5科技進步無止境

學而優(yōu)教有方第五章科技進步無止境【知識梳理】：一、初識相對論1．跨越時空的對話牛頓的觀點(1)絕對的時間因其本性而在地流逝，與任何外界；(2)絕對的空間因其本性而永遠相同和，與任何外界事物；(3)時間和空間與物質及其運動無關，并且時間和空間是的愛因斯坦的觀點(1)絕對的時間和絕對的空間是的，時間、空間與物質及其運動都有密切的；(2)時間和空間之間也有著緊密的2．愛因斯坦的狹義相對論相對性原理所有物理規(guī)律在一切中都具有相同的形式表明：在某個慣性系中描述某個物理系統(tǒng)的某個物理過程的物理規(guī)律，在其他一切中對該系統(tǒng)該過程作出描述的皆保持形式不變光速不變原理在一切中，測量到的真空中的光速c(c＝3×108m/s)表明：在一切中觀測真空中傳播的光，其傳播速度均為c，與光源或觀察者的運動二、相對論中的神奇時空1．時間延緩效應(1)在相對論時空觀中，當時鐘相對于觀測者靜止時，觀測者認為時鐘走得些；當時鐘相對于觀測者時，觀測者則認為時鐘變了。(2)關系式：τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))，運動觀測者測得的時間為τ(運動時間)，靜止觀測者測得的時間為τ0(靜止時間)。2．長度收縮效應(1)若有一把刻度尺，相對它的靜止的觀測者測量其長度為l0(靜止長度，又稱固有長度)，沿它長度方向相對運動的觀測者測量其長度則是l，它們的關系為l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))。(2)被測物體相對觀測者的速度越大，長度收縮效應越明顯。3．質能關系(1)質能關系式：。①質量和能量是物質不可分離的屬性。②隨著物體質量的減少，它會釋放出一定的能量，其關系為ΔE＝Δmc2。(2)拓展：質速關系式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))中，m為物體的運動質量，m0為靜止質量，v為物體相對慣性系的運動速度。物體的質量會隨著它運動速度的增大而增大。4．奇妙的時空彎曲(1)愛因斯坦的廣義相對論認為，由于物質的存在，空間和時間會發(fā)生彎曲。(2)天體之間的引力作用是時空彎曲的結果。(3)當遙遠的恒星發(fā)出的光經(jīng)過太陽表面時，太陽周圍的空間彎曲，致使光線發(fā)生彎曲。三、探索宇宙的奧秘1．古希臘德謨克利特提出了“天體演化說”。2．德國哲學家提出了“星云假說”。3．愛因斯坦廣義相對論提出了“有限無界的靜態(tài)宇宙”模型。4．1929年哈勃觀測到遙遠的恒星發(fā)出的光譜與地球上同種物質的光譜相比，波長變長，即向紅光方向偏移。5．美國科學家伽莫夫提出了“大爆炸宇宙模型”。6．1998年科學家索爾·珀爾馬特、布萊恩·施密特和亞當·里斯通過觀測遙遠的超新星，發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹，并且證明了暗能量的存在。7．2016年，我國落成啟用“中國天眼”。8．2017年8月17日，人們探測到來自雙中子星合并產(chǎn)生的引力波信號，標志著天文學進入了一個新時代。答案：均勻；無關；不動；無關；完全獨立；不存在的；聯(lián)系；聯(lián)系；慣性參照系；慣性系；物理定律；性參照系；都一樣；慣性系；無關；快；高速運動；慢；E＝mc2【例題】1．判斷正誤。(1)時間延緩效應是說時鐘走得慢了。（）(2)長度的收縮效應表明物體真實長度變小。（）(3)物體所含物質的多少會隨速度的變化而變化。（）(4)愛因斯坦質能關系式E＝mc2表明物體具有的能量與其質量成正比。（）(5)時空彎曲是在引力場或慣性系中產(chǎn)生的。（）2．根據(jù)愛因斯坦提出的相對論，以下說法正確的是()A．經(jīng)典力學理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子均適用B．物體的質量取決于物體所含物質的多少，因而物體速度多大，其質量與速度無關C．一個真實的物體，其運動速度有可能達到甚至超過真空中的光速D．質量、長度、時間的測量結果都是隨物體與觀測者的相對運動狀態(tài)而改變【作業(yè)】1．1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，狹義相對論的出發(fā)點是以兩條基本假設為前提的，這兩條基本假設是()A．同時的絕對性與同時的相對性B．運動的時鐘變慢與運動的尺子縮短C．時間間隔的絕對性與空間距離的絕對性D．相對性原理與光速不變原理2．A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在兩個火箭上，兩個火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB>vC。在地面上的人看來，關于時鐘快慢的說法正確的是()A．B鐘最快，C鐘最慢 B.A鐘最快，C鐘最慢C．C鐘最快，B鐘最慢 D.A鐘最快，B鐘最慢3．下列說法正確的是()A．牛頓運動定律就是經(jīng)典力學B．經(jīng)典力學的基礎是牛頓運動定律C．牛頓運動定律可以解決自然界中所有的問題D．經(jīng)典力學可以解決自然界中所有的問題4．如圖所示，按照狹義相對論的觀點，火箭A是迎著光飛行的，火箭B是“追趕”著光飛行的，若火箭相對地面的速度為v，則兩火箭上的觀察者測出的光速分別為()A．c＋v，c－v B.c－v，c＋vC．c，c D.無法確定5．你現(xiàn)在正在完成100分鐘的期末物理考試，假設一艘飛船相對你以0.3c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)相對論認為你考完這場考試所用時間()A．大于100分鐘 B.等于100分鐘C．小于100分鐘 D.不能確定6．[多選]關于時間和空間，在學習愛因斯坦的相對論后我們應認識到()A．因為時間是絕對的，所以我們在不同的參考系中觀察到的時間進程都是相同的B．空間與時間之間是沒有聯(lián)系的C．有物質才有空間和時間D．在一個確定的參考系中觀察，運動物體的空間距離和時間進程跟物體的運動狀態(tài)有關7．如圖所示，強強乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為()A．0.4c B.0.5cC．0.9c D.c8．日常生活中，我們并沒有發(fā)現(xiàn)物體的質量隨物體運動的速度的變化而變化，其原因是()A．運動中的物體無法稱量其質量B．物體的速度遠小于光速，質量變化極小C．物體的質量太大D．物體的質量不隨速度的變化而變化9．[多選]下列說法中，正確的是()A．愛因斯坦質能方程反映了物體的質量就是能量，它們之間可以相互轉化B．由E＝mc2可知，能量與質量之間存在著正比關系，可以用物體的質量作為它所蘊藏的能量的量度C．核反應中發(fā)現(xiàn)的“質量虧損”是由靜止質量變成運動質量D．因為在核反應中產(chǎn)生能量，有質量的轉化，所以系統(tǒng)只有質量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質量并不守恒10．如圖所示，一個雞蛋和一個乒乓球都靜止地面上，關于二者所具有的能量關系，下列說法中正確的是()A．雞蛋大 B.乒乓球大C．一樣大 D.無法進行比較11．[多選]歐洲大型強子對撞機是現(xiàn)在世界上體積最大、能量最高的加速器，是一種將粒子加速對撞的高能物理設備。該設備能把數(shù)以萬計的粒子加速到相當于光速的99.9%的速度，粒子流每秒可在隧道內(nèi)運行11245圈，單束粒子能量可達7萬億電子伏。下列說法正確的是()A．如果繼續(xù)對粒子進行加速，粒子的速度不能達到光速B．如果繼續(xù)對粒子進行加速，粒子的速度能夠達到光速C．如果繼續(xù)對粒子進行加速，粒子的速度能夠超過光速D．粒子高速運動時的質量大于靜止時的質量

天體運動中的綜合問題參考答案【例題】1．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×2．解析：選D根據(jù)愛因斯坦提出的相對論，經(jīng)典力學只適用于宏觀低速的運動，故A錯誤；質量隨速度的增大而增大，故B錯誤；物體的速度不能越過光速，故C錯誤；質量、長度、時間的測量結果都與物體和觀測者的相對運動狀態(tài)有關，故D正確。【練習】1．解析：選D狹義相對論的兩個基本假設是相對性原理和光速不變原理，故選D。2．解析：選D根據(jù)狹義相對論的時間延緩效應可知，速度越大，鐘走得越慢，選項D正確。3．解析：選B經(jīng)典力學并不等于牛頓運動定律，牛頓運動定律只是經(jīng)典力學的基礎；經(jīng)典力學并非萬能，也有其適用范圍，并不能解決自然界中所有的問題，沒有哪個理論可以解決自然界中所有的問題。因此只有B項正確。4．解析：選C根據(jù)光速不變原理，在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣，因此在火箭A、B兩個慣性參考系中，觀察者測量到的光速一樣大，均為c，故選項C正確。5．解析：選A根據(jù)狹義相對論可知，飛船相對此考生以0.3c的速度勻速飛過時，飛船上的觀察者認為此考生考完這場考試所用的時間τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))>τ0，可知飛船上的觀察者認為此考生考完這場考試所用的時間大于100分鐘，故A正確。6．解析：選CD經(jīng)典物理學認為空間和時間是脫離物質存在的，是絕對的，空間與時間之間是沒有聯(lián)系的；在相對論中，時間和空間是和物質的運動相聯(lián)系的，只有在物質存在時才有空間和時間的概念，時間和空間是相互聯(lián)系且是相對的。故選項C、D正確。7．解析：選D由狹義相對論的光速不變原理知，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，可知D正確。8．解析：選B根據(jù)狹義相對論m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))可知，在宏觀物體的運動中，v?c，所以m變化不大，而不是因為物體的質量太大或無法測量，也不是因為質量不隨速度的變化而變化，正確選項是B。9．解析：選BCE＝mc2說明能量和質量之間存在著聯(lián)系，即能量與質量之間存在著正比關系，但并不說明能量和質量之間存在相互轉化的關系，故A錯誤，B正確；核反應中的“質量虧損”并不是質量消失，實際上是由靜止的質量變成運動的質量，并不是質量轉變成能量，故C正確；在核反應中，質量守恒，能量也守恒，在核反應前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應前后只是物質由靜質量變成動質量，故D錯誤。10．解析：選A物體所具有的能量和其質量有關，根據(jù)質能方程，質量越大，物體所具有的能量越大，所以雞蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量，故A正確。11．解析：選AD光速是速度的極限，可以無限接近，但速度不能達到及超過光速，故A正確，B、C錯誤；根據(jù)公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))可知，高速運動的粒子的質量m大于靜止時的質量m0，故D正確。

第五章科技進步無止境班級學號姓名【知識梳理】：一、初識相對論1．跨越時空的對話牛頓的觀點(1)絕對的時間因其本性而在地流逝，與任何外界；(2)絕對的空間因其本性而永遠相同和，與任何外界事物；(3)時間和空間與物質及其運動無關，并且時間和空間是的愛因斯坦的觀點(1)絕對的時間和絕對的空間是的，時間、空間與物質及其運動都有密切的；(2)時間和空間之間也有著緊密的2．愛因斯坦的狹義相對論相對性原理所有物理規(guī)律在一切中都具有相同的形式表明：在某個慣性系中描述某個物理系統(tǒng)的某個物理過程的物理規(guī)律，在其他一切中對該系統(tǒng)該過程作出描述的皆保持形式不變光速不變原理在一切中，測量到的真空中的光速c(c＝3×108m/s)表明：在一切中觀測真空中傳播的光，其傳播速度均為c，與光源或觀察者的運動二、相對論中的神奇時空1．時間延緩效應(1)在相對論時空觀中，當時鐘相對于觀測者靜止時，觀測者認為時鐘走得些；當時鐘相對于觀測者時，觀測者則認為時鐘變了。(2)關系式：τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))，運動觀測者測得的時間為τ(運動時間)，靜止觀測者測得的時間為τ0(靜止時間)。2．長度收縮效應(1)若有一把刻度尺，相對它的靜止的觀測者測量其長度為l0(靜止長度，又稱固有長度)，沿它長度方向相對運動的觀測者測量其長度則是l，它們的關系為l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))。(2)被測物體相對觀測者的速度越大，長度收縮效應越明顯。3．質能關系(1)質能關系式：。①質量和能量是物質不可分離的屬性。②隨著物體質量的減少，它會釋放出一定的能量，其關系為ΔE＝Δmc2。(2)拓展：質速關系式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))中，m為物體的運動質量，m0為靜止質量，v為物體相對慣性系的運動速度。物體的質量會隨著它運動速度的增大而增大。4．奇妙的時空彎曲(1)愛因斯坦的廣義相對論認為，由于物質的存在，空間和時間會發(fā)生彎曲。(2)天體之間的引力作用是時空彎曲的結果。(3)當遙遠的恒星發(fā)出的光經(jīng)過太陽表面時，太陽周圍的空間彎曲，致使光線發(fā)生彎曲。三、探索宇宙的奧秘1．古希臘德謨克利特提出了“天體演化說”。2．德國哲學家提出了“星云假說”。3．愛因斯坦廣義相對論提出了“有限無界的靜態(tài)宇宙”模型。4．1929年哈勃觀測到遙遠的恒星發(fā)出的光譜與地球上同種物質的光譜相比，波長變長，即向紅光方向偏移。5．美國科學家伽莫夫提出了“大爆炸宇宙模型”。6．1998年科學家索爾·珀爾馬特、布萊恩·施密特和亞當·里斯通過觀測遙遠的超新星，發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹，并且證明了暗能量的存在。7．2016年，我國落成啟用“中國天眼”。8．2017年8月17日，人們探測到來自雙中子星合并產(chǎn)生的引力波信號，標志著天文學進入了一個新時代。答案：均勻；無關；不動；無關；完全獨立；不存在的；聯(lián)系；聯(lián)系；慣性參照系；慣性系；物理定律；性參照系；都一樣；慣性系；無關；快；高速運動；慢；E＝mc2【例題】1．判斷正誤。(1)時間延緩效應是說時鐘走得慢了。(×)(2)長度的收縮效應表明物體真實長度變小。(×)(3)物體所含物質的多少會隨速度的變化而變化。(×)(4)愛因斯坦質能關系式E＝mc2表明物體具有的能量與其質量成正比。(√)(5)時空彎曲是在引力場或慣性系中產(chǎn)生的。(×)2．根據(jù)愛因斯坦提出的相對論，以下說法正確的是()A．經(jīng)典力學理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子均適用B．物體的質量取決于物體所含物質的多少，因而物體無論以多大速度運動，其質量與速度無關C．一個真實的物體，其運動速度有可能達到甚至超過真空中的光速D．質量、長度、時間的測量結果都是隨物體與觀測者的相對運動狀態(tài)而改變解析：選D根據(jù)愛因斯坦提出的相對論，經(jīng)典力學只適用于宏觀低速的運動，故A錯誤；質量隨速度的增大而增大，故B錯誤；物體的速度不能越過光速，故C錯誤；質量、長度、時間的測量結果都與物體和觀測者的相對運動狀態(tài)有關，故D正確。【作業(yè)】1．1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，狹義相對論的出發(fā)點是以兩條基本假設為前提的，這兩條基本假設是()A．同時的絕對性與同時的相對性B．運動的時鐘變慢與運動的尺子縮短C．時間間隔的絕對性與空間距離的絕對性D．相對性原理與光速不變原理解析：選D狹義相對論的兩個基本假設是相對性原理和光速不變原理，故選D。2．A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在兩個火箭上，兩個火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB>vC。在地面上的人看來，關于時鐘快慢的說法正確的是()A．B鐘最快，C鐘最慢 B.A鐘最快，C鐘最慢C．C鐘最快，B鐘最慢 D.A鐘最快，B鐘最慢解析：選D根據(jù)狹義相對論的時間延緩效應可知，速度越大，鐘走得越慢，選項D正確。3．下列說法正確的是()A．牛頓運動定律就是經(jīng)典力學B．經(jīng)典力學的基礎是牛頓運動定律C．牛頓運動定律可以解決自然界中所有的問題D．經(jīng)典力學可以解決自然界中所有的問題解析：選B經(jīng)典力學并不等于牛頓運動定律，牛頓運動定律只是經(jīng)典力學的基礎；經(jīng)典力學并非萬能，也有其適用范圍，并不能解決自然界中所有的問題，沒有哪個理論可以解決自然界中所有的問題。因此只有B項正確。4．如圖所示，按照狹義相對論的觀點，火箭A是迎著光飛行的，火箭B是“追趕”著光飛行的，若火箭相對地面的速度為v，則兩火箭上的觀察者測出的光速分別為()A．c＋v，c－v B.c－v，c＋vC．c，c D.無法確定解析：選C根據(jù)光速不變原理，在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣，因此在火箭A、B兩個慣性參考系中，觀察者測量到的光速一樣大，均為c，故選項C正確。5．你現(xiàn)在正在完成100分鐘的期末物理考試，假設一艘飛船相對你以0.3c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)相對論認為你考完這場考試所用時間()A．大于100分鐘 B.等于100分鐘C．小于100分鐘 D.不能確定解析：選A根據(jù)狹義相對論可知，飛船相對此考生以0.3c的速度勻速飛過時，飛船上的觀察者認為此考生考完這場考試所用的時間τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))>τ0，可知飛船上的觀察者認為此考生考完這場考試所用的時間大于100分鐘，故A正確。1．[多選]關于時間和空間，在學習愛因斯坦的相對論后我們應認識到()A．因為時間是絕對的，所以我們在不同的參考系中觀察到的時間進程都是相同的B．空間與時間之間是沒有聯(lián)系的C．有物質才有空間和時間D．在一個確定的參考系中觀察，運動物體的空間距離和時間進程跟物體的運動狀態(tài)有關解析：選CD經(jīng)典物理學認為空間和時間是脫離物質存在的，是絕對的，空間與時間之間是沒有聯(lián)系的；在相對論中，時間和空間是和物質的運動相聯(lián)系的，只有在物質存在時才有空間和時間的概念，時間和空間是相互聯(lián)系且是相對的。故選項C、D正確。3．如圖所示，強強乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為()A．0.4c B.0.5cC．0.9c D.c解析：選D由狹義相對論的光速不變原理知，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，可知D正確。4．日常生活中，我們并沒有發(fā)現(xiàn)物體的質量隨物體運動的速度的變化而變化，其原因是()A．運動中的物體無法稱量其質量B．物體的速度遠小于光速，質量變化極小C．物體的質量太大D．物體的質量不隨速度的變化而變化解析：選B根據(jù)狹義相對論m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))可知，在宏觀物體的運動中，v?c，所以m變化不大，而不是因為物體的質量太大或無法測量，也不是因為質