第七章第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性—2020-2021【新教材】人教版高中物理必修第二册
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2020-2021学年人教版物理必修二新教材课件：7-5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
§7.5 相对论时空观与 牛顿力学的局限性
教学目标
1、了解经典力学的发展历程和伟大成就 2、认识经典力学的局限性和使用范围 3、初步了解微观和高速世界中的奇妙现象 4、了解相对论、量子论的建立对人类深入认识 客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的 作用
教学重点、难点
1、认识经典力学的局限性和使用范围 2、初步了解微观和高速世界中的奇妙现象 3、知道相对论、量子论
如果有一支静止时长30 m的火箭，以光速的二 分之一的速度从观察者的身边掠过，以下说法
中正确的是 ( BD )
A．地面上的观察者测得的火箭长为30 m B．地面上的观察者测得的火箭长小于30 m C．地面上的观察者测得的火箭长大于30 m D．火箭上的观察者测得的火箭长为30 m
一、经典力学的发展过程及伟大成就
经典力学
经典物理学体系：经典力学，热学、声 学、光学、电磁学
伽利略
发现： 惯性定律、 自由落体规律、 力学相对性原理
经典力学
儿
第一次比较完整 表述了惯性定律
解决了完全弹性 碰撞问题
发现了行星运 动规律
经典力学
牛顿创立了完整 的经典力学
经典力学之父
天体力学 生物力学 地质力学 磁流体力学 热弹性力学 等离子体动力学 化学流体动力学
伦琴发现X射线 汤姆生发现电子 贝克勒耳发现 天然放射线
宏观领域
微观世界
普朗克 创立 量子力学
经典物理对物理学思想和科学方法作了重 点总结，它只适用于宏观低速的物体；
相对论和量子论则适用于微观高速粒子的 运动。
因此，相对论和量子力学的建立,并不是对 经典力学的否定。
检测题
有关科学家和涉及的事实，正确
的说法是 ( A C )
教学目标
1、了解经典力学的发展历程和伟大成就 2、认识经典力学的局限性和使用范围 3、初步了解微观和高速世界中的奇妙现象 4、了解相对论、量子论的建立对人类深入认识 客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的 作用
教学重点、难点
1、认识经典力学的局限性和使用范围 2、初步了解微观和高速世界中的奇妙现象 3、知道相对论、量子论
如果有一支静止时长30 m的火箭，以光速的二 分之一的速度从观察者的身边掠过，以下说法
中正确的是 ( BD )
A．地面上的观察者测得的火箭长为30 m B．地面上的观察者测得的火箭长小于30 m C．地面上的观察者测得的火箭长大于30 m D．火箭上的观察者测得的火箭长为30 m
一、经典力学的发展过程及伟大成就
经典力学
经典物理学体系：经典力学，热学、声 学、光学、电磁学
伽利略
发现： 惯性定律、 自由落体规律、 力学相对性原理
经典力学
儿
第一次比较完整 表述了惯性定律
解决了完全弹性 碰撞问题
发现了行星运 动规律
经典力学
牛顿创立了完整 的经典力学
经典力学之父
天体力学 生物力学 地质力学 磁流体力学 热弹性力学 等离子体动力学 化学流体动力学
伦琴发现X射线 汤姆生发现电子 贝克勒耳发现 天然放射线
宏观领域
微观世界
普朗克 创立 量子力学
经典物理对物理学思想和科学方法作了重 点总结，它只适用于宏观低速的物体；
相对论和量子论则适用于微观高速粒子的 运动。
因此，相对论和量子力学的建立,并不是对 经典力学的否定。
检测题
有关科学家和涉及的事实，正确
的说法是 ( A C )
相对论时空观与牛顿力学的局限性【新教材】人教版高中物理必修第二册
三、牛顿力学与相对论以及与量子力学的关系
1．牛顿力学与相对论的关系：当物体的运动速 度远小于光速c时(c=3×10m/s)，相对论物理学与 牛顿力学的结论没有区别。
2．牛顿力学与量子力学的关系：当另一个重要 常数即普朗克常量h可以忽略不计时(h=6．63×1034J·s)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别。
答案: ABC
谢谢观看！
C．若v＝0.5c，火箭上的观察者认为地面上的时钟 走得快
D．若v＝0.5c，地面上的观察者认为火箭上的时钟 走得慢
答案：AD
[变式训练1-2]若一列火车在以接近光速的 速度高速行驶，车上的人用望远镜来观察地面 上的一只排球，如果观察得很清晰，则观察结 果是( )
A．像一只乒乓球(球体变小) B．像一只篮球(球体变大) C．像一只橄榄球(竖直放置) D．像一只橄榄球(水平放置)
第七章 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
问题导入
设想人类可以利用飞船以0.2c 的速度进行 星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一 束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速 度是多少？
知识梳理
一、相对论时空观
1．爱因斯坦两个假设：
(1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形 式都是相同的;
答案: C
任务二：牛顿力学的局限性
[例2]关于经典力学、爱因斯坦假设和量子力 学，下列说法中正确的是( )
A．爱因斯坦假设和经典力学是相互对立、互 不相容的两种理论
B．经典力学包含于相对论之中，经典力学是 相对论的特例
C．经典力学只适用于宏观物体的运动，量子 力学只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
答案：100 km 80 km
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
2.狭义相对论的几个结论 ①同时的相对性：沿运动方向靠前的事件先发生
②长度的相对性（尺缩效应）
l l0
1
v2 c2
③时间间隔的相对性（时间延缓效应） t
④质速关系
m m0
1
v c
2 2
1
v2 c2
⑤质能关系 E mc2
三 广义相对论简介
1.广义相对性论的基本原理 1）广义相对性原理： 在任何参考系中，物理规律都是相同的。 2）等效原理：
狭义相对论
质量随速度的变大而变大 m
m0
1
v2 c2
位移、时间的测量在不同的参考系中是不同的
子弹是否同时击中车的前后壁？
车上的人观察结果： 车下的人观察结果：
同时击中 不是同时击中
2)牛顿力学不能解释微观粒子的运动规律 量子力学可以解释微观粒子的波粒二象性
3)爱因斯坦的广义相对论说明在强引力的作用下，牛顿的引 力理论不在适用
牛顿力学的局限性和相对论的初步
一 牛顿力学的局限性
牛顿运动定律
1. 牛顿力学的成就
万有引力定律
牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律
牛顿力学在宏观、低速、弱引力的广阔领域取得了 巨大成就。
2. 牛顿力学的局限性
1)狭义相对论得出了一些与牛顿力学不同的结论
牛顿力学
质量不变 位移、时间的测量与参考系无关
一个不受引力作用 的加速系统跟一个受引 力作相对性论的几个观测结果 1）光线在引力场中偏转，而不是沿直线传播。
2）在引力作用下光波发生红移。
广义相对论证明，引力势低的地方固有时间的流逝速度慢。 也就是说离天体越近，时间越慢。这样，天体表面原子发出的光 周期变长，由于光速不变，相应的频率变小，在光谱中向红光方 向移动，称为引力红移。宇宙中有很多致密的天体，可以测量它 们发出的光的频率，并与地球的相应原子发出的光作比较，发现 红移量与相对论预言一致。
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性课件—人教版高中物理必修第二册
同时的相对性
火车系：光同时到达前璧和后壁. 地面系：光先到达后壁，后到达前壁.
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
例题 宇宙射线与大气相互作用能产生π介子， 介子会发生衰变而放出μ子。μ子的速度 v=0.99c。已知静止μ子的平均寿命t0为3.0μs. 在地面系看来，平均寿命是多少？
解 在地面系，平均寿命为
t
t0
21.3μs
1 (0.99c)2 / c2
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
美国科学家迈克尔孙和莫雷通过实验
证明电磁波相对于以太的速率为c的假设是
错误的.实验发现：在不同的惯性系中，光
的传播速度相同.
M2
2l
S*
半透镜
1
Ol
12
以太风
M1
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
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7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
“绝对的、真实的和数学的时间， 按其固有的特性而均匀地流逝，与一切外 在事物无关，又名绵延；相对的、表观的 和通常的时间，是可感知和外在的对运动 之延续之度量，它常常用来代替真实的时 间,如一小时，一天，一个月，一年。”
火车系：光同时到达前璧和后壁. 地面系：光先到达后壁，后到达前壁.
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
例题 宇宙射线与大气相互作用能产生π介子， 介子会发生衰变而放出μ子。μ子的速度 v=0.99c。已知静止μ子的平均寿命t0为3.0μs. 在地面系看来，平均寿命是多少？
解 在地面系，平均寿命为
t
t0
21.3μs
1 (0.99c)2 / c2
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
美国科学家迈克尔孙和莫雷通过实验
证明电磁波相对于以太的速率为c的假设是
错误的.实验发现：在不同的惯性系中，光
的传播速度相同.
M2
2l
S*
半透镜
1
Ol
12
以太风
M1
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性课件 —2020- 2021学 年【新 教材】 人教版 （2019 ）高中 物理必 修第二 册
“绝对的、真实的和数学的时间， 按其固有的特性而均匀地流逝，与一切外 在事物无关，又名绵延；相对的、表观的 和通常的时间，是可感知和外在的对运动 之延续之度量，它常常用来代替真实的时 间,如一小时，一天，一个月，一年。”
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性—新教材人教版高中物理必修二导学课件
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
7 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
长度收缩效应
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误 的打“×”).
1.仔细分析两个观点的表达式,思考什么情况下速度引起的 相对论效应比较明显. 答案:物体在高速(接近光速)运动时,相对论效应比较明显, 不可以忽略;低速运动时不明显,可以忽略.
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
2.你能举例说出牛顿力学不能解释哪些现象吗?
答案:当物体以接近光速运动时所遵循的规律与牛顿力学 结论不相符;微观粒子的运动规律在很多情况下不能用牛 顿力学说明.
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—202 0-2021 新教材 人教版 （2019 ）高中 物理必 修二导 学课件
3.如何理解相对论和量子力学与牛顿力学的关系? 答案:当物体的运动速度远小于光速c时,相对论物理学与 牛顿力学的结论没有区别;当另一个重要常数即普朗克常 量h可以忽略不计时,量子力学和牛顿力学的结论没有区 别.相对论和量子力学都没有否定牛顿力学,只是认为牛顿 力学是在一定条件下的特殊情形.
2020-2021学年高中物理人教版(2019)必修二课件： 相对论时空观与牛顿力学的局限性
通过了解时间延缓效应和长度收缩效应，解决相对 论相关问题
了解狭义相对论的两个基本假设，感受人类对客观 世界不断探究的精神和情感
• 一、相对论时空观
1、在不同的参考系中，光的传播速度都是（一样的）。
2、相对论的两个基本假设：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。
解题思路：经典力学完全适用于宏观、低速运动的物体,宏观物体是相 对于微观粒子而言的,故A正确；经典力学取得了巨大的成就,但它也具 有一定的局限性,并不是普遍适用的,故B错误;在微观高速情况下,要用 量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现, 就否定了经典力学,经典力学仍然是正确的,不会过时,也不会失去价值, 故C、D错误。
高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的 速度称为高速。
【典例三】
• 3、关于经典力学,下列说法正确的是( ) A.经典力学完全适用于宏观、低速运动 B.经典力学取得了巨大成就,是普遍适用的 C.随着物理学的发展,经典力学将逐渐成为过时的理论 D.由于相对论、量子力学的提出,经典力学已经失去了它的应用价值
• 答案：AD
• 2、 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。下列说法正确的 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.人们应当不断扩展认识,在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规 律
时间延缓效应和长度收缩效应
• 1、时间延缓效应 假设一列火车沿平直轨道飞快
了解狭义相对论的两个基本假设，感受人类对客观 世界不断探究的精神和情感
• 一、相对论时空观
1、在不同的参考系中，光的传播速度都是（一样的）。
2、相对论的两个基本假设：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。
解题思路：经典力学完全适用于宏观、低速运动的物体,宏观物体是相 对于微观粒子而言的,故A正确；经典力学取得了巨大的成就,但它也具 有一定的局限性,并不是普遍适用的,故B错误;在微观高速情况下,要用 量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现, 就否定了经典力学,经典力学仍然是正确的,不会过时,也不会失去价值, 故C、D错误。
高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的 速度称为高速。
【典例三】
• 3、关于经典力学,下列说法正确的是( ) A.经典力学完全适用于宏观、低速运动 B.经典力学取得了巨大成就,是普遍适用的 C.随着物理学的发展,经典力学将逐渐成为过时的理论 D.由于相对论、量子力学的提出,经典力学已经失去了它的应用价值
• 答案：AD
• 2、 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。下列说法正确的 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.人们应当不断扩展认识,在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规 律
时间延缓效应和长度收缩效应
• 1、时间延缓效应 假设一列火车沿平直轨道飞快
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
5相对论时空观与牛顿力学的局限性
核心目标
1.知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。知道相对论、量子论有助于人类认识高速、微观领域。
2.知道爱因斯坦狭义相对论的基本假设，知道长度相对性和时间间隔相对性的表达式。
【阅读+理解】提前学知识要点
问题
设想人类可以利用飞船以 0.2c 的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？
由于1－ < 1，所以总有l < l0，此种情况称为长度收缩效应。
（1）式和（2）式表明：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。
这个结论具有革命性的意义，它所反映的时空观称作相对论时空观。要验证（1）（2）两式是否正确，首先要找到高速运动的物体。科学家发现µ子以 0.99 c 甚至更高的速度飞行。根 据经典理论可计算每秒到达地球的µ子数，这个数值小于实际观察到的µ子数。观察到的现象与经典理论产生了矛盾。
对于车下的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的，在闪光飞向两壁 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。他观测到的结果应该是 ：闪光先到达后壁，后到达前壁（图乙）。因此，这两个事件不是同时发 生的。
在爱因斯坦两个假设的基础上，经过严格的数学推导，可以得到下述结果。
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Δt＝ （1）
由于 1－ < 1，所以总有Δt >Δτ，此种情况称 为时间延缓效应。
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l ＝ l0 （2）
核心目标
1.知道牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。知道相对论、量子论有助于人类认识高速、微观领域。
2.知道爱因斯坦狭义相对论的基本假设，知道长度相对性和时间间隔相对性的表达式。
【阅读+理解】提前学知识要点
问题
设想人类可以利用飞船以 0.2c 的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？
由于1－ < 1，所以总有l < l0，此种情况称为长度收缩效应。
（1）式和（2）式表明：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。
这个结论具有革命性的意义，它所反映的时空观称作相对论时空观。要验证（1）（2）两式是否正确，首先要找到高速运动的物体。科学家发现µ子以 0.99 c 甚至更高的速度飞行。根 据经典理论可计算每秒到达地球的µ子数，这个数值小于实际观察到的µ子数。观察到的现象与经典理论产生了矛盾。
对于车下的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的，在闪光飞向两壁 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。他观测到的结果应该是 ：闪光先到达后壁，后到达前壁（图乙）。因此，这两个事件不是同时发 生的。
在爱因斯坦两个假设的基础上，经过严格的数学推导，可以得到下述结果。
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Δt＝ （1）
由于 1－ < 1，所以总有Δt >Δτ，此种情况称 为时间延缓效应。
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l ＝ l0 （2）
相对论时空观与牛顿力学的局限性
到了车厢的前壁和后壁。
（1）车上的观察者以车厢为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？（1）车下的观察者来说，以地面为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？甲参考答案：（1）如图甲所示：因为车厢是个惯性系，闪光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁。
根据爱因斯坦的假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，所以他以地面为参考系，闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的。
在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即：闪光先到达后壁，后到达前壁因此，这两个事件不是同时发生的。
3、时间延缓效应如果相当于地面以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，则由于1－<1，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。
4、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由于1－<1，所以总有l <l 0，此种情况称为长度收缩效应。
（1）式和（2）式表明：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。
这个结论具有革命性的意义，它所反映的时空观称作相对论时空观。
爱尔兰物理学家佛兹杰拉德提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。
爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
思考与讨论：已知µ子低速运动时的平均寿命是3.0µs 。
当µ子以0.99c 的速度飞行，若选择µ子为参考系，此时µ子的平均寿命是多少？对于地面上的观测者来说，平均寿命又是多少？2)cv (2)c v (相对于光速而言，低速运动即可近似认为速度为0，即若选择与µ子一起运动的某一物体为参考系，此时µ子的平均寿命是3.0µs。
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仁远乎哉？我欲仁，斯仁至矣——《论语·述而》 管你信不信，原本花心的人到最后最痴情，原本专一的人到最后最绝情。 与其说是别人让你痛苦，不如说自己的修养不够。 知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——《论语·雍也》 福报不够的人，就会常常听到是非；福报够的人，从来就没听到过是非。 活在忙与闲的两种境界里，才能够俯仰自得，享受生活的乐趣，成就人生的意义。 别人能做到的事，自己也可以做到。 教师的威信首先建立在责任心上。——马卡连柯 天下之事常成于困约，而败于奢靡。——陆游 浪费生命是做人的最大悲剧。 树立必信的信念，不要轻易说“我不行”。志在成功，你才能成功。 人生没有十全十美，如果你发现错了。重新再来，别人不原谅你，你可以自己原谅自己。千万不要用一个错误去掩盖另一个错误。 对于人来说，白癜风康复报告问心无愧是最舒服的枕头重在实干。 随缘不是得过且过因循苟且，而是尽人事听天命。 有的时候一句古诗要比一个外语单词有用的多。 既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 教育者应当深刻了解正在成长的人的心灵……只有在自己整个教育生涯中不断地研究学生的心理，加深自己的心理学知识，才能够成为教育工 作的真正的能手。——苏霍姆林斯基 友谊的主要效用之一就在于使人心中的愤懑抑郁得以宣泄弛放。……对一个真正的朋友，你可以传达你的忧愁欢悦恐惧希望疑忌谏诤，以及任 何压在你身上的事情。——培根 千万人的失败，都有是失败在做事不彻底，往往做到离成功只差一步就终止不做了。 勤奋是学习的枝叶，当然很苦，智慧是学习的花朵，当然香郁。
解析
因为人是垂直于速度方向站立的，身高方向上没有尺缩效应，即甲、乙观察到对方的身高不变，故 A、B错误；根据相对论的时间延缓效应，可知乙观察到甲动作变慢，故C错误；根据爱因斯坦光速 不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确．
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
题型2 对同时的理解
解析
根据狭义相对论可知，飞船相对该考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为该考生考完这场
考试所用的时间
，可知飞船上的观察者认为该考生考完这场考试所用的时间大于100分钟，
选项A正确．
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
题型5 经典力学与相对论、量子理论的关系
7．[广西南宁三中2018高一下期末]以下说法正确的是( ) A．大到天体，小到微观粒子，经典力学理论均适用 B．经典力学的局限性说明经典力学的理论是错误的 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
解析
经典力学适用于宏观、低速物体的运动，“墨子号”绕地球的运动属于宏观、低速的运动，故A正确 ；量子力学适用于微观、高速物体的运动，如光子的运动，而对于高速运动的光子，经典力学已经不 再适用，故B错误；量子力学可以描述光子的运动规律，而且量子力学和经典力学的适用范围不同， 各自在自己的范围内是有价值的，故C正确，D错误．
解析
甲时钟放在地面上，在地面上的人看来，甲时钟没有变化；乙、丙两时钟放在两个火箭上，根据爱 因斯坦相对论可知，乙、丙时钟变慢，由于v乙<v丙，丙时钟比乙时钟更慢，所以甲时钟走得最快， 丙时钟走得最慢，C正确．
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
6．[广东惠州2018高一下期末]某考生现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对该考 生以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该考生考完这场考试 所用时间( A ) A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定
解析
我们现在的力学分为经典力学和量子力学，其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体 系，其适用于宏观、低速的物体的运动，在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变；在微观高 速情况下物体的运动，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就 否定了经典力学，只是说明经典力学具有局限性，但不能说经典力学是错误的，故选项C正确．
2．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，两只小鸡在车厢前端出生．则( ) A．在火车上的人看来，一只小猫先出生 B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生 C．在地面上的人看来，一只小猫先出生 D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生
解析
火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达 前后两壁，则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故A、B错误；地面上的人认为，地面是一 个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故在地面上 的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．
解析
由题图可以看出，米尺对应的长度大约为0.6 m．在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现 象，是观察者相对于米尺的运动速度太小，远小于光速的缘故．
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
题型4 对时间间隔的相对性的理解
5．甲、乙、丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上，分别 以速度v乙和v丙朝同一方向远离地球飞行，且v乙<v丙．在地面上的观察者看来( ) A．甲时钟走得最慢 B．乙时钟走得最慢 C．丙时钟走得最慢 D．甲、乙、丙时钟快慢一样
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
题型3 对长度相对性的理解
3．[辽宁沈阳东北育才学校2018高二下段考]若一列火车在以接近光速的速度高速行驶，车上的人用望 远镜来观察地面上的一只排球，如果观察得很清晰，则观察结果是( ) A．像一只乒乓球(球体变小) B．像一只篮球(球体变大) C．像一只橄榄球(竖直放置) D．像一只橄榄球(水平放置)
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相对论时空观与牛顿力学的局限性
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
题型1 对光速不变原理的理解
1．[江苏如皋2018高二下期中]如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和 0.8c(c为光速)的飞船在太空中同向运动．则下列说法中正确的是( ) A．乙观察到甲身高变高 B．甲观察到乙身高变低 C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快 D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c
解析
根据长度收缩效应可知，排球在水平方向的线度变短，在竖直方向线度不变，因此观察的结果是像 一只竖直放置的橄榄球，故C正确．
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷因斯坦的相对论时空观有关．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在
它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当米 尺和观察者的相对速度达到0.8c(c为光速)时，米尺长度大约是____0_._6__m；在日常生活中，我们无法察 觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度___远__小__于_．光速
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
刷基础
8．[山西太原2018高一下期末](多选)2017年6月16日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两 道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达“千 公里级”的量子密钥分发．下列说法正确的是( AC ) A．经典力学适用于“墨子号”绕地球运动的规律 B．经典力学适用于光子的运动规律 C．量子力学可以描述“墨子号”发出两道红光的运动规律 D．量子力学的发现说明经典力学已经失去了应用价值