7.5 相对论时空观与经典力学的局限性（举一反三）【三大题型】（原卷版）-2024-2025学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）.docx

7.5相对论时空观与经典力学的局限性【三大题型】

【人教版2019】

TOC\o1-3\h\u

【题型1认识经典力学的成就和局限】 1

【题型2理解狭义相对论的两个基本假设】 2

【题型3长度、速度和质量相对性的理解】 4

知识点1：对经典力学的认识

1．成就：

经典力学是以牛顿运动定律为核心的矢量力学，有时也泛指描述低速、宏观物体机械运动的经典力学体系．经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生，形成了一个以实验为基础，以数学为表达形式的力学科学体系．

2．运用范围：在弱引力的情况下，牛顿引力理论适用；在强引力的情况下，牛顿引力理论不再适用．低速运动的宏观物体，经典力学适用；而高速微观领域，经典力学不再适用，需要用相对论知识来处理．

3．低速与高速：通常所见物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等，速度可以与光速相接近的速度称为高速．

知识点2：对质量和速度关系的认识

质量是物体的固有属性，是相对不变的，这一结论成立的前提是物体做低速运动，但当物体的速度接近光速时，物体的运动质量m与静止质量m0可能存在较大差别．当物体运动的速度为v时，其运动质量m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2))).

【题型1认识经典力学的成就和局限】

【例1】关于经典力学理论，下述说法中正确的是（）

A．经典力学是过时和错误的

B．经典力学适用于宏观、低速、弱引力场

C．经典力学认为时空是相对的

D．经典力学可以预言各种尺度下的运动

【变式1-1】下列关于物理学家及其贡献的说法正确的是（）

A．开普勒在牛顿的观测记录的基础上，研究总结出了行星绕太阳运动的定律

B．牛顿在前人的研究基础上，总结出万有引力定律，并测出了万有引力常量

C．牛顿运动定律有其局限性，仅适用于解决宏观低速问题

D．爱因斯坦提出的相对论否定了牛顿的万有引力定律

【变式1-2】下列关于力学发展的描述中符合物理学史实的是（）

A．相对论的提出否定了牛顿力学

B．牛顿提出光速是自然界中速度的极限

C．牛顿力学能适用微观领域中的力学现象

D．牛顿三大运动定律是经典力学体系的基础

【变式1-3】在科学发展的历程中，许多科学家做出了杰出的贡献，下列叙述符合史实的是（）

A．第谷经过多年的天文观测，发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆

B．牛顿力学适用于分析高速运动的μ子的寿命

C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用

D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律

【题型2理解狭义相对论的两个基本假设】

【例2】下列关于物理相关的常识说法正确的是（）

A．伽利略通过理想斜面实验得出了“力是维持物体运动状态的原因”的结论

B．米、摩尔和千克都是国际单位制中的基本单位

C．牛顿提出了万有引力定律，并通过扭秤实验测量出了引力常量G

D．爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学理论，成功地解决了宏观物体的高速运动问题

【变式2-1】爱因斯坦于1905年在德国《物理年鉴》发表了论文《论动体的电动力学》，论文首先提出狭义相对论。根据狭义相对论，下列说法正确的是（）

A．真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的

B．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变短

C．质量的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关

D．狭义相对论彻底推翻了牛顿的经典物理学

【变式2-2】神舟十七号载人飞船与距离地面约的天宫空间站成功对接。变轨过程可简化为如图：飞船先从圆形轨道Ⅰ的A位置变轨到椭圆轨道Ⅱ，再从B位置变轨进入空间站所在的圆形轨道Ⅲ。假设空间站轨道半径为r，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A．空间站内的航天员处于“悬浮”状态是因为他所受到合外力为零

B．飞船沿椭圆轨道Ⅱ由A点到B点的时间为

C．空间站的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度

D．根据狭义相对论原理，在轨飞行的飞船中，航天员的手表变快了

【变式2-3】1905年到1915年，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法正确的是（）

A．狭义相对论的两条基本假设是不确定关系与光速不变原理

B．飞船以的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为

C．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了