1、 第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性1相对论时空观(1)绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的，也叫牛顿力学时空观。(2)爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。(3)相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。时间延缓效应：如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为t，那么两者之间的关系是t，由于12。长度收缩效应：如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆
2、的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是ll0 ，由于121，所以总有l解析因为人站立时是垂直于飞船速度方向的，没有长度收缩效应，身高LL0；乙比甲运动得快，故根据相对论的时间延缓效应，t1t0。4设想飞船在甲、乙两个相距8亿千米的星球间飞行，甲、乙两星球及飞船上各有一个巨大的钟，现飞船相对星球以0.75c(c是真空中光速)的速度离开甲星球飞向乙星球，飞船经过甲星球时，三个钟均调整指到3：00整。则当飞船飞过乙星球的瞬间，飞船内的人看到乙星球上的钟指向的时间为_，看到飞船上的钟指向的时间为_。答案4：003：40解析在乙星球的观察者看来，飞船飞越的时间为：t s3600 s
3、1 h所以，飞船内的人看到乙星球上的钟指到4：00整。在飞船内的观察者看来，飞船飞越的时间t为：tt 1 h0.66 h40 min所以，飞船内的人看到飞船上的钟指到3：40。典型考点二牛顿力学的成就与局限性5(多选)下面说法中正确的是()A当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别B当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别C当普朗克常量h可以忽略不计时(h6.631034 Js)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别D当普朗克常量h不能忽略不计时(h6.631034 Js)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别答案AC解析牛顿力学可以认为是相对论物理学在低
4、速(远小于光速)状态下的特例，是量子力学在宏观(h可以忽略不计)状态下的特例，A、C正确。6(多选)以下说法正确的是()A牛顿力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B牛顿力学理论的成立具有一定的局限性C在牛顿力学中，物体的长度不随运动状态的改变而改变D相对论与量子力学否定了牛顿力学理论答案BC解析牛顿力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A错误；牛顿力学只在一定条件下适用，具有一定局限性，B正确；牛顿力学研究的是低速运动问题，物体的长度变化很小，可以认为不变，C正确；相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形，D错误。1(多选)下列说法中属于牛顿力学时空观
5、的观点的是()A世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B时间和空间不依赖人们的意识而存在C时间和空间是绝对的D时间和空间是紧密联系、不可分割的答案ABC解析牛顿力学时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的、绝对的，A、B、C属于牛顿力学时空观；D属于相对论时空观。2下列说法正确的是()A牛顿力学能够说明微观粒子的规律性B牛顿力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体C相对论与量子力学的出现，说明牛顿力学已失去意义D对于宏观物体的高速运动问题，牛顿力学仍适用答案B解析牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，也不能说明微观粒子的规律性，相对论与量
6、子力学的出现，是一种完善和拓展，牛顿力学并没有失去其存在的意义，B正确，A、C、D错误。3如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()A0.4c B0.5cC0.9c Dc答案D解析真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确，A、B、C错误。4一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驶而过，我们会感到车厢、车窗变窄了，而车厢、车窗的高度并没有变化，那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会()A变窄 B变宽C不变 D都有可能答案A解析火车相对地面以接近光速的速度向前飞驶，如果
7、以火车为参考系，地面向后飞驶，根据长度收缩效应知电线杆间距变窄，A正确。5.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C，假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观察者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断答案C解析列车上的观察者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动，靠近C而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，观察者测得C先被照亮，故C正确。6如图所示，有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度vB和vC朝同一方向飞行，vBvC，
8、对于地面上的观察者来说，以下说法中正确的是()A时钟A走得最慢 B时钟B走得最慢C时钟C走得最慢 D时钟C走得最快答案C解析根据相对论的时空观，运动的时钟变慢，时钟C的速度最大，时钟C走得最慢，C正确，A、B、D错误。7如果一观察者测得运动着的米尺长0.5 m(米尺的静止长度为1 m)，则此尺相对于观察者的速度为_。答案2.6108 m/s解析由ll0 得：vc c0.87c2.6108 m/s。8半人马星座星是离太阳系最近的恒星，它距地球为4.31016 m，设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座星之间，若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？答案9年0.4年解析以地球上的时钟计算：t s2.87108 s9年，若以飞船上的时钟计算，设时间为t，由时间延缓效应有t所以得tt2.87108 s1.28107 s0.4年。