人教版高中物理必修第二冊(cè)第七章5相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性課件

5．相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性第七章

萬(wàn)有引力與宇宙航行整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1．知道愛(ài)因斯坦兩個(gè)假設(shè)的基本內(nèi)容，初步了解相對(duì)論時(shí)空觀。2．知道光速不變?cè)?，?huì)用長(zhǎng)度收縮效應(yīng)和時(shí)間延緩效應(yīng)分析問(wèn)題。3．認(rèn)識(shí)牛頓力學(xué)的局限性，體會(huì)人類對(duì)自然界的探索是不斷深入的。[問(wèn)題初探]

問(wèn)題1．時(shí)間延緩表達(dá)式是什么？問(wèn)題2．長(zhǎng)度收縮表達(dá)式是什么？問(wèn)題3．牛頓力學(xué)的局限性是什么？[自我感知]經(jīng)過(guò)你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫(huà)出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成1．愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè)(1)在不同的______參考系中，物理規(guī)律的形式都是______的。(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是______的。知識(shí)點(diǎn)一相對(duì)論時(shí)空觀慣性相同相同

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)和物理過(guò)程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，靜止在地球上的人測(cè)得地月之間的距離為l0。【問(wèn)題】(1)坐在從地球高速飛往月球的飛船里的航天員測(cè)得地月之間的距離仍為l0嗎？(2)實(shí)際上物體長(zhǎng)度和時(shí)間的長(zhǎng)度真的變化了嗎？(3)我們平時(shí)為何觀察不到長(zhǎng)度收縮效應(yīng)呢？

1．狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)(1)相對(duì)性原理物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。(2)光速不變?cè)碓谝磺袘T性參考系中，測(cè)得的真空中的光速c都相同。

理解：①對(duì)同一物理過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的慣性參考系中觀測(cè)，測(cè)得的結(jié)果不同，時(shí)間延緩效應(yīng)是一種觀測(cè)效應(yīng)，不是被測(cè)過(guò)程的節(jié)奏變化了。②慣性參考系速度越大，地面上的人觀測(cè)到的時(shí)間越長(zhǎng)。③由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，故在某一參考系中觀測(cè)另一參考系中發(fā)生的物理事件，總會(huì)感到時(shí)間延緩效應(yīng)，即慣性參考系中的人觀測(cè)地面上發(fā)生的事件的時(shí)間也延緩。

【微提醒】

①長(zhǎng)度收縮效應(yīng)也是一種觀測(cè)效應(yīng)，不是物體本身發(fā)生了收縮。②在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，物體不會(huì)發(fā)生收縮效應(yīng)。③由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，故在某一參考系中觀測(cè)另一參考系中沿桿方向的長(zhǎng)度，總有長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，即在靜止慣性參考系中的人觀測(cè)運(yùn)動(dòng)的桿，沿桿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度也發(fā)生收縮?！镜淅?】

(時(shí)間延緩效應(yīng))A、B兩火箭沿同一方向高速飛過(guò)地面上的某處，vA＞vB，在火箭A上的人觀察到的結(jié)果正確的是(

)A．火箭A上的時(shí)鐘走得最快B．地面上的時(shí)鐘走得最快C．火箭B上的時(shí)鐘走得最快D．火箭B上的時(shí)鐘走得最慢√

【典例2】(長(zhǎng)度收縮效應(yīng))在一個(gè)飛船上測(cè)得飛船的長(zhǎng)度為100m，高度為10m，當(dāng)飛船以0.60c的速度沿長(zhǎng)度方向從你身邊經(jīng)過(guò)時(shí)，按你的測(cè)量，飛船的高度和長(zhǎng)度各為多少(c為真空中的光速)?

[答案]

10m

80m【典例3】(相對(duì)論時(shí)空觀得到的兩個(gè)效應(yīng))一支靜止時(shí)30m的火箭以3km/s的速度從觀察者的身邊飛過(guò)。真空中的光速c＝3×108m/s，結(jié)果保留整數(shù)部分。(1)觀察者測(cè)得火箭的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？(2)火箭上的人測(cè)得火箭的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？(3)如果火箭的速度為光速的二分之一，觀察者測(cè)得火箭的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？(4)火箭內(nèi)完好的手表走過(guò)了1min，地面上的人認(rèn)為經(jīng)過(guò)了多少時(shí)間？

[答案]

(1)約30m

(2)30m

(3)約26m

(4)約1min易錯(cuò)警示

理解相對(duì)論效應(yīng)的兩點(diǎn)注意(1)時(shí)間延緩效應(yīng)是一種觀測(cè)效應(yīng)，不是時(shí)鐘走快了或走慢了，也不是被觀測(cè)過(guò)程的節(jié)奏變化了。(2)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)也是一種觀測(cè)效應(yīng)，不是物體本身發(fā)生了收縮。另外，在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上不會(huì)發(fā)生收縮效應(yīng)。1．牛頓力學(xué)的成就：從地面上物體的運(yùn)動(dòng)到天體的運(yùn)動(dòng)，都服從__________的規(guī)律。2．牛頓力學(xué)的局限性(1)微觀世界：電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，它們不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用牛頓力學(xué)來(lái)說(shuō)明。(2)牛頓力學(xué)只適用于______運(yùn)動(dòng)，不適用于______運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)二牛頓力學(xué)的成就與局限性牛頓力學(xué)低速高速如圖所示是粒子對(duì)撞機(jī)，它是人類研究物質(zhì)基本微觀結(jié)構(gòu)的重要工具，通過(guò)持續(xù)輸入能量，讓亞原子粒子在管道中以極限接近光速的速度高速運(yùn)動(dòng)?！締?wèn)題】(1)牛頓力學(xué)是否適用于質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？(2)如何研究質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？(3)相對(duì)論、量子力學(xué)否定了牛頓力學(xué)嗎？提示：(1)不適用，牛頓力學(xué)只適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)。(2)描述微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)要用到量子力學(xué)。(3)相對(duì)論、量子力學(xué)沒(méi)有否定牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是相對(duì)論、量子力學(xué)在一定條件下的特例。1．牛頓力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的區(qū)別(1)牛頓力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體；相對(duì)論是愛(ài)因斯坦闡述物體在以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律。(2)牛頓力學(xué)適用于宏觀世界；量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2．牛頓力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的聯(lián)系(1)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別。(2)當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即普朗克常量h可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和牛頓力學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別。(3)相對(duì)論和量子力學(xué)并沒(méi)有否定牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形?！镜淅?】

(牛頓力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的適用范圍)關(guān)于牛頓力學(xué)、愛(ài)因斯坦假設(shè)和量子力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．愛(ài)因斯坦假設(shè)和牛頓力學(xué)是相互對(duì)立、互不相容的兩種理論B．牛頓力學(xué)包含于相對(duì)論之中，牛頓力學(xué)是相對(duì)論的特例C．牛頓力學(xué)只適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)只適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)D．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的√B

[相對(duì)論沒(méi)有否定牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是相對(duì)論在一定條件下的特殊情形，A錯(cuò)誤，B正確；牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的領(lǐng)域，C、D錯(cuò)誤。]【典例5】

(牛頓力學(xué)的局限性)關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍和局限性，下列說(shuō)法正確的是(

)A．牛頓力學(xué)過(guò)時(shí)了，應(yīng)該被量子力學(xué)所取代B．由于超音速飛機(jī)的速度太大，其運(yùn)動(dòng)不能用牛頓力學(xué)來(lái)解釋C．人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)不適合用牛頓力學(xué)來(lái)描述D．當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律不適合用牛頓力學(xué)來(lái)描述√D

[牛頓力學(xué)沒(méi)有過(guò)時(shí)，在低速宏觀問(wèn)題中仍然適用，故A錯(cuò)誤；超音速飛機(jī)的速度遠(yuǎn)低于光速，其運(yùn)動(dòng)能用牛頓力學(xué)來(lái)解釋，故B錯(cuò)誤；人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)低于光速，適合用牛頓力學(xué)來(lái)描述，故C錯(cuò)誤；當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律不適合用牛頓力學(xué)來(lái)描述，故D正確。]【教用·備選例題】

(多選)關(guān)于靜止時(shí)質(zhì)量為m0的物體，當(dāng)以速度為v運(yùn)動(dòng)時(shí)物體的質(zhì)量m，以下說(shuō)法正確的是(

)A．在任何情況下，物體的質(zhì)量都不會(huì)改變，即與a和v都無(wú)關(guān)B．當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度v>0時(shí)，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不適用C．當(dāng)物體以較小速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化十分微弱，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)接近光速時(shí)，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用于高速運(yùn)動(dòng)D．通常由于物體的運(yùn)動(dòng)速度太小，故質(zhì)量的變化引不起我們的感覺(jué)，在分析地球上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不必考慮質(zhì)量的變化√√

應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．對(duì)于時(shí)空觀的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．相對(duì)論只給出了物體在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律B．相對(duì)論具有普遍性，經(jīng)典物理學(xué)為它在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的特例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．經(jīng)典物理學(xué)建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，它的結(jié)論又受到無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，因此在任何情況下都適用√243題號(hào)15B

[相對(duì)論給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律，經(jīng)典物理學(xué)為它在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的特例，在自己的適用范圍內(nèi)還將繼續(xù)發(fā)揮作用；經(jīng)典物理學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)，不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。]243題號(hào)152．(多選)下列說(shuō)法正確的是(

)A．物理規(guī)律在所有慣性系中都具有相同的形式B．在真空中，光的速度與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)C．在慣性系和非慣性系中光都是沿直線傳播的D．在所有慣性系中，光在真空中沿任何方向傳播的速度大小都相同√243題號(hào)15√√243題號(hào)15ABD

[根據(jù)相對(duì)性原理知，物理規(guī)律在所有慣性系中都具有相同的形式，A正確；根據(jù)光速不變?cè)碇?，B、D正確；在慣性系中光是沿直線傳播的，在非慣性系中光不是沿直線傳播，而是一段弧線，C錯(cuò)誤。]3．A、B、C是三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，A放在地面上，B、C分別放在兩個(gè)火箭上，以速度vb和vc朝同一方向飛行，vb>vc。在地面上的人看來(lái)，關(guān)于時(shí)鐘快慢的說(shuō)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√243題號(hào)15D

[根據(jù)相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)可知，速度越大，鐘走得越慢，D正確。]4．甲、乙兩人站在地面上時(shí)身高都是L0，甲、乙分別乘坐速度為0.6c和0.8c(c為光速)的飛船同向運(yùn)動(dòng)，如圖所示。此時(shí)乙觀察到甲的身高L________L0；若甲向乙揮手，動(dòng)作時(shí)間為t0，乙觀察到甲動(dòng)作時(shí)間為t1，則t1________t0。(均選填“＞”“＝”或“＜”)243題號(hào)15[解析]因?yàn)槿苏玖r(shí)是垂直于飛船速度方向的，垂直運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，身高L＝L0；根據(jù)相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)可知t1>t0。＝>5．(選自滬科版教材)(1)一列高鐵靜止長(zhǎng)度為201.4m。當(dāng)它以305km/h的時(shí)速通過(guò)站臺(tái)，站臺(tái)上的觀察者測(cè)到的列車(chē)長(zhǎng)度是否同樣為201.4m?(2)一個(gè)優(yōu)秀的短跑運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)的速度可以達(dá)到10m/s，如果運(yùn)動(dòng)員跑完全程時(shí)，靜止的計(jì)時(shí)員記錄的時(shí)間為19.7s，則運(yùn)動(dòng)員攜帶的計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間是否同樣為19.7s？(真空中的光速c＝3×108m/s)243題號(hào)15

243題號(hào)15

243題號(hào)15[答案]

見(jiàn)解析回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問(wèn)題：1．愛(ài)因斯坦兩個(gè)假設(shè)的內(nèi)容是什么？提示：(1)在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的。(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的。2．狹義相對(duì)論的兩個(gè)效應(yīng)是什么？

課時(shí)分層作業(yè)（十二）

題組一相對(duì)論時(shí)空觀1．下列屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中(

)A．真空中光速不變B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性C．物體的質(zhì)量不變D．物體的能量與質(zhì)量成正比1題號(hào)2345678910111213√A

[狹義相對(duì)論的基本假設(shè)有：(1)狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理——在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；(2)光速不變?cè)怼诓煌膽T性參考系中，真空中的光速大小都是相同的，A正確。]1題號(hào)23456789101112132．如圖所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車(chē)沿AC方向接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光時(shí)，列車(chē)上的觀察者看到A、C兩鐵塔被照亮的順序是(

)A．同時(shí)被照亮

B．A先被照亮C．C先被照亮

D．無(wú)法判斷√1題號(hào)2345678910111213C

[因列車(chē)沿AC方向接近光速行駛，故它靠近C遠(yuǎn)離A，所以光由B出發(fā)后，C的反射光先到達(dá)列車(chē)上的觀察者，所以觀察者看到C先被照亮，故C正確。]題號(hào)234567891011121313．(多選)接近光速飛行的飛船上和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下列說(shuō)法正確的有(

)A．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢√題號(hào)23456789101112131√AC

[飛船上的人觀察鐘時(shí)，是以飛船為參考系，看到地球上的鐘在高速運(yùn)動(dòng)，觀察到地球上的鐘慢，即飛船上的鐘快，A正確，B錯(cuò)誤；同理地球上的人是以地球?yàn)閰⒖枷?，觀察結(jié)果是地球上的鐘快，即飛船上的鐘慢，C正確，D錯(cuò)誤。]題號(hào)234567891011121314．如果航天員以接近于光速的速度朝某一星體飛行，下列說(shuō)法正確的是(

)A．航天員根據(jù)自己的質(zhì)量在增加發(fā)覺(jué)自己在運(yùn)動(dòng)B．航天員根據(jù)自己的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái)發(fā)覺(jué)自己在運(yùn)動(dòng)C．航天員根據(jù)自己在變小發(fā)覺(jué)自己在運(yùn)動(dòng)D．航天員永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道自己的速度√題號(hào)23456789101112131D

[根據(jù)狹義相對(duì)論知識(shí)可知，航天員以飛船為慣性系，其相對(duì)于慣性系的速度始終為零，因此他不可能發(fā)現(xiàn)自身變化，也不能由自身的變化知道自己的速度，故D正確。]題號(hào)234567891011121315．如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)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(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)到該光速的傳播速度為(

)A．0.4c

B．0.9c

C．1.0c

D．1.4c√題號(hào)23456789101112131C

[根據(jù)光速不變?cè)?，在一切慣性參考系中測(cè)量到的真空中的光速c都一樣，而壯壯所處參考系即為慣性參考系，因此壯壯觀測(cè)到的光速為1.0c，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]

題組二牛頓力學(xué)的局限性6．物理學(xué)史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程，關(guān)于相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性，下列說(shuō)法正確的是(

)A．牛頓力學(xué)能夠說(shuō)明微觀粒子的規(guī)律性，仍能適用于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題B．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了牛頓力學(xué)，表示牛頓力學(xué)已失去意義C．牛頓力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)D．牛頓力學(xué)在現(xiàn)代廣泛應(yīng)用，它的正確性無(wú)可懷疑，仍是普遍適用的√題號(hào)23456789101112131C

[牛頓力學(xué)具有一定的局限性，只能適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，而對(duì)于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體不適用，并不具有普遍性，故A、D錯(cuò)誤；相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)并未否定牛頓力學(xué)，而是補(bǔ)充了牛頓力學(xué)的不足，它們并不能替代牛頓力學(xué)的地位，故B錯(cuò)誤；牛頓力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)，故C正確。]題號(hào)234567891011121317．如圖所示，假設(shè)一列火車(chē)沿水平軌道接近光速勻速行駛，車(chē)廂正中央的光源S發(fā)出了一個(gè)閃光，車(chē)上的人甲和車(chē)旁邊的人乙進(jìn)行觀察，則(

)A．甲認(rèn)為閃光先到達(dá)車(chē)廂的后壁B．甲認(rèn)為閃光先到達(dá)車(chē)廂的前壁C．乙認(rèn)為閃光先到達(dá)車(chē)廂的后壁D．乙認(rèn)為閃光先到達(dá)車(chē)廂的前壁√題號(hào)23456789101112131C

[車(chē)廂是個(gè)慣性系，光源在車(chē)廂中央，車(chē)廂中的甲認(rèn)為，光向前、向后傳播的速度、路程均相等，閃光同時(shí)到達(dá)前、后兩壁，故A、B錯(cuò)誤；車(chē)旁邊的乙以地面為參考系，根據(jù)狹義相對(duì)論原理，光向前、后傳播的速度相等，在閃光向兩壁運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，車(chē)廂向前行進(jìn)了一段距離，所以向前的閃光傳播的路程長(zhǎng)，到達(dá)前壁的時(shí)刻晚些，故C正確，D錯(cuò)誤。]題號(hào)234567891011121318．如圖所示，a、b、c為三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且vb<vc，則地面的觀察者認(rèn)為走得最慢的鐘為(

)A．a(chǎn) B．bC．c D．無(wú)法確定√題號(hào)23456789101112131

題號(hào)234567891011121319．有兄弟兩個(gè)，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光的速度離開(kāi)地球去遨游太空，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是(

)A．哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長(zhǎng)了B．弟弟思念哥哥而加速生長(zhǎng)了C．由相對(duì)論可知，物體速度越大，其時(shí)間進(jìn)程就越慢，生理過(guò)程也越慢D．這是神話，科學(xué)無(wú)法解釋√題號(hào)23456789101112131C

[根據(jù)相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)，當(dāng)飛船速度接近光速時(shí)，時(shí)間會(huì)變慢，時(shí)間延緩效應(yīng)對(duì)生命過(guò)程、化學(xué)反應(yīng)等也是成立的，飛船運(yùn)行的速度越大，時(shí)間延緩效應(yīng)越明顯，人體新陳代謝越緩慢，故C正確。]題號(hào)2345678910111213110．(多選)A、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場(chǎng)的長(zhǎng)軸方向在其上空高速飛過(guò)，且vA>vB，對(duì)于在飛機(jī)上的人觀察的結(jié)果，下列說(shuō)法正確的是(

)A．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B飛機(jī)上的人觀察到的大B．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B飛機(jī)上的人觀察到的小C．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度相同D．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同√題號(hào)23456789101112131√

題號(hào)2345678910111213111．半人馬星座α星是離太陽(yáng)系最近的恒星，它距地球4.3×1016m。設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于半人馬星座α星之間。(光速c＝3×108

m/s，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)若宇宙飛船的速率為0.999c，按地球上時(shí)鐘計(jì)算，飛船往返一次需要時(shí)間為_(kāi)___________s。(2)如以飛船上時(shí)鐘計(jì)算，往返一次的時(shí)間為_(kāi)_________s。題號(hào)234567891011121312.87×1081.28×107

題號(hào)2345678910111213112．在某慣性系中測(cè)得相對(duì)該慣性系靜止的立方體的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0，另一慣性系以相對(duì)速度v平行于立方體的一邊運(yùn)動(dòng)。光速為c，則在后一慣性系中的觀察者測(cè)得的該立方體體積是多少？題號(hào)23456789101112131

13．如圖所示，假設(shè)一根10m長(zhǎng)的梭鏢以光速穿過(guò)一根10m長(zhǎng)的管子，它們的長(zhǎng)度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的。以下敘述中，最好地描述了梭鏢穿過(guò)管子情況的是(

)A．梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來(lái)C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個(gè)位置，管子恰好遮住梭鏢D．所有這些都與觀察者的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)√題號(hào)23456789101112131D

[如果觀察者是在相對(duì)于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動(dòng)著的梭鏢，那么梭鏢看起來(lái)就比管子短，在某些位置梭鏢會(huì)完全在管子內(nèi)部，然而當(dāng)觀察者和梭鏢一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者看到的管子就縮短了，所以在某些位置，觀察者可以看到梭鏢兩端都伸出管子，則D正確，A、B、C錯(cuò)誤。]題號(hào)23456789101112131章末綜合測(cè)評(píng)(三)題號(hào)13524687910111213√141516一、選擇題(共12小題，1～8題為單選題，9～12題為多選題)1．繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的空間實(shí)驗(yàn)室所受到的引力提供向心力，空間實(shí)驗(yàn)室里能完成的實(shí)驗(yàn)是(

)A．用天平測(cè)物體的質(zhì)量B．用彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律C．用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力D．求做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的加速度題號(hào)13524687910111213141516B

[空間實(shí)驗(yàn)室中所有物體都處于完全失重狀態(tài)，萬(wàn)有引力完全提供向心力，所以與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)均不能完成，如用天平稱量物體的質(zhì)量以及測(cè)量物體的重力等實(shí)驗(yàn)都不能完成，A、C、D錯(cuò)誤；彈簧測(cè)力計(jì)的原理是胡克定律，與重力無(wú)關(guān)，仍然可以完成，B正確。]題號(hào)21345687910111213√1415162．如圖所示，在地球軌道外側(cè)有一小行星帶。假設(shè)行星帶中的小行星都只受太陽(yáng)引力作用，并繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(

)A．小行星帶內(nèi)側(cè)行星的加速度小于外側(cè)行星的加速度B．與太陽(yáng)距離相等的每一顆小行星，受到太陽(yáng)的引力大小都相等C．小行星帶內(nèi)各小行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期大于一年D．小行星帶內(nèi)各行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線速度均大于地球公轉(zhuǎn)的線速度題號(hào)21345687910111213141516C

[小行星帶比地球離太陽(yáng)的距離遠(yuǎn)，離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的星球加速度、線速度越小，周期越大，由于每顆小行星的質(zhì)量未知，受到太陽(yáng)的引力大小關(guān)系不確定，C正確。]題號(hào)324568791011121311415163．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AB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(

)題號(hào)32456879101112131141516A．甲測(cè)得的光速為c，乙測(cè)得的光速為c-vB．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(cè)得的AB間的距離小于乙測(cè)得的AB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√題號(hào)32456879101112131141516D

[根據(jù)愛(ài)因斯坦的光速不變?cè)?，可知甲、乙在兩種不同的參考系里測(cè)出的光速都為c，故A錯(cuò)誤；根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運(yùn)動(dòng)速度越快，鐘走得越慢，接近光速時(shí)，鐘就幾乎停止了，甲認(rèn)為飛船中的鐘變慢了，乙認(rèn)為甲身邊的鐘變慢了，故B錯(cuò)誤；根據(jù)尺縮效應(yīng)：在尺子長(zhǎng)度方向上運(yùn)動(dòng)的尺子比靜止的尺子短，可知甲測(cè)得的AB間的距離大于乙測(cè)得的AB間的距離，故C錯(cuò)誤；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，對(duì)乙而言，則乙認(rèn)為B先接收到閃光，故D正確。]題號(hào)42356879101112131√1415164．如圖所示，羲和號(hào)是我國(guó)首顆可24小時(shí)全天候?qū)μ?yáng)進(jìn)行觀測(cè)的試驗(yàn)衛(wèi)星，該衛(wèi)星繞地球可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平面與赤道平面垂直。衛(wèi)星距離A點(diǎn)的最小距離是517千米，每天繞地球運(yùn)行n圈(n>1)，下列關(guān)于羲和號(hào)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．羲和號(hào)的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度B．羲和號(hào)的發(fā)射速度大于第一宇宙速度C．羲和號(hào)的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星D．羲和號(hào)的運(yùn)行周期大于地球同步衛(wèi)星題號(hào)42356879101112131141516

題號(hào)24536879101112131√1415165．在2023中國(guó)載人航天年的“成績(jī)單”中，有神舟十六號(hào)航天員乘組完成了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。已知在距地球表面約400km的“天宮”空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是(

)A．空間站中的航天員處于平衡狀態(tài)B．航天員在空間站中所受到的合力比在地面時(shí)大C．神舟十六號(hào)飛船與空間站對(duì)接以后，其運(yùn)行的速度不變D．神舟十六號(hào)飛船與空間站對(duì)接以后，其運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星大題號(hào)24536879101112131141516

題號(hào)24536879101112131√1415166．某同學(xué)做自由落體實(shí)驗(yàn)。他將石塊從19.6m高處由靜止釋放，石塊的落地時(shí)間不到2s。該同學(xué)可能是在以下哪個(gè)地方做實(shí)驗(yàn)(已知北京的重力加速度為9.801m/s2)(

)A．北極 B．赤道C．廣州 D．上海

題號(hào)245376891011121311415167．天問(wèn)一號(hào)從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點(diǎn)沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點(diǎn)，再依次進(jìn)入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則天問(wèn)一號(hào)(

)題號(hào)24537689101112131√141516A．發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B．從P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到Q點(diǎn)的時(shí)間小于6個(gè)月C．在環(huán)繞火星的停泊軌道運(yùn)行的周期比在調(diào)相軌道上小D．在地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度均大于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度題號(hào)24537689101112131141516C

[因發(fā)射的天問(wèn)一號(hào)要能變軌到繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，則發(fā)射速度要大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，即發(fā)射速度介于11.2km/s與16.7km/s之間，故A錯(cuò)誤；因P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到Q點(diǎn)的地火轉(zhuǎn)移軌道的半長(zhǎng)軸大于地球公轉(zhuǎn)軌道半徑，則其周期大于地球公轉(zhuǎn)周期(1年共12個(gè)月)，從P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到Q點(diǎn)的時(shí)間為軌道周期的一半時(shí)間應(yīng)大于6個(gè)月，故B錯(cuò)誤；因在環(huán)繞火星的停泊軌道的半長(zhǎng)軸小于調(diào)相軌道的半長(zhǎng)軸，則由開(kāi)普勒第三定律可知在環(huán)繞火星的停泊軌道運(yùn)行的周期比在調(diào)相軌道上小，故C正確；天問(wèn)一號(hào)在Q點(diǎn)點(diǎn)火加速進(jìn)入火星軌題號(hào)24537689101112131141516

題號(hào)24538679101112131√141516

題號(hào)24538679101112131141516

題號(hào)92453867101112131√1415169．2023年11月3日，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)使用長(zhǎng)征七號(hào)改運(yùn)載火箭，成功將通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星十號(hào)發(fā)射升空，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。關(guān)于該地球同步軌道衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是(

)A．衛(wèi)星的重力小于在地球表面時(shí)受到的重力B．衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，所受重力為零C．衛(wèi)星離地面的高度是一個(gè)定值D．衛(wèi)星相對(duì)地面靜止，處于平衡狀態(tài)√題號(hào)92453867101112131141516

題號(hào)92453867101112131√14151610．(2023·海南卷)如圖所示，1、2軌道分別是天宮二號(hào)飛船在變軌前后的軌道，下列說(shuō)法正確的是(

)A．飛船從1軌道變到2軌道要點(diǎn)火加速B．飛船在1軌道周期大于2軌道周期C．飛船在1軌道速度大于2軌道速度D．飛船在1軌道加速度大于2軌道加速度√√題號(hào)92453867101112131141516

題號(hào)92453867101112131√141516

√題號(hào)92453867101112131141516

題號(hào)9245386710111213114151612．電影中的太空電梯非常吸引人?，F(xiàn)假設(shè)已經(jīng)建成了如圖所示的太空電梯，其通過(guò)超級(jí)纜繩將地球赤道上的固定基地、同步空間站和配重空間站連接在一起，它們隨地球同步旋轉(zhuǎn)。圖中配重空間站比同步空間站更高，P是纜繩上的一個(gè)平臺(tái)。下列說(shuō)法正確的是(

)題號(hào)92453867101112131141516A．太空電梯上各點(diǎn)線速度與該點(diǎn)離地球球心的距離成反比B．航天員在配重空間站時(shí)不受空間站的作用力C．配重空間站做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力大于地球?qū)λ娜f(wàn)有引力D．若兩空間站之間纜繩斷裂，配重空間站將做離心運(yùn)動(dòng)√√題號(hào)92453867101112131141516CD

[固定基地、同步空間站和配重空間站隨地球同步旋轉(zhuǎn)，角速度相同，根據(jù)v＝ωr，可知太空電梯上各點(diǎn)線速度與該點(diǎn)離地球球心的距離成正比，故A錯(cuò)誤；配重空間站如果只由地球的萬(wàn)有引力提供向心力，則圓周運(yùn)動(dòng)角速度比同步空間站要慢，而實(shí)際圓周運(yùn)動(dòng)角速度等于同步空間站角速度，則在萬(wàn)有引力之外，配重空間站還受到纜繩拉力，