7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 学案 （有答案）
文档属性
| 名称 | 7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 学案 （有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-13 16:05:34 | ||
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文档简介
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
一学科核心素养
物理观念：了解相对论-量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。
科学思维：经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义。
科学探究：通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。
科学态度与责任：通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。
二学习重难点
【重点】
相对论时空观和牛顿力学时空观的区别。
【难点】
时间延缓效应和长度收缩效应的理解和应用。
三课前预习
1．相对论时空观
（1）19世纪，英国物理学家____根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度____光速c。
（2）1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度_____！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系____（填“相符”或“不符”）。
（3）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____的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
（4）时间延缓效应
a.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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是Δt=。
b.Δt与Δτ的关系总有Δt___Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态__。（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
a.如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，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l=l0。
b.l与l0的关系总有l__l0（填“>”“<”或“=”），即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态_____。（填“无关”或“有关”）
2．判断下列说法是否正确。
（1）洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速。( )
（2）时间间隔和长度在任何时候都不会变。( )
（3）对于高速运动的物体，它的长度随着速度的增大而减小。( )
（4）对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的。( )
（5）牛顿力学适用于低速、宏观物体。( )
（6）相对论时空观否定了牛顿力学时空观。( )
3．相对论时空观
（1）19世纪，英国物理学家______根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度______光速c；
（2）1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度______！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系______（填“相符”或“不符”）；
（3）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______的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的；
（4）时间延缓效应
（a）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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是；
（b）Δt与Δτ的关系总有Δt>Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态______；（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
（a）如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，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；
（b）l与l0的关系总有l”“<”或“=”），即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态______。（填“无关”或“有关”）
4．（1）按照狭义相对论的观点，在太空中“迎着”光飞行的宇宙飞船上，观察者测得的光速___________（选填“大于”、“等于”、“小于”，其中为真空中的光速）。
（2）由于狭义相对论效应，北斗卫星导航系统卫星上的原子钟会因为高速运动而导致时间___________（选填“变慢”或“变快”），这些时钟如果不加以校正的话，系统每天将累积很大的定位误差，因此，这些卫星的软件需要计算和抵消相对论效应，确保定位准确。
5．牛顿力学适用于解决宏观_________问题（填“高速”或“低速”）。若在地面上和绕地球高速飞行的宇宙飞船中分别放置同样的两个时钟，飞船飞行几圈后返回地面，则地面上的钟走得比飞船中的钟_________（填“快”、“慢”或“一样快”）。
6．“我和宇宙之间有必然的联系吗？
宇宙是否有尽头？
时间是否有长短？
过去的时间在哪里消失？
未来的时间又在何处停止？”
以上为某情景剧中的台词片段，尝试基于必修第二册第八章的内容，任选其中一个问题从物理学的角度进行简要分析。____________________
7．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球。地球上的观测者测得该飞船的长度____________30m，飞船发来的光信号____________c。（均选填“大于”、“等于”、“小于”）
四自我检测
1．宇宙空间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为。忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心做匀速圆周运动，引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A．每颗星做圆周运动的线速度为
B．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关
C．若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍
D．若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则线速度变为原来的2倍
2．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，地面上的观察者认为走得最快的时钟是（ ）
A．A时钟 B．B时钟
C．C时钟 D．无法确定
3．关于牛顿力学，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿力学无法解决微观物体的运动问题
B．在不同的参考系中光的传播速度都相同，这与牛顿力学规律相符
C．物体在以接近光速运动时所遵从的规律是与牛顿力学相符的
D．牛顿力学既适用于宏观、低速运动问题，又能用于高速运动问题
4．“高分四号”卫星是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，关于“高分四号”，下列说法正确的是（ ）
A．“高分四号”卫星距地球如果更近一些，分辨率更高，且仍能保持与地球自转同步
B．“高分四号”卫星绕地球做圆周运动的线速度小于地球的第一宇宙速度7.9 km/s
C．“高分四号”卫星的向心加速度小于静止在赤道上物体的向心加速度
D．“高分四号”卫星所受到的向心力与其他同步卫星所受到的向心力大小相等
5．下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿力学适用于任何情况下的任何物体
B．相对论只适用于高速运动的物体
C．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律
D．牛顿力学也适用于微观粒子的运动
6．我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则（ ）
A．飞行器在B点处点火后，动能增加
B．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为
C．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
D．由已知条件不能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期
7．如果航天员以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．航天员根据自己的质量在增加发觉自己在运动
B．航天员根据自己的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动
C．航天员根据自己在变小发觉自己在运动
D．航天员永远不能由自身的变化知道自己的速度
8．2021年2月，“天问一号”探测器成功被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”目标的第一步。如图，为“天问一号”被火星捕获的简易图，其中1为椭圆轨道，2为圆轨道。则下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在轨道2运行的周期大于在轨道1运行的周期
B．“天问一号”沿轨道1运行时在P点的加速度小于在Q点的加速度
C．“天问一号”由轨道1进入轨道2，在Q点的喷气方向与速度方向相反
D．“天问一号”在轨道1由Q点向P点运动的过程中，机械能逐渐增大
9．下列说法中正确的是（ ）
A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁
B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速
C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同
10．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（ ）
A．经典力学过时了，应该被相对论和量子力学所取代
B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释
C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述
参考答案：
三课前预习
11． 麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 > 有关 ＜ 有关
12． 错 错 对 对 对 错
13． 麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 有关 有关
14． 等于 变慢
15． 低速 快
16．略
17． 小于 等于
四自我检测
1．C
【详解】A．任意两颗星之间的万有引力为
F＝G
每一颗星受到的合力为
由几何关系可知，它们的轨道半径为
r＝L
合力提供它们的向心力
＝m
联立解得
A错误；
B．根据
解得
故加速度与它们的质量有关，B错误；
C．根据
解得
若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍， C正确；
D．根据
可知，若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则线速度不变，D错误。
故选C。
2．A
【详解】根据狭义相对论可知，时间间隔具有相对性，满足关系式
由于A相对观察者静止，而B、C均相对观察者高速运动，所以地面上的观察者认为走得最快的时钟是A，故选A。
3．A
【详解】AD．牛顿力学的适用范围是宏观低速的运动问题，对于微观高速物体的运动无法解决，故A正确，D错误；
B．在不同的参考系中光的传播速度都相同，这与牛顿力学规律不相符，牛顿认为同一物体取不同的参考系，物体的运动的是不同的，故B错误；
C．物体在以接近光速运动时所遵从的规律是与爱因斯坦相对论符合的，与牛顿定律不符，故C错误；
故选A。
4．B
【详解】A．所有同步卫星都具有相同的周期、相同的离地高度和相同的速率，“高分四号”卫星距地球更近一些，不能保持与地球自转同步，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
第一宇宙速度对应的轨道半径为地球的半径，“高分四号”卫星的轨道半径比地球半径大，所以其绕地球做圆周运动的线速度小于第一宇宙速度7.9 km/s，故B正确；
C．根据向心加速度
a=
“高分四号”卫星与静止在赤道上的物体具有相同的周期，所以“高分四号”卫星的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度，故C错误；
D．由于“高分四号”卫星与其他同步卫星的质量有可能不同，地球对它们的引力（充当向心力）大小也可能不同，向心力大小不能判断，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．牛顿力学只适用于宏观、低速的情况，故A错误；
B．相对论既适用于高速运动的物体，又适用于低速运动的物体，故B错误；
C．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律，故C正确；
D．牛顿力学只适用于宏观物体的运动，而对于微观粒子的运动是不适用的，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】A．在椭圆轨道近月点变轨成为圆轨道，要实现变轨应给飞行器点火减速，减小所需的向心力，故点火后动能减小，A错误；
BD．设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3，则
解得
根据几何关系可知，轨道Ⅱ的半长轴a＝2.5R。根据开普勒第三定律＝k以及飞行器在轨道Ⅲ上的运行周期，可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期，B正确D错误；
C．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度与在轨道Ⅲ上通过B点的加速度相等，故C错误。
故选B。
7．D
【详解】根据狭义相对论知识可知，航天员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可发现自身变化，也不能由自身变化知道他的速度。
故选D。
8．B
【详解】A．由开普勒第三定律
＝
可知，由于轨道1的半长轴大于轨道2的半径，所以“天问一号”在轨道2运行的周期小于在轨道1运行的周期，A错误；
B．由
G＝ma
得
a＝G
“天问一号”在P点的加速度小于在Q点的加速度，B正确；
C．“天问一号”由轨道1进入轨道2，“天问一号”做向心运动，因此在Q点制动减速，则在Q点的喷气方向应与速度方向相同，C错误；
D．“天问一号”在轨道1由Q点向P点运动的过程中，只有万有引力做功，“天问一号”的机械能守恒，D错误。
故选B。
9．B
【详解】A．根据同时的相对性，火车上的人会看到两个闪光同时到达车厢的前后壁，而地面上的人会看到闪光先到达车厢的后壁（相对火车运动方向而言），后到达前壁，A错误；
B．根据爱因斯坦的相对论可知，在任何惯性参考系中，任何物体的运动速度都不能超过光速，B正确；
C．考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式
沿自身长度方向高速运动的杆长度总比静止时的长度短，C错误；
D．由相对论的基本公式
可知时间间隔与参考系有关，D错误。
故选B。
10．D
【详解】A．经典力学不会过时，在低速宏观物理过程中适用，不可替代，A错误；
B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，B错误；
C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，C错误；
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，D正确。
故选D。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
一学科核心素养
物理观念：了解相对论-量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。
科学思维：经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义。
科学探究：通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。
科学态度与责任：通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。
二学习重难点
【重点】
相对论时空观和牛顿力学时空观的区别。
【难点】
时间延缓效应和长度收缩效应的理解和应用。
三课前预习
1．相对论时空观
（1）19世纪，英国物理学家____根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度____光速c。
（2）1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度_____！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系____（填“相符”或“不符”）。
（3）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____的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
（4）时间延缓效应
a.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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是Δt=。
b.Δt与Δτ的关系总有Δt___Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态__。（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
a.如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，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l=l0。
b.l与l0的关系总有l__l0（填“>”“<”或“=”），即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态_____。（填“无关”或“有关”）
2．判断下列说法是否正确。
（1）洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速。( )
（2）时间间隔和长度在任何时候都不会变。( )
（3）对于高速运动的物体，它的长度随着速度的增大而减小。( )
（4）对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的。( )
（5）牛顿力学适用于低速、宏观物体。( )
（6）相对论时空观否定了牛顿力学时空观。( )
3．相对论时空观
（1）19世纪，英国物理学家______根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度______光速c；
（2）1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度______！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系______（填“相符”或“不符”）；
（3）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______的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的；
（4）时间延缓效应
（a）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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是；
（b）Δt与Δτ的关系总有Δt>Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态______；（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
（a）如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，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；
（b）l与l0的关系总有l
4．（1）按照狭义相对论的观点，在太空中“迎着”光飞行的宇宙飞船上，观察者测得的光速___________（选填“大于”、“等于”、“小于”，其中为真空中的光速）。
（2）由于狭义相对论效应，北斗卫星导航系统卫星上的原子钟会因为高速运动而导致时间___________（选填“变慢”或“变快”），这些时钟如果不加以校正的话，系统每天将累积很大的定位误差，因此，这些卫星的软件需要计算和抵消相对论效应，确保定位准确。
5．牛顿力学适用于解决宏观_________问题（填“高速”或“低速”）。若在地面上和绕地球高速飞行的宇宙飞船中分别放置同样的两个时钟，飞船飞行几圈后返回地面，则地面上的钟走得比飞船中的钟_________（填“快”、“慢”或“一样快”）。
6．“我和宇宙之间有必然的联系吗？
宇宙是否有尽头？
时间是否有长短？
过去的时间在哪里消失？
未来的时间又在何处停止？”
以上为某情景剧中的台词片段，尝试基于必修第二册第八章的内容，任选其中一个问题从物理学的角度进行简要分析。____________________
7．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球。地球上的观测者测得该飞船的长度____________30m，飞船发来的光信号____________c。（均选填“大于”、“等于”、“小于”）
四自我检测
1．宇宙空间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为。忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心做匀速圆周运动，引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A．每颗星做圆周运动的线速度为
B．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关
C．若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍
D．若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则线速度变为原来的2倍
2．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，地面上的观察者认为走得最快的时钟是（ ）
A．A时钟 B．B时钟
C．C时钟 D．无法确定
3．关于牛顿力学，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿力学无法解决微观物体的运动问题
B．在不同的参考系中光的传播速度都相同，这与牛顿力学规律相符
C．物体在以接近光速运动时所遵从的规律是与牛顿力学相符的
D．牛顿力学既适用于宏观、低速运动问题，又能用于高速运动问题
4．“高分四号”卫星是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，关于“高分四号”，下列说法正确的是（ ）
A．“高分四号”卫星距地球如果更近一些，分辨率更高，且仍能保持与地球自转同步
B．“高分四号”卫星绕地球做圆周运动的线速度小于地球的第一宇宙速度7.9 km/s
C．“高分四号”卫星的向心加速度小于静止在赤道上物体的向心加速度
D．“高分四号”卫星所受到的向心力与其他同步卫星所受到的向心力大小相等
5．下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿力学适用于任何情况下的任何物体
B．相对论只适用于高速运动的物体
C．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律
D．牛顿力学也适用于微观粒子的运动
6．我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则（ ）
A．飞行器在B点处点火后，动能增加
B．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为
C．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
D．由已知条件不能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期
7．如果航天员以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．航天员根据自己的质量在增加发觉自己在运动
B．航天员根据自己的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动
C．航天员根据自己在变小发觉自己在运动
D．航天员永远不能由自身的变化知道自己的速度
8．2021年2月，“天问一号”探测器成功被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”目标的第一步。如图，为“天问一号”被火星捕获的简易图，其中1为椭圆轨道，2为圆轨道。则下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”在轨道2运行的周期大于在轨道1运行的周期
B．“天问一号”沿轨道1运行时在P点的加速度小于在Q点的加速度
C．“天问一号”由轨道1进入轨道2，在Q点的喷气方向与速度方向相反
D．“天问一号”在轨道1由Q点向P点运动的过程中，机械能逐渐增大
9．下列说法中正确的是（ ）
A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁
B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速
C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同
10．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（ ）
A．经典力学过时了，应该被相对论和量子力学所取代
B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释
C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述
参考答案：
三课前预习
11． 麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 > 有关 ＜ 有关
12． 错 错 对 对 对 错
13． 麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 有关 有关
14． 等于 变慢
15． 低速 快
16．略
17． 小于 等于
四自我检测
1．C
【详解】A．任意两颗星之间的万有引力为
F＝G
每一颗星受到的合力为
由几何关系可知，它们的轨道半径为
r＝L
合力提供它们的向心力
＝m
联立解得
A错误；
B．根据
解得
故加速度与它们的质量有关，B错误；
C．根据
解得
若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍， C正确；
D．根据
可知，若距离和每颗星的质量都变为原来的2倍，则线速度不变，D错误。
故选C。
2．A
【详解】根据狭义相对论可知，时间间隔具有相对性，满足关系式
由于A相对观察者静止，而B、C均相对观察者高速运动，所以地面上的观察者认为走得最快的时钟是A，故选A。
3．A
【详解】AD．牛顿力学的适用范围是宏观低速的运动问题，对于微观高速物体的运动无法解决，故A正确，D错误；
B．在不同的参考系中光的传播速度都相同，这与牛顿力学规律不相符，牛顿认为同一物体取不同的参考系，物体的运动的是不同的，故B错误；
C．物体在以接近光速运动时所遵从的规律是与爱因斯坦相对论符合的，与牛顿定律不符，故C错误；
故选A。
4．B
【详解】A．所有同步卫星都具有相同的周期、相同的离地高度和相同的速率，“高分四号”卫星距地球更近一些，不能保持与地球自转同步，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
第一宇宙速度对应的轨道半径为地球的半径，“高分四号”卫星的轨道半径比地球半径大，所以其绕地球做圆周运动的线速度小于第一宇宙速度7.9 km/s，故B正确；
C．根据向心加速度
a=
“高分四号”卫星与静止在赤道上的物体具有相同的周期，所以“高分四号”卫星的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度，故C错误；
D．由于“高分四号”卫星与其他同步卫星的质量有可能不同，地球对它们的引力（充当向心力）大小也可能不同，向心力大小不能判断，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．牛顿力学只适用于宏观、低速的情况，故A错误；
B．相对论既适用于高速运动的物体，又适用于低速运动的物体，故B错误；
C．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律，故C正确；
D．牛顿力学只适用于宏观物体的运动，而对于微观粒子的运动是不适用的，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】A．在椭圆轨道近月点变轨成为圆轨道，要实现变轨应给飞行器点火减速，减小所需的向心力，故点火后动能减小，A错误；
BD．设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3，则
解得
根据几何关系可知，轨道Ⅱ的半长轴a＝2.5R。根据开普勒第三定律＝k以及飞行器在轨道Ⅲ上的运行周期，可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期，B正确D错误；
C．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度与在轨道Ⅲ上通过B点的加速度相等，故C错误。
故选B。
7．D
【详解】根据狭义相对论知识可知，航天员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可发现自身变化，也不能由自身变化知道他的速度。
故选D。
8．B
【详解】A．由开普勒第三定律
＝
可知，由于轨道1的半长轴大于轨道2的半径，所以“天问一号”在轨道2运行的周期小于在轨道1运行的周期，A错误；
B．由
G＝ma
得
a＝G
“天问一号”在P点的加速度小于在Q点的加速度，B正确；
C．“天问一号”由轨道1进入轨道2，“天问一号”做向心运动，因此在Q点制动减速，则在Q点的喷气方向应与速度方向相同，C错误；
D．“天问一号”在轨道1由Q点向P点运动的过程中，只有万有引力做功，“天问一号”的机械能守恒，D错误。
故选B。
9．B
【详解】A．根据同时的相对性，火车上的人会看到两个闪光同时到达车厢的前后壁，而地面上的人会看到闪光先到达车厢的后壁（相对火车运动方向而言），后到达前壁，A错误；
B．根据爱因斯坦的相对论可知，在任何惯性参考系中，任何物体的运动速度都不能超过光速，B正确；
C．考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式
沿自身长度方向高速运动的杆长度总比静止时的长度短，C错误；
D．由相对论的基本公式
可知时间间隔与参考系有关，D错误。
故选B。
10．D
【详解】A．经典力学不会过时，在低速宏观物理过程中适用，不可替代，A错误；
B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，B错误；
C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，C错误；
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，D正确。
故选D。
试卷第1页，共3页
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