7.5 相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典力學(xué)的局限性（舉一反三）【三大題型】（原卷版）-2024-2025學(xué)年高一物理舉一反三系列（人教版2019必修第二冊(cè)）

7.5相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典力學(xué)的局限性【三大題型】【人教版2019】TOC\o"1-3"\h\u【題型1認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的成就和局限】 1【題型2理解狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)】 2【題型3長度、速度和質(zhì)量相對(duì)性的理解】 4知識(shí)點(diǎn)1：對(duì)經(jīng)典力學(xué)的認(rèn)識(shí)1．成就：經(jīng)典力學(xué)是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為核心的矢量力學(xué)，有時(shí)也泛指描述低速、宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典力學(xué)體系．經(jīng)典力學(xué)的建立標(biāo)志著近代自然科學(xué)的誕生，形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的力學(xué)科學(xué)體系．2．運(yùn)用范圍：在弱引力的情況下，牛頓引力理論適用；在強(qiáng)引力的情況下，牛頓引力理論不再適用．低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體，經(jīng)典力學(xué)適用；而高速微觀領(lǐng)域，經(jīng)典力學(xué)不再適用，需要用相對(duì)論知識(shí)來處理．3．低速與高速：通常所見物體的運(yùn)動(dòng)皆為低速運(yùn)動(dòng)，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，速度可以與光速相接近的速度稱為高速．知識(shí)點(diǎn)2：對(duì)質(zhì)量和速度關(guān)系的認(rèn)識(shí)質(zhì)量是物體的固有屬性，是相對(duì)不變的，這一結(jié)論成立的前提是物體做低速運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m與靜止質(zhì)量m0可能存在較大差別．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度為v時(shí)，其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2))).【題型1認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的成就和局限】【例1】關(guān)于經(jīng)典力學(xué)理論，下述說法中正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)是過時(shí)和錯(cuò)誤的B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力場C．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時(shí)空是相對(duì)的D．經(jīng)典力學(xué)可以預(yù)言各種尺度下的運(yùn)動(dòng)【變式1-1】下列關(guān)于物理學(xué)家及其貢獻(xiàn)的說法正確的是（）A．開普勒在牛頓的觀測記錄的基礎(chǔ)上，研究總結(jié)出了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的定律B．牛頓在前人的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)出萬有引力定律，并測出了萬有引力常量C．牛頓運(yùn)動(dòng)定律有其局限性，僅適用于解決宏觀低速問題D．愛因斯坦提出的相對(duì)論否定了牛頓的萬有引力定律【變式1-2】下列關(guān)于力學(xué)發(fā)展的描述中符合物理學(xué)史實(shí)的是（）A．相對(duì)論的提出否定了牛頓力學(xué)B．牛頓提出光速是自然界中速度的極限C．牛頓力學(xué)能適用微觀領(lǐng)域中的力學(xué)現(xiàn)象D．牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)體系的基礎(chǔ)【變式1-3】在科學(xué)發(fā)展的歷程中，許多科學(xué)家做出了杰出的貢獻(xiàn)，下列敘述符合史實(shí)的是（）A．第谷經(jīng)過多年的天文觀測，發(fā)現(xiàn)了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓B．牛頓力學(xué)適用于分析高速運(yùn)動(dòng)的μ子的壽命C．相對(duì)論的出現(xiàn)使經(jīng)典物理學(xué)在自己的適用范圍內(nèi)不再繼續(xù)發(fā)揮作用D．牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律【題型2理解狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)】【例2】下列關(guān)于物理相關(guān)的常識(shí)說法正確的是（）A．伽利略通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出了“力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”的結(jié)論B．米、摩爾和千克都是國際單位制中的基本單位C．牛頓提出了萬有引力定律，并通過扭秤實(shí)驗(yàn)測量出了引力常量GD．愛因斯坦的相對(duì)論否定了牛頓力學(xué)理論，成功地解決了宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問題【變式2-1】愛因斯坦于1905年在德國《物理年鑒》發(fā)表了論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，論文首先提出狹義相對(duì)論。根據(jù)狹義相對(duì)論，下列說法正確的是（）A．真空中的光速在不同慣性參考系中是不相同的B．物體在接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它沿運(yùn)動(dòng)方向上的長度會(huì)變短C．質(zhì)量的測量結(jié)果與物體相對(duì)觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)D．狹義相對(duì)論徹底推翻了牛頓的經(jīng)典物理學(xué)【變式2-2】神舟十七號(hào)載人飛船與距離地面約的天宮空間站成功對(duì)接。變軌過程可簡化為如圖：飛船先從圓形軌道Ⅰ的A位置變軌到橢圓軌道Ⅱ，再從B位置變軌進(jìn)入空間站所在的圓形軌道Ⅲ。假設(shè)空間站軌道半徑為r，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．空間站內(nèi)的航天員處于“懸浮”狀態(tài)是因?yàn)樗艿胶贤饬榱鉈．飛船沿橢圓軌道Ⅱ由A點(diǎn)到B點(diǎn)的時(shí)間為C．空間站的向心加速度大于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度D．根據(jù)狹義相對(duì)論原理，在軌飛行的飛船中，航天員的手表變快了【變式2-3】1905年到1915年，愛因斯坦先后發(fā)表的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論在20世紀(jì)改變了理論物理學(xué)和天文學(xué)，取代了主要由牛頓創(chuàng)立的有200年歷史的力學(xué)理論。狹義相對(duì)論適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現(xiàn)象。廣義相對(duì)論解釋了引力定律及其與其他自然力的關(guān)系，適用于宇宙學(xué)和天體物理學(xué)領(lǐng)域，包括天文學(xué)。下列有關(guān)相對(duì)論的內(nèi)容，說法正確的是（）A．狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)是不確定關(guān)系與光速不變?cè)鞡．飛船以的速度航行，若飛船向正前方的某一星球發(fā)射激光，則該星球上的觀察者測量到的激光速度為C．由于相對(duì)論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值D．已知子低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均壽命是。當(dāng)它以的速度飛行，若以地面為參考系，此時(shí)子的平均壽命變長【題型3長度、速度和質(zhì)量相對(duì)性的理解】【例3】如圖所示，地面上A、B兩處的中點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，甲觀察者站在光源旁，乙觀察者乘坐速度為v（接近光速）的火箭沿方向飛行，兩觀察者身邊各有一個(gè)事先在地面校準(zhǔn)了的相同的時(shí)鐘，下列對(duì)相關(guān)現(xiàn)象的描述中，正確的是（）A．甲測得的光速為c，乙測得的光速為B．甲認(rèn)為飛船中的鐘變慢了，乙認(rèn)為甲身邊的鐘變快了C．甲測得的間的距離小于乙測得的間的距離D．當(dāng)光源S發(fā)生一次閃光后，甲認(rèn)為A、B兩處同時(shí)接收到閃光，乙則認(rèn)為B先接收到閃光【變式3-1】如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個(gè)閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長度為。在平行于教室高速運(yùn)動(dòng)的太空飛船上的觀察者（）A．測得照到前壁的光速度小于cB．觀測到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室慢C．測得教室的長度小于D．觀察到光同時(shí)到達(dá)前、后壁【變式3-2】設(shè)想有一艘飛船以v＝0.8c的速度在地球上空飛行，如果這時(shí)從飛船上沿其運(yùn)動(dòng)方向拋出一物體，該物體相對(duì)于飛船的