的關(guān)系總有Δt＞Δτ，即物理過程的快慢(時間進程)與運動狀態(tài)有關(guān).(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)
5.長度收縮效應(yīng)：
(1)如果與桿相對靜止的人測得桿長是l0，沿著桿的方向，以v相對桿運動的人測得桿長是l，那么兩者之間的關(guān)系是l＝l0eq \r(1－?\f(v,c)?2).
(2)l與l0的關(guān)系總有l(wèi)＜l0，即運動物體的長度(空間距離)跟物體的運動狀態(tài)有關(guān).(填“無關(guān)”或“有關(guān)”)
二、牛頓力學(xué)的成就與局限性
1.牛頓力學(xué)的成就：牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬有引力定律的建立與應(yīng)用更是確立了人們對牛頓力學(xué)的尊敬.
2.牛頓力學(xué)局限性：牛頓力學(xué)的適用范圍是低速(填“高速”或“低速”)運動的宏觀(填“宏觀”或“微觀”)物體.
(1)當(dāng)物體以接近光速運動時，有些與牛頓力學(xué)的結(jié)論不相同.
(2)電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運動不能用牛頓力學(xué)來說明.
3.牛頓力學(xué)不會被新的科學(xué)成就所否定，當(dāng)物體運動的速度遠(yuǎn)小于光速c時，相對論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別.
技巧點撥
一、相對論時空觀
1.低速與高速
(1)低速：通常所見物體的運動，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體皆為低速運動物體.
(2)高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速.
2.相對論的兩個效應(yīng)
(1)時間延緩效應(yīng)：運動時鐘會變慢，即Δt＝eq \f(Δτ,\r(1－?\f(v,c)?2)).
(2)長度收縮效應(yīng)：運動長度會收縮，即l＝l0eq \r(1－?\f(v,c)?2).
3.對于低速運動的物體，相對論效應(yīng)可以忽略不計，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理；對于高速運動問題，經(jīng)典力學(xué)不再適用，需要用相對論知識來處理.
二、牛頓力學(xué)的成就與局限性
1.經(jīng)典力學(xué)的成就
(1)經(jīng)典力學(xué)體系是時代的產(chǎn)物，是現(xiàn)代機械、土木建筑、交通運輸以至航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ).
(2)經(jīng)典力學(xué)的思想方法對藝術(shù)、政治、哲學(xué)等社會科學(xué)領(lǐng)域也有巨大影響.
2.經(jīng)典力學(xué)的局限性及適用范圍
(1)經(jīng)典力學(xué)適用于低速運動的物體，相對論闡述物體在以接近光速運動時所遵循的規(guī)律.
(2)經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀世界；量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運動規(guī)律.
3.相對論和量子力學(xué)沒有否定經(jīng)典力學(xué)
(1)當(dāng)物體的運動速度遠(yuǎn)小于光速時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別；
(2)當(dāng)另一個重要常量即“普朗克常量”可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別.
(3)相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形
例題精練
1．（2021春?溫州期中）在下列運動中，牛頓運動定律可能不適用的是（ ）
A．電子繞原子核運動
B．籃球被投出后在空中飛行
C．超音速飛機在高空飛行
D．地球繞太陽運動
【分析】根據(jù)牛頓運動定律的適用范圍：（1）只適用于低速運動的物體（與光速比速度較低）；（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子；（3）參照系應(yīng)為慣性系，即可求解．
【解答】解：A、牛頓第二定律不適用于微觀原子，故A不適用；
BCD、都是宏觀低速運動的物體（遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于光速），牛頓運動定律都適用，故BCD均適用。
本題選擇不適用的，
故選：A。
【點評】本題主要考查了牛頓運動定律的適用范圍，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．
2．（2021春?常熟市期中）如圖所示，慣性系S中有一邊長為1的立方體，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察，則該立方體的形狀是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】根據(jù)愛因斯坦相對論可知，沿著運動方向的距離會變短可分析得出答案。
【解答】解：根據(jù)相對論效應(yīng)可知，沿x軸方向正方體邊長縮短，而沿y軸方向正方形邊長沒有改變，則其形狀變成長方體，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
【點評】本題考查愛因斯坦相對論，考查知識點有針對性，重點突出，充分考查了學(xué)生掌握知識與應(yīng)用知識的能力。
隨堂練習(xí)
1．（2020秋?如皋市期末）下列說法正確的是（ ）
A．牛頓是國際單位制中的基本單位
B．研究原子核結(jié)構(gòu)時，因原子核很小，可把原子核看作質(zhì)點
C．在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是減輕輪緣與軌道間的側(cè)向擠壓
D．“和諧號”動車組高速行駛時，在地面上測得的其車廂長度明顯變短
【分析】在國際單位制中力學(xué)有三個基本單位：m、kg、s；根據(jù)物體看作質(zhì)點的條件判斷；根據(jù)向心力的來源分析；根據(jù)長度的相對性原理分析。
【解答】解：A、在國際單位制中力學(xué)有三個基本單位：m、kg、s，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可知力的單位為：1N＝1kg?m/s2，可知牛頓為國際單位制中的導(dǎo)出單位，故A錯誤；
B、在研究原子核結(jié)構(gòu)時，雖然原子核很小，但原子核的形狀與大小不能忽略不計，否則就沒有“結(jié)構(gòu)”，所以不能可把原子核看作質(zhì)點，故B錯誤；
C、火車拐彎時做圓周運動，靠重力和支持力的合力提供向心力，彎道處設(shè)計成外軌高內(nèi)軌低，目的是減輕輪緣與軌道間的側(cè)向擠壓，故C正確；
D、“和諧號”動車組高速行駛時，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速，則不會出現(xiàn)沿車廂長度明顯變短的現(xiàn)象，故D錯誤。
故選：C。
【點評】該題考查單位制、向心力的應(yīng)用以及長度的相對性等知識點的內(nèi)容，涉及的知識點較多，做好這一類的題目要靠平時的積累。
2．（2020春?海淀區(qū)校級期末）一張正方形宣傳畫，邊長為5m，平行貼于鐵路旁的廣告牌上，如圖所示。假設(shè)一高速列車以0.6c速度駛過，在司機看來，宣傳畫是（ ）
A．長4m、高5m的長方形B．長6.25m、高5m的長方形
C．4m×4m的正方形D．長5m、高4m的長方形
【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮．在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應(yīng)，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點．
根據(jù)相對論效應(yīng)l＝，判斷宣傳畫的長度變化．
【解答】解：一張正方形宣傳畫，邊長為5m，平行地貼于鐵路旁邊的墻上，一超高速列車以0.6c的速度接近此宣傳畫，
根據(jù)相對論效應(yīng)l＝＝
司機測量時宣傳畫的長度變成4m，即圖形是長為4m，
豎直方向無尺縮現(xiàn)象，故高度不變，高5m的，故A正確，BCD錯誤
故選：A。
【點評】此題只要理解尺縮效應(yīng)，理解尺縮效應(yīng)是在沿速度的方向上就可以正確得出答案，
3．（2020春?宿遷月考）如圖所示，a、b、c為三個完全相同的時鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且vb＜vc，則地面的觀察者認(rèn)為走得最慢的鐘為（ ）
A．a(chǎn)B．bC．cD．無法確定
【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮。可以通俗的理解為：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了； 在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應(yīng)，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點。
【解答】解：根據(jù)公式△t＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，a放在地面上，在地面上的人看來，a鐘沒有變化。
b、c兩鐘放在兩個火箭上，根據(jù)愛因斯坦相對論可知，b、c變慢，由于υb＜υc，c鐘比b鐘更慢，所以a鐘最快，c鐘最慢，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
【點評】記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵，掌握時間的相對性的公式即可。
4．（2020春?鄭州月考）如圖所示，假設(shè)一根10cm長的梭鏢以接近光速穿過一根10cm長靜止的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子情況的是（ ）
A．靜止的觀察者看到梭鏢收縮變短，因此在某個位置，管子能完全遮住梭鏢
B．靜止的觀察者看到梭鏢變長，因此在某個位置，梭鏢從管子的兩端伸出來
C．靜止的觀察者看到兩者的收縮量相等，因此在某個位置，管子仍恰好遮住梭鏢
D．如果梭鏢和管子都以光速c相向運動，則二者的相對速度是2c
【分析】尺縮效應(yīng)：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點。
【解答】解：ABC、根據(jù)狹義相對論的尺縮效應(yīng)，梭鏢相對于靜止的觀察者高速運動，那么梭鏢收縮變短，而管子相對于靜止的觀察者是靜止的，那么管子長度不變，所以靜止的觀察者看到梭鏢收縮變短，因此在某個位置，管子能完全遮住梭鏢，故A正確，BC錯誤；
D、如果梭鏢和管子都以光速c相向運動，根據(jù)相對論的原理可知則二者的相對速度是c，故D錯誤。
故選：A。
【點評】此題考查狹義相對論的基本結(jié)論，熟記并理解它，可以解決所有關(guān)于狹義相對論的問題。
綜合練習(xí)
一．選擇題（共10小題）
1．（2021春?雨花臺區(qū)校級月考）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運動，則下列說法正確的是（ ）
A．甲、乙兩人相對速度為1.4c
B．甲觀察到乙的身高變短了
C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短
D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快
【分析】根據(jù)相對論速度變換公式可求甲乙兩人相對速度；因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變；根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短；根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢。
【解答】解：A、甲、乙兩人速度均相對于同一參考系，現(xiàn)以甲為參考系，則原參考系相對于甲以0.6c的速度向右運動，乙相對于原參考系以0.8c的速度向右運動，則甲、乙的相對速度v＝，故A錯誤。
B、因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變，故B錯誤。
C、根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短，故C正確。
D、根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了狹義相對論的一些結(jié)論，需要同學(xué)們加強理解，加深記憶。
2．（2021春?玄武區(qū)校級月考）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2。地面上的觀察者認(rèn)為走得最快的時鐘是（ ）
A．A時鐘B．B時鐘C．C時鐘D．無法確定
【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮．
可以通俗的理解為：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了；
在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應(yīng)，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點．
【解答】解：根據(jù)公式△t＝ 可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，C時鐘相對于觀察者的速度最大，所以C走的最慢．地面上的鐘A的速度v＝0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快，故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
【點評】記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵，掌握時間的相對性的公式是解決本題的關(guān)鍵。
3．（2019秋?閔行區(qū)期末）牛頓運動定律適用于（ ）
A．宏觀物體的高速運動B．宏觀物體的低速運動
C．微觀粒子的高速運動D．微觀粒子的低速運動
【分析】根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的局限性分析，經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，在宏觀、低速的條件下適用。
【解答】解：經(jīng)典力學(xué)具有局限性，經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，牛頓運動定律只適用于宏觀物體的低速運動，微觀粒子的運動不適用，高速運動也不適用，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
【點評】本題考查了牛頓運動定律的局限性，牢記內(nèi)容即可求解，難度不大。
4．（2019秋?正安縣校級月考）廣東省虎門大橋全長近15km，在500m高空有一架與大橋平行勻速飛行的飛機，飛機上人員看到大橋的長度將是（ ）
A．大于15km
B．等于15km
C．小于15km
D．飛機飛行越快，大橋?qū)⒆兊迷介L
【分析】狹義相對論效應(yīng)有：“尺縮效應(yīng)”，“運動延時效應(yīng)”，“運動質(zhì)量變大效應(yīng)”。由此分析解答即可。
【解答】解：狹義相對論效應(yīng)有：“尺縮效應(yīng)”，在500m高空有一架與大橋平行勻速飛行的飛機，飛機上人員看到大橋的長度將是小于15km，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
【點評】本題關(guān)鍵是關(guān)鍵明確狹義相對論的基本假設(shè)和常見的相對論效應(yīng)，基礎(chǔ)問題。
5．（2018秋?綿陽期末）在地面附近有一高速飛行的宇宙飛行器，地面上的人和宇宙飛行器中的宇航員觀察到的現(xiàn)象，正確的是（ ）
A．地面上的人觀察到宇宙飛行器變短了
B．地面上的人觀察到宇宙飛行器變長了
C．宇航員觀察到宇宙飛行器內(nèi)的時鐘變慢了
D．宇航員觀察到宇宙飛行器內(nèi)的時鐘變快了
【分析】由相對論效應(yīng)分析飛船的時間和長度變化；當(dāng)人和飛船之間有相對運動時，人觀察到的飛船長度會變短，時間會變慢。
【解答】解：AB、根據(jù)愛因斯坦相對論可知，地面上的人觀察到飛船變短了，則A正確，B錯誤
CD、運動是相對的，飛船上的人員觀察到飛船的長度不變而時間進程也不變。故CD錯誤。
故選：A。
【點評】該題考查相對論的時間與長度的變化，解答本題要掌握相對論的基本原理，能分析時間和長度的變化?；A(chǔ)題目。
6．（2021春?豐臺區(qū)期中）下列運動中，牛頓力學(xué)規(guī)律適用的是（ ）
A．研究原子中電子的運動
B．高能粒子（速度較大）進一步加速
C．粒子接近光速的運動
D．嫦娥一號探月衛(wèi)星的運動
【分析】根據(jù)牛頓運動定律的適用范圍：（1）只適用于低速運動的物體（與光速比速度較低）；（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子；（3）參照系應(yīng)為慣性系。
【解答】解：牛頓第二定律適用于宏觀低速的物體，不適用于微觀高速的物體，故只有嫦娥一號探月衛(wèi)星的運動，牛頓力學(xué)規(guī)律是適用的，其他三適均不適用，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
【點評】本題主要考查了牛頓運動定律的適用范圍，牢記牛頓力學(xué)規(guī)律適用于宏觀低速物體即可。
7．（2021春?玄武區(qū)校級月考）下列運動中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（ ）
A．子彈的飛行
B．粒子接近光速的運動
C．人造衛(wèi)星繞地球運動
D．和諧號從南通向上海飛馳
【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論，微觀粒子運動要用量子力學(xué)．
【解答】解：子彈的飛行、和諧號的運動及人造衛(wèi)星繞地球的運動，都屬于宏觀低速，經(jīng)典力學(xué)能適用，而粒子接近光速的運動，不能適用于經(jīng)典力學(xué)，故ACD錯誤，B正確；
故選：B。
【點評】當(dāng)物體的速度接近光速時，從相對論角度來說，時間延長、空間縮短、質(zhì)量增加，不能適用于經(jīng)典力學(xué)．
8．（2020秋?嘉定區(qū)期末）經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性。當(dāng)物體以下列速度運動時，經(jīng)典力學(xué)不再適用的是（ ）
A．2.5×10﹣1m/sB．2.5×102m/s
C．2.5×105m/sD．2.5×108m/s
【分析】經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速運動的物體。
【解答】解：經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速，物體速度接近光速c＝3×108m/s時不再適用，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
【點評】解答本題的關(guān)鍵是知道經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速運動的物體。
9．（2015秋?海門市校級期中）如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v（v接近光速c）．地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離（ ）
A．大于LB．等于LC．小于LD．不能確定
【分析】根據(jù)長度的相對性即可判斷兩飛船間的距離．
【解答】解：根據(jù)相對性長度的公式：L＝，L0為在相對靜止參考系中的長度，L為在相對運動參考系中的長度。
地面上測得它們相距為L，是以地面為參考系，飛船的速度是v，二者相對是運動的；而A測得的長度是以飛船A為參考系，B相對于A是靜止的，屬于靜止參考系的長度L0，所以大于L。
故選：A。
【點評】本題考查了相對論等知識點，難度不大，是高考的熱點問題，解答該題的關(guān)鍵是理解公式L＝中各個物理量的意義．
10．（2020春?寧波期末）經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，下列情境中經(jīng)典力學(xué)不適用的是（ ）
A．小朋友坐滑梯下滑B．輪船在大海上航行
C．宇宙粒子接近光速運動D．子彈在空中高速飛行
【分析】根據(jù)牛頓運動定律的適用范圍進行分析，明確經(jīng)典力學(xué)的局限性即可正確分析求解。
【解答】解：根據(jù)牛頓運動定律的適用范圍：（1）只適用于低速運動的物體（與光速比速度較低）；（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀粒子；（3）參照系應(yīng)為慣性系，則可知經(jīng)典力學(xué)不適用的是宇宙粒子接近光速飛行；而小朋友做滑梯、輪船航行以及子彈的高速飛行均符合以上三條，經(jīng)典力學(xué)可以適用，宇宙粒子接近光速運動，故C經(jīng)典力學(xué)不適用，ABD適用；
本題選擇經(jīng)典力學(xué)不適用的，
故選：C。
【點評】本題主要考查了經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，只要記住即可，同時注意體會經(jīng)典力學(xué)的局限性。
二．多選題（共8小題）
11．（2020?江蘇一模）下列說法正確的是（ ）
A．真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的
B．質(zhì)點做簡諧運動時，若位移為負(fù)值，加速度一定為正值，速度一定也為正值
C．不同色光通過三棱鏡，頻率越大，折射率越小，偏折角度就越小
D．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來進行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點
【分析】根據(jù)光速不變原理分析A選項；
根據(jù)加速度公式分析加速度，速度方向不確定；
根據(jù)折射定律分析C選項；
根據(jù)激光亮度高、能量大的特點分析D選項。
【解答】解：A、根據(jù)光速不變原理，在狹義相對論中，無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變，故A正確；
B、質(zhì)點做簡諧運動，位移為負(fù)值時，根據(jù)加速度公式，加速度一定為正值，速度可能為負(fù)值也可能為正值，故B錯誤；
C、根據(jù)折射定律知，不同色光通過三棱鏡，光的頻率越大，折射率越大，在入射角相同的情況下偏折角度就越大，故C錯誤；
D、激光的亮度高、能量大，醫(yī)學(xué)上常用激光做“光刀”來進行手術(shù)，故D正確。
故選：AD。
【點評】本題主要是考查光速不變原理、簡諧振動、光的折射以及激光的特點等知識，牢固掌握課本的基本內(nèi)容是解答此類問題的關(guān)鍵。
12．（2019秋?元江縣校級月考）20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題；只適用于宏觀物體，不適用于微觀粒子。這說明（ ）
A．隨著認(rèn)識的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時的理論
B．人們對客觀事物的具體認(rèn)識，在廣度上是有局限性的
C．不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律
D．人們應(yīng)當(dāng)不斷擴展認(rèn)識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律
【分析】經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于高速、微觀的物體。
【解答】解：A、相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對論和量子力學(xué)在低速、宏觀條件下的特殊情形。故A錯誤；
B、人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋，說明人們對客觀事物的具體認(rèn)識，在廣度上是有局限性的。故B正確；
C、經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于高速、微觀的物體；而相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，適用于高速、微觀的物體，可以補充經(jīng)典力學(xué)的不足，說明不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律。故C正確；
D、經(jīng)典力學(xué)到相對論的發(fā)展，說明了人們應(yīng)當(dāng)不斷擴展認(rèn)識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律。故D正確。
故選：BCD。
【點評】掌握經(jīng)典力學(xué)和相對論與量子力學(xué)各自的適用范圍，明白兩者是互補的關(guān)系，并沒有相互替代的功能。
13．（2019?淮安一模）下列說法正確的是（ ）
A．受迫振動的頻率總等于振動系統(tǒng)的固有頻率
B．波長越長的電磁波越容易發(fā)生衍射
C．利用超聲波的多普勒效應(yīng)，可測量心臟血液的流速
D．宇航員在相對地面高速運動的飛船里觀測到地面上的鐘走的較快
【分析】受迫振動的頻率總等于策動力的頻率；波的波長越長，發(fā)生衍射現(xiàn)象越明顯，醫(yī)生利用超聲波的多普勒效應(yīng)可以探測病人血管中血液的流速。
宇航員在相對地面高速運動的飛船里觀測到地面上的鐘走的較慢。
【解答】解：A、受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，則A錯誤
B、電磁波的波長越長，發(fā)生衍射現(xiàn)象越明顯，則B正確
C、多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，醫(yī)生利用超聲波的多普勒效應(yīng)可以探測病人血管中血液的流速。則C正確
D、由公式：△t′＝△t宇航員在相對地面高速運動的飛船里觀測到地面上的鐘走的較慢，則D錯誤
故選：BC。
【點評】該題考查的知識點比較多，要注重對知識的理解，平時多加積累。
14．（2018秋?如皋市期末）下列說法正確的是 （ ）
A．可用超聲波被血液反射回來的發(fā)生變化的頻率測血液流速
B．單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振幅與驅(qū)動力的頻率無關(guān)
C．由于波長較短的光比波長較長的光更容易被大氣散射，故天空看起來是藍色的
D．一條運動的桿，其總長度比靜止時的長度小
【分析】彩超利用多普勒效應(yīng)原理：當(dāng)間距變小時，接收頻率高于發(fā)出頻率，當(dāng)間距變大時，接收頻率低于發(fā)出頻率；
當(dāng)驅(qū)動力的頻率與單擺的固有頻率相近時振幅大。
波長較短的藍、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射，使天空呈現(xiàn)蔚藍色
相對論公式：l＝l0，可判斷長度。
【解答】解：A、彩超利用多普勒效應(yīng)原理：當(dāng)間距變小時，接收頻率高于發(fā)出頻率，當(dāng)間距變大時，接收頻率低于發(fā)出頻率，則A正確
B、單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振幅與驅(qū)動力的頻率有關(guān)，當(dāng)驅(qū)動力的頻率與單擺的固有頻率相近時振幅大，則B錯誤
C、太陽光是由紅、澄、黃、綠、藍、靛、紫七種光組成，以紅光波長最長，紫光波長最短。波長比較長的紅光等色光透射性最大，能夠直接透過大氣中的微粒射向地面，而波長較短的藍、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射，使天空呈現(xiàn)蔚藍色，則C正確
D、由相對論公式：l＝l0，沿自身長度方向運動的桿其長度總比桿靜止時的長度小，但是若橫向運動，則長度不減小，則D錯誤
故選：AC。
【點評】考查電磁波在生活中的應(yīng)用，明確各種現(xiàn)象的原理，記住相對論公式，并要注意其條件，內(nèi)容較多要注意平時多積累。
15．（2018秋?山西期末）下列說法正確的是（ ）
A．機械波和電磁波都能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象
B．海嘯發(fā)生后尚未到達海岸邊，沿海漁民沒有反應(yīng)，但狗顯得煩噪不安，這是因為次聲波傳播速度比超聲波大
C．一質(zhì)點做簡諧運動，質(zhì)點每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同
D．光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象
E．在不同的慣性參考系中，光在真空中的速度都是不相同的
【分析】干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象；狗能接受到次聲波，但人無法接受次聲波；簡諧運動中，質(zhì)點經(jīng)過同一位置，速度不一定相同，而加速度一定相同。增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。
【解答】解：A、干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，機械波和電磁波都能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故A正確。
B、海嘯發(fā)生時，發(fā)出很強的次聲波，狗能接受到次聲波，但人無法接受次聲波，故B錯誤。
C、做簡諧運動的質(zhì)點每次通過同一位置時，位移一定，回復(fù)力與加速度一定相同；速度有兩種可能的方向，速度不一定相同，故C正確。
D、光學(xué)鏡頭表面涂上增透膜，以增強透射光的強度，是利用了光的薄膜干涉現(xiàn)象，故D正確。
E、根據(jù)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。故E錯誤。
故選：ACD。
【點評】該題考查波的幾種不同的現(xiàn)象以及光的干涉等，都屬于一些記憶性的知識點，在平時的學(xué)習(xí)中多加積累即可。
16．（2019秋?如皋市月考）下列說法正確的是（ ）
A．單縫衍射實驗中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越明顯
B．光纖通信，醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理
C．機械波傳播過程中，某質(zhì)點在一個周期內(nèi)向前移動一個波長的距離
D．地球上的人看來，接近光速運動的飛船中的時鐘變慢了
【分析】縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越不明顯；當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，且不小于臨界角，則一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象．質(zhì)點不會隨著波遷移．相對論導(dǎo)出了不同慣性系之間時間進度的關(guān)系：鐘慢效應(yīng)．可以通俗的理解為，運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了．
【解答】解：A、單縫衍射中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越不明顯，故A錯誤；
B、光纖通信，醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理，故B正確；
C、波在一個周期內(nèi)向前傳播的距離等于波長，并質(zhì)點不會隨波遷移，故C錯誤；
D、根據(jù)狹義相對論的鐘慢效應(yīng)可知，在地面上的觀測者看來，接近光速飛行的飛船中時鐘會變慢，故D正確。
故選：BD。
【點評】考查光的衍射、干涉的區(qū)別，掌握光的全反射條件，注意圓孔衍射與圓盤衍射的區(qū)別，及一切物體均放射經(jīng)外線，溫度是影響輻射的強弱因素．
17．（2018?合肥三模）（1）下列說法正確的是 （ ）（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）
A．單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)
B．機械波傳播方向上各質(zhì)點的振動周期與波源的振動周期相同
C．能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多或比波長小
D．黑洞之所以不能被看到任何光射出，是因為黑洞巨大的引力使環(huán)繞其運動的物體速度超過了光速
E．地面上的人觀測到的一高速飛行的火箭長度要比火箭上的人觀測到的要短一些
【分析】明確受迫振動的性質(zhì)，知道做受迫振動的物體其周期等于驅(qū)動力的頻率；質(zhì)點的振動周期由波源的振動周期決定；干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，當(dāng)障礙物的尺寸與波長相比差不多，或比波長小，會發(fā)生明顯的衍射；黑洞表面物體的環(huán)繞速度要大于光速；明確相對論基本內(nèi)容，知道地面上的人觀測到的一高速飛行的火箭長度要比火箭上的人觀測到的要短一些。
【解答】解：A、單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)，只與驅(qū)動力的頻率有關(guān)，故A正確；
B、機械波傳播方向上各質(zhì)點的振動周期與波源的振動周期相同，故B正確；
C、能產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多或比波長小，而波在任何條件下均可以發(fā)生衍射，故C錯誤；
D、黑洞之所以不能被看到任何光射出，是因為黑洞巨大的引力使環(huán)繞其表面運動的物體速度超過了光速，注意是表面，故D錯誤；
E、根據(jù)相對論知識可知，地面上的人觀測到的一高速飛行的火箭長度要比火箭上的人觀測到的要短一些，故E正確。
故選：ABE。
【點評】本題考查受迫振動以及機械波的傳播；要明確受迫振動的性質(zhì)，知道驅(qū)動力的頻率與固有頻率之間的關(guān)系，同時掌握波的產(chǎn)生和波長的定義。
18．（2017?南京三模）下列說法正確的是（ ）
A．物體做受迫振動時的頻率、振幅都與其固有頻率無關(guān)
B．波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點一個周期內(nèi)向前傳播的距離是一個波長
C．在接近光速離開地球的飛行器里的人認(rèn)為，地球上人的新陳代謝變慢了
D．頻率越低的聲波，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象
【分析】物體做受迫振動的頻率與其固有頻率無關(guān)，等于驅(qū)動力頻率；在一個周期內(nèi)振動在介質(zhì)中傳播的距離等于波長．波長等于在波的傳播方向上任意兩個相鄰的振動狀態(tài)完全相同的兩質(zhì)點間距．波長越長，越容易發(fā)生明顯的衍射．
【解答】解：A、物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力頻率，與其固有頻率無關(guān)；但當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于其固有周期時，振幅最大。故A錯誤；
B、根據(jù)λ＝vT，可知在波的傳播方向上，波在一個周期內(nèi)向前傳播的距離是一個波長，但質(zhì)點只在其平衡位置附近做簡諧振動，并沒有向前傳播。故B錯誤；
C、根據(jù)△t＝知，坐在高速離開地球的飛行器里的人認(rèn)為地球上的時間間隔變長，人的新陳代謝變慢了。故C正確；
D、頻率越低的聲波的波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象。故D正確
故選：CD。
【點評】對于波長，要強調(diào)兩點：一是相鄰的；二是振動情況總是相同的質(zhì)點間的距離．知道質(zhì)點通過的路程與振幅有直接關(guān)系，而波長沒有直接關(guān)系．
三．填空題（共5小題）
19．（2020?鹽城四模）甲乘坐速度為0.9c（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的乙，乙的飛行速度為0.5c，甲向乙發(fā)出一束光進行聯(lián)絡(luò)，則乙觀測到光速是 c （選填“c”“1.4c”或“1.9c”）；地面上的觀察者發(fā)現(xiàn)甲的手表示數(shù)比乙的手表示數(shù)變化 慢了 （選填“慢了”“快了”或“相同”）。
【分析】光速不變原理：在狹義相對論中，無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變；根據(jù)愛因斯坦相對論觀點得：t＝判斷即可。
【解答】解：根據(jù)愛因斯坦相對論，在任何參考系中，光速不變，即光速不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。所以乙觀測到該光束的傳播速度為c；根據(jù)愛因斯坦相對論觀點得：t＝，可知：t＞t0，即地面上的觀察者發(fā)現(xiàn)甲的手表示數(shù)比乙的手表示數(shù)變化慢了。
故答案為：c；慢了。
【點評】本題考查了光速不變原理和愛因斯坦相對論時空觀，知道運動的時鐘變慢。
20．（2020?廣陵區(qū)校級模擬）我們想象這樣一幅圖景：一列火車以接近光速從觀察者身邊飛馳而過，火車?yán)锏挠^察者看到沿鐵路電線桿距離 變小 （填“變大”、“變小”、“不變”），而地面上的觀察者看到火車車窗的高度 不變 （填“變大”、“變小”、“不變”）．
【分析】本題關(guān)鍵是知道狹義相對論的一個重要效應(yīng)﹣﹣尺縮效應(yīng)：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短．
【解答】解：一列火車以接近光速從觀察者身邊飛馳而過，根據(jù)相對論尺縮效應(yīng)可知：火車?yán)锏挠^察者看到沿鐵路電線桿距離變小；
同時，根據(jù)相對論尺縮效應(yīng)可知地面上的觀察者看到火車車窗長度變短，而車窗高度不變．
故答案為：變小，不變
【點評】此題考查狹義相對論的基本結(jié)論，熟記并理解它，可以解決所有關(guān)于狹義相對論的問題．
21．（2018?宿遷一模）地球與月球相距為L0，若飛船以接近光速的速度v經(jīng)過地球飛向月球，地面上的人測得飛船經(jīng)過t1時間從地球到達月球，在飛船內(nèi)宇航員測得飛船經(jīng)過t2時間從地球到達月球，則t1 ＞ （選填“＞”“＝”或“＜”）t2；在飛船內(nèi)宇航員測得地球、月球相距為L，則L ＜ （選填“＞”“＝”或“＜”）L0。
【分析】先根據(jù)長度相對性公式，判斷出在地面上和在飛船上看到的長度關(guān)系，然后再利用速度公式求解時間的大小關(guān)系。
【解答】解：根據(jù)相對論長度公式：，可知，飛船駕駛員觀測到地球、月球兩點距離小于地面上人觀測的距離，即L＜L0；
根據(jù)位移與速度的比值，則時間為：，而船駕駛員測量地球、月球兩點時間是：，所以t1＞t2。
故答案為：＞；＜
【點評】本題考查德瑪知識點是：愛因斯坦相對論效應(yīng)中，有關(guān)長度和時間的相對性公式具體應(yīng)用，關(guān)鍵是要牢記公式。
22．（2018?鹽城三模）如圖所示，寬度為l的宇宙飛船沿其長度方向以0.9c（c為真空中的光速）遠(yuǎn)離地球，地球上的人看到宇宙飛船寬度 等于 （選填“大于”“等于”或“小于”）l．飛船和地面上各有一只銫原子鐘，地球上的人觀察到 地面上鐘較快 （選填“飛船上鐘較快”“地面上鐘較快”或“兩只鐘一樣快”）。
【分析】根據(jù)相對論效應(yīng)中的尺縮效應(yīng)判斷地球上觀察到宇宙飛船的尺寸變化情況。根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，運動具有延時效應(yīng)。
【解答】解：根據(jù)愛因斯坦的相對論的尺縮效應(yīng)，看到宇宙飛船寬度的長度減小，但寬度不變；
根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，運動具有延時效應(yīng)，故參考系高速運動的物體上的時間進程變慢，地面上鐘較快。
故答案為：等于 地面上鐘較快
【點評】本題關(guān)鍵是明確相對論的尺縮效應(yīng)和延時效應(yīng)，注意沿著運動方向觀察到的長度減小，垂直速度方向觀察到的長度不變。
23．（2018?江蘇一模）一列長為L的列車以速度0.5c相對地面運動，地面上的人測得該列車的長度為L′．則L′ ＜ L（填“＞”、“＜”或“＝”）。地面上的人測得，列車上的時鐘比地面上的時鐘要 慢 （填“快”或“慢”）。
【分析】根據(jù)相對論效應(yīng)：尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)分析即可。
【解答】解：列車以速度0.5c相對地面運動，地面上的人測得該列車的長度為L′，根據(jù)相對論尺縮效應(yīng)知，L′＜L．根據(jù)鐘慢效應(yīng)，知地面上的人測得，列車上的時鐘比地面上的時鐘要慢。
故答案為：＜，慢。
【點評】解決本題的關(guān)鍵是理解并掌握相對論的兩個效應(yīng)：尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)，并能用來分析具體問題。
四．計算題（共2小題）
24．如圖所示為示波管示意圖，電子的加速電壓U＝104V，打在熒屏上電子的位置確定在0.1mm范圍內(nèi)，可以認(rèn)為令人滿意，則電子的速度是否可以完全確定？是否可以用經(jīng)典力學(xué)來處理？（電子的質(zhì)量m＝9.1×10﹣31kg）
【分析】不確定性原理表明，粒子的位置與動量不可同時被確定，位置的不確定性與動量的不確定性遵守不等式：△x△p≥。
【解答】解：不確定性原理表明，粒子的位置與動量不可同時被確定，位置的不確定性與動量的不確定性遵守不等式：△x△p≥．打在熒屏上電子的位置確定在0.1mm范圍內(nèi)，位置具有不確定性，則動量具有確定性，即電子的速度可以完全確定，根據(jù)動能定理分析可知，eU＝，可以用經(jīng)典力學(xué)來處理。
答：電子的速度可以完全確定，可以用經(jīng)典力學(xué)來處理。
【點評】本題考查了不確定性關(guān)系，解題的關(guān)鍵是對不確定性關(guān)系的理解，不確定性原理表明，粒子的位置與動量不可同時被確定。
25．如圖所示，A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度vB和vC朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且vB＜vC．地面上的觀察者認(rèn)為哪個時鐘走得最慢？哪個時鐘走得最快？
【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮．可以通俗的理解為：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了； 在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應(yīng)，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點．
【解答】解：如題圖所示，地面上的觀察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因為它相對于觀察者的速度最大．根據(jù)公式△t＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，所以C走的最慢．
地面上的鐘A的速度v＝0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快．
答：時鐘C走得最慢，地面上的鐘A走得最快．
【點評】記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵，掌握時間的相對性的公式即可．

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5 相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性

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