7.5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性知識點(diǎn)一相對論時空觀世紀(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.年邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)以及其他一些實(shí)驗(yàn)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(yùn)動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)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(diǎn)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(jìn)程)與運(yùn)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(yùn)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(yùn)動物體的長度(空間距離)跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān).(填“無關(guān)”或“有關(guān)”)知識點(diǎn)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(yùn)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(yùn)動的宏觀(填“宏觀”或“微觀”)物體.(1)當(dāng)物體以接近光速運(yùn)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(yùn)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(yùn)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.（2023春?涪城區(qū)校級期末）如圖所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著地的；若此時飛飛同學(xué)正以接近光速的速度從木桿前面掠過，則（）A．飛飛同學(xué)看到木桿的B端比A端先落地 B．飛飛同學(xué)看到木桿的A端比B端先落地 C．飛飛同學(xué)看到木桿的兩端同時落地 D．飛飛同學(xué)看到的木桿長度比你看到的木桿長度更長【解答】解：ABC.當(dāng)飛飛同學(xué)掠過木桿時，在她看來，木桿不僅在下落，而且木桿的B端還在朝她運(yùn)動，因此，在你看來同時發(fā)生的兩個事件，在飛飛同學(xué)看來首先在B端發(fā)生，故飛飛同學(xué)看到木桿的B端比A端先落地，故A正確，BC錯誤；D.根據(jù)尺縮效應(yīng)可知，飛飛同學(xué)看到的木桿長度比你看到的木桿長度更短，故D錯誤。故選：A。（2023?徐匯區(qū)校級開學(xué)）愛因斯坦相對論告訴我們（）A．運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺伸長，運(yùn)動的物體質(zhì)量變小 B．運(yùn)動的鐘變快，運(yùn)動的尺縮短，運(yùn)動的物體質(zhì)量變大 C．運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺縮短，運(yùn)動的物體質(zhì)量變大 D．運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺伸長，運(yùn)動的物體質(zhì)量變大【解答】解：A．運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺伸長，運(yùn)動的物體質(zhì)量變小，與結(jié)論不相符，故A錯誤；B．運(yùn)動的鐘變快，運(yùn)動的尺縮短，運(yùn)動的物體質(zhì)量變大，與結(jié)論不相符，故B錯誤；C．運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺縮短，運(yùn)動的物體質(zhì)量變大，與結(jié)論相符，故C正確；D．運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺伸長，運(yùn)動的物體質(zhì)量變大，與結(jié)論不相符，故D錯誤；故選：C。（2023?徐匯區(qū)校級開學(xué)）你現(xiàn)在正在完成90分鐘的物理期中考試，假設(shè)一艘飛船相對你以的速度勻速飛過（c為真空中的光速），則飛船上的觀察者根據(jù)相對論認(rèn)為你考完這場考試所用時間（）A．大于90分鐘 B．等于90分鐘 C．小于90分鐘 D．不能確定【解答】解：根據(jù)狹義相對論可知，當(dāng)飛船以的速度相對此考生勻速飛過時，飛船上的觀察者認(rèn)為此考生考完這場考試所用的時間t，根據(jù)公式可知：t=即飛船上的觀察者會認(rèn)為此考生考完這場考試所用時間大于90分鐘。故A正確，BCD錯誤。故選：A。（2023春?番禺區(qū)期末）根據(jù)愛因斯坦提出的相對論，以下說法正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子均適用 B．物體的質(zhì)量取決于物體所含物質(zhì)的多少，質(zhì)量與速度大小無關(guān) C．一個真實(shí)的物體，其運(yùn)動速度有可能達(dá)到甚至超過真空中的光速 D．質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果都與觀測者的相對運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)【解答】解：A、經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體，對微觀粒子不適用，故A錯誤；B、根據(jù)相對論理論可知，物體的速度越大，質(zhì)量越大，故B錯誤；C、根據(jù)相對論理論可知，真空中的光速是速度的極限，一個真實(shí)的物體，其運(yùn)動速度不可能達(dá)到甚至超過真空中的光速，故C錯誤；D、根據(jù)愛因斯坦的相對論可知，質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果都是相對的，它們的測量結(jié)果都是隨物體與觀測者的相對運(yùn)動狀態(tài)而改變，故D正確。故選：D。（2023春?閔行區(qū)校級期末）下列對經(jīng)典力學(xué)的說法中，正確的是（）A．牛頓建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系 B．經(jīng)典力學(xué)適用于微觀、高速、強(qiáng)引力場情況 C．用經(jīng)典力學(xué)能解釋微觀高速粒子的某些現(xiàn)象 D．相對論和量子理論與牛頓經(jīng)典力學(xué)觀點(diǎn)完全一致【解答】解：A．牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的核心理論，建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，故A正確；BC．用經(jīng)典力學(xué)不能適用于微觀高速粒子的現(xiàn)象，適用于宏觀、低速、強(qiáng)引力場情況；故BC錯誤；D．相對論、量力理論提出了經(jīng)典力學(xué)的局限性，相對論適應(yīng)領(lǐng)域：高速運(yùn)動和量子理論適應(yīng)領(lǐng)域：黑體輻射；觀點(diǎn)完全不一致，故D錯誤。故選：A。（2023春?平頂山期末）下面說法正確的是（）A．潛艇在水下探測物體利用聲吶而不用雷達(dá)是因?yàn)殡姶挪ú荒茉谒袀鞑?B．“雷同”一詞源于“雷一發(fā)聲，萬物同時響應(yīng)”，這屬于受迫振動 C．雨后天空出現(xiàn)的七色彩虹是由于太陽光中的七色光相互干涉造成的 D．如果觀測到某恒星可見光譜線向紅光方向移動，說明該恒星正在接近我們【解答】解：A．水中聲波是能遠(yuǎn)距離傳播的能量載體，而電磁波射入水中幾米、十幾米就被衰減的消失了，因此潛艇在水下探測物體利用聲吶而不用雷達(dá)，故A錯誤；B．“雷同”一詞源于“雷一發(fā)聲，萬物同時響應(yīng)”，這屬于受迫振動，故B正確；C．雨后天空出現(xiàn)的七色彩虹是由于太陽光照到空氣中的水滴上被分為紅橙黃綠藍(lán)靛紫七種顏色的光而形成的，屬于光的折射產(chǎn)生的，故C錯誤；D．由多普勒?斐索效應(yīng)可知，如果觀測到某恒星可見光譜線向紅光方向移動，說明該恒星正在遠(yuǎn)離我們，故D錯誤。故選：B。（2023?徐匯區(qū)校級開學(xué)）關(guān)于恒星的說法正確的是（）A．極少數(shù)恒星有著和太陽相同的化學(xué)成分 B．當(dāng)恒星變?yōu)榧t色的巨星或超巨星時，就意味著這顆恒星剛剛誕生 C．恒星就是宇宙中永遠(yuǎn)存在的星星 D．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星實(shí)際上就是恒星不同年齡階段的形態(tài)【解答】解：A．絕大多數(shù)恒星都和太陽有著相同的化學(xué)成分，故A錯誤。B．恒星燃料耗盡后，其核心不會再釋放能量，核心開始收縮，但是外部開始膨脹，于是恒星就會變成一顆紅色的巨星或超巨星，故B錯誤。CD．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星實(shí)際上是恒星不同年齡階段的形態(tài)，故恒星也并非永遠(yuǎn)存在，故C錯誤，D正確。故選：D。（2023?徐匯區(qū)校級開學(xué)）我們觀測到的宇宙的圖景是（）A．宇宙當(dāng)今的圖景 B．宇宙過去的圖景 C．宇宙將來的圖景 D．一種虛擬的圖景【解答】解：人類可觀宇宙主要是可見光觀測，我們能看到的星體距我們很遠(yuǎn)（光都要走很久），所以我們看到的宇宙的圖景實(shí)際上是過去的圖景。故B正確，ACD錯誤。故選：B。（2023春?鎮(zhèn)江期末）如圖所示，在未來某年A乘坐速度為（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的B，B的飛行速度為，A向B發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則B觀測到該光束的傳播速度為（）A． B． C． D．【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(yùn)動而改變。所以B觀測到該光束的傳播速度為，所以ABD錯誤，C正確。故選：C。（2023春?連云港期末）一枚靜止時長度為L的火箭以接近光速的速度從觀察者身邊掠過，觀察者觀測到火箭的長度（）A．小于L B．大于L C．等于L D．大于或等于L【解答】解：據(jù)相對論的“動棒縮短”效應(yīng)可知，觀察者觀測到火箭的長度小于L；綜上分析，故A正確，BCD錯誤。故選：A。（2023春?漳州期末）接近光速飛離地球的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，則地球上的人觀測到地球上的鐘（）A．越走越快 B．比地球上的人觀測飛船上的鐘快 C．比地球上的人觀測飛船上的鐘慢 D．與地球上的人觀測飛船上的鐘一樣快【解答】解：A．地球自轉(zhuǎn)的速度相對于光速可以忽略不計(jì)，因此放在地球上的鐘不會發(fā)生相對論效應(yīng)，即地球上的人觀測到地球上的鐘快慢不變，故A錯誤；BCD．地球上的人以地球?yàn)閰⒖枷担J(rèn)為飛船高速運(yùn)動，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程的“時鐘變慢”效應(yīng)，地球上的人認(rèn)為飛船上的鐘比地球上的鐘慢，因此地球上的人觀測到地球上的鐘比地球上的人觀測飛船上的鐘快，故B正確，故選：B。（2023春?來賓期末）下列有關(guān)物理學(xué)的描述中，正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)在描寫世界的運(yùn)動規(guī)律時，認(rèn)為時間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動有關(guān) B．經(jīng)典力學(xué)是許多科學(xué)家經(jīng)過艱苦探索才完成的科學(xué)理論，因此沒有局限性 C．在廣義相對論中，時間、空間、物質(zhì)及運(yùn)動是緊密聯(lián)系在一起的 D．在狹義相對論中，認(rèn)為運(yùn)動時長度會收縮、時鐘會變快、質(zhì)量會變小【解答】解：A．在經(jīng)典力學(xué)中，認(rèn)為時間和空間都是獨(dú)立的，也是絕對的，故A錯誤；B．經(jīng)典力學(xué)是許多科學(xué)家經(jīng)過艱苦探索才完成的科學(xué)理論，它是從日常機(jī)械運(yùn)動中總結(jié)出來的，超出這個范圍，經(jīng)典力學(xué)不適應(yīng)，故B錯誤；C．在廣義相對論中，時間、空間、物質(zhì)及運(yùn)動是緊密聯(lián)系在一起的，故C正確；D．根據(jù)愛因斯坦的相對論可知，在狹義相對論中，當(dāng)物體在接近光速運(yùn)動時，認(rèn)為運(yùn)動時長度會收縮、時鐘會變快、質(zhì)量會變大，故D錯誤。故選：C。（2023春?浦東新區(qū)校級期末）如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長度為10m。在平行于教室高速運(yùn)動的太空飛船上的觀察者（）A．測得照到前壁的光速度小于c B．觀測到飛船上的時間進(jìn)程比教室慢 C．測得教室的長度小于10m D．觀察到光同時到達(dá)前、后壁【解答】解：AD．根據(jù)光速不變原理，不論光源與觀察者之間做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的等于c，教室相對于飛船向左運(yùn)動，則光到前壁的路程變短，光先到達(dá)前壁，故AD錯誤；BC．根據(jù)愛因斯坦的時間相對論公式Δt=Δτ根據(jù)長度相對論公式l，l＝l01-(vc)2教室的長度變短小于故選：C。（2023春?東莞市期末）愛因斯坦于1905年在德國《物理年鑒》發(fā)表了論文《論動體的電動力學(xué)》，論文首次提出狹義相對論。假設(shè)一艘太空飛船靜止時的長度為30m，它以（c為光速）的速度沿長度方向飛行越過地球，根據(jù)狹義相對論，下列說法正確的是（）A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30m B．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30m C．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c D．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c【解答】解：A、飛船上的觀測者相對于飛船是靜止的，所以飛船上的觀測者測得該飛船的長度是靜止時的長度，為30m，故A錯誤；B、飛船以的速度沿長度方向飛行越過地球，根據(jù)相對論尺縮效應(yīng)分析可知地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30m，故B正確；CD、根據(jù)狹義相對論的光速不變原理，飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度等于c，地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度也等于c，故CD錯誤；故選：B。（2023?北京）在發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象后，人們往往試圖用不同的理論方法來解釋。比如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)光在地球附近的重力場中傳播時其頻率會發(fā)生變化這種現(xiàn)象后，科學(xué)家分別用兩種方法做出了解釋?，F(xiàn)象：從地面P點(diǎn)向上發(fā)出一束頻率為ν0的光，射向離地面高為H（遠(yuǎn)小于地球半徑）的Q點(diǎn)處的接收器上，接收器接收到的光的頻率為ν。方法一：根據(jù)光子能量E＝hν＝mc2（式中h為普朗克常量，m為光子的等效質(zhì)量，c為真空中的光速）和重力場中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的頻率ν。方法二：根據(jù)廣義相對論，光在有萬有引力的空間中運(yùn)動時，其頻率會發(fā)生變化。將該理論應(yīng)用于地球附近，可得接收器接收到的光的頻率ν＝ν01-2GMc2R1-2GMcA．由方法一得到ν＝ν0（1+gHc2），B．由方法二可知，接收器接收到的光的波長大于發(fā)出時光的波長 C．若從Q點(diǎn)發(fā)出