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第五章 经典力学的局限性与相对论初步
第1节 经典力学的成就与局限性
第2节 相对论时空观简介
第3节 宇宙的起源和演化
栏目索引
教材知识 梳理
知识方法 探究
随堂达标 训练
教材知识 梳理
宏观
低速
×
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不是同时
mc2
√
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伽莫夫
减缓
重新收缩
知识方法 探究
随堂达标 训练
课时作业(16)
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米第1节 经典力学的成就与局限性
第2节 相对论时空观简介
第3节 宇宙的起源和演化
课程内容要求 核心素养提炼
1．知识经典力学的成就和局限性，了解物理学发展历史．2．初步了解相对论的时空观，知道狭义相对论的两种效应．3．了解宇宙的起源与演化，知道科学家对宇宙的探索． 1．物理观念：经典力学、相对论、宇宙大爆炸理论．2．科学思维：相对论的时空观．3．科学态度与责任：了解物理学的发展史和科学家的探索和贡献．
[对应学生用书P90]
1．经典力学的成就：构成了人类对自然界认识的理论体系，推动了技术创新．
2．经典力学的局限性：经典力学只适用于宏观(线度＞10－10 m)、低速(v c)、弱引力场的范围，超出以上范围，经典力学就不再适用．
[判断](对的画“√”，错的画“×”)
(1)经典力学适用于地面上物体的运动，但不适用于天体的运动．(×)
(2)相对论与量子论否定了经典力学．(×)
1．同时的相对性：相隔一定距离发生的两个事件，在一个参考系中观测是同时发生的，而在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能不是同时．
2．运动时钟变慢：相对于地面以速率u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τ0，而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τ，则τ＝ .
3．长度的相对性：与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向以速率u相对杆运动的人测得杆长是l，则l＝l0．
4．相对论质量和能量
(1)质能方程：E＝mc2．
(2)相对论质量：m＝ .
[判断](对的画“√”，错的画“×”)
(1)在以相对地面速度v运动的惯性参考系上观察到的时间Δτ小于地面上的人观察到的时间Δt.(√)
(2)相对杆静止时测得的长度l0小于沿杆的方向以速率v相对杆运动的人测得的长度l.(×)
1．宇宙的起源：物理学家伽莫夫提出宇宙大爆炸假说．
2．宇宙的未来：由于宇宙间天体、星际物质等引力作用，宇宙的膨胀可能减缓，甚至到一定时期重新收缩．
[对应学生用书P91]
探究点一 经典力学的适用范围
根据经典力学的理论，地球上物体受到的重力是由地球对物体的引力而产生，光在同种均匀介质中是沿直线传播的．而在实际观测中发现，光在经过大质量的星体(例如太阳)附近时会发生弯曲，经典力学对此却无法解释.19世纪末以来，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学描述．通过上述分析，试讨论以下问题：
(1)经典力学有哪些局限性？
提示 经典力学不适用于强引力场、高速和微观的范围．
(2)既然经典力学有自己的局限性，那么是否表示经典力学失去了意义？
提示 不表示经典力学失去了意义，经典力学在科学研究和生产技术中仍有着广泛的应用．
(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的
C．不同领域的事物各有其本质与规律
D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
BCD [人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，因而形成的理论也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律．]
[题后总结]
(1)经典力学只适用于宏观、低速(v c)、弱引力场的范围．
(2)经典力学不适用于微观领域中能量不连续变化的现象．
(3)经典力学规律只在惯性参考系中成立．
[训练1] (多选)关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( )
A．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B．在物体高速运动时，物体的运动规律适用狭义相对论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律
C．经典力学适用于宏观物体的运动，相对论适用于微观粒子的高速运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都是适用的
BC [经典力学解决低速宏观问题，高速微观问题应由狭义相对论解决，强引力场问题应由广义相对论解决．相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，故A、D错误，B、C正确．]
探究点二 相对论时空观
如图所示，一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶，车厢中央的光源发出一束光，思考以下问题：
(1)甲图中车厢内的观察者以车厢为参考系，观察到光是否同时到达前后两壁？
提示 是．
(2)乙图中，车外的观察者以地面为参考系，观察到闪光是否同时到达前后两壁？
提示 不同时，闪光先到达后壁．
一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只钟表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学和生命过程都变______(选填“快”或“慢”)了．
解析 由图像可知，当相对速度为0.6c时，时钟的频率为0.4 Hz，其周期为2.5 s．时钟变慢效应是只有当相对速度比较大时才较为明显的相对论效应，人类生活在低速宏观世界中，很难察觉时钟周期变化的现象．
答案 2.5 s 太小 慢
[题后总结]
(1)由于日常生活中相对速度比较小，和光速相比可以忽略不计，故观察不到明显的相对论效应．
(2)时钟变慢效应中的相对速度的大小都是相对光速来说的．
[训练2] 静止长度为2 m的物体，以0.8c的速度沿长度方向相对某观测者匀速运动时，此观测者测量该物体的长度为________m.
解析 因为l′＝l ，
故l′＝2× m＝1.2 m.
答案 1.2
[对应学生用书P92]
1．(相对论的光速不变原理)如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )
A．c＋v，c－v
B．c，c
C．c－v，c＋v
D．无法确定
B [根据光速不变原理，B正确．]
2．(相对论的动钟变慢效应)(多选)在接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )
A.飞船上的人观测到地球上的钟较快
B．飞船上的人观测到地球上的钟较慢
C．地球上的人观测到飞船上的钟较快
D．地球上的人观测到飞船上的钟较慢
BD [由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知，飞船上的人观测到地球上的钟较慢，地球上的人观测到飞船上的钟较慢，故选项A、C错误，B、D正确．]
3．(牛顿力学的适用范围)经典力学只适用于“低速”和“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指( )
A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B．地球表面的物质世界
C．人眼能看到的物质世界
D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
D [在物理学中，宏观世界一般是指不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界．只有D正确．]
4．(相对论效应的应用)带电π介子是一种不稳定的粒子，它静止时的平均寿命是2.6×10－8 s，然后就变为其他粒子．某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108 m/s，在实验室中测得这种粒子的平均寿命是____________．
解析 由τ＝可得，π介子的平均寿命是τ＝ s≈4.33×10－8 s.
答案 4.33×10－8 s
课时作业(16) 经典力学的局限性与相对论初步
[对应学生用书P155]
1．下列运动中，不能用经典力学规律描述的是( )
A．子弹的飞行
B．粒子接近光速的运动
C．人造卫星绕地球运动
D．“和谐号”列车从广州快速驶向上海
B [子弹的飞行、和谐号的运动及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观、低速的运动，经典力学能适用；而粒子接近光速的运动，经典力学不再适用．故B正确．]
2．如图所示，甲乘坐速度为0.9c(c为真空中的光速)的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c.甲向乙发出一束光进行联络，则乙观测到该光束的传播速度为( )
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．c
D [根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确．]
3．(多选)分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲、乙两人，都看到了在车厢前、后壁发生的事件，下列说法正确的是( )
A．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到前壁事件发生得早
B．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到后壁事件发生得早
C．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到前壁事件发生得早
D．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到后壁事件发生得早
AD [若乙观察两事件是同时的，即光从前后壁到乙的时间相等，但对甲而言，光从前壁到甲的传播距离变小，用时少，因而认为前壁事件先发生．故A正确，B错误；同理，若甲观察两事件是同时的，乙一定认为前壁事件发生得晚，故D正确，C错误．]
4．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是( )
A．8.76×104 h
B．6.26×104 h
C．12.27×104 h
D．16.52×104 h
B [Δt′＝Δt＝8.76×104× h≈6.26×104h，故B正确．]
5．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为真空中的光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
B [飞船上的观察者相对飞船是静止的，测得飞船长度为静止长度30 m，故A错误；地球上的观察者相对飞船的速度为0.6 c，测得飞船的长度l＝l0＝0.8l0＝24 m，故B正确；由光速不变原理知光信号的速度与参考系无关，故C、D错误．]
6．经典力学的基础是牛顿运动定律，自20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．因为经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．相对论能描述微观粒子运动的规律
D．万有引力定律也适用于强相互作用
C [相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形，故A错误；当物体的速度接近光速时，经典力学不再成立，故B错误；相对论能够描述微观粒子运动的规律，故C正确；万有引力定律属于经典力学的内容，不适用于强相互作用，故D错误．]
7．(多选)你站在一条长木杆的中央附近如图所示，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时小红正以接近光速的速度从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，因而她认为木杆是向右倾斜着落的．她的看法是( )
A．对的
B．错的
C．她应感觉到木杆在朝她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动
AC [当小红掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动．因此，在你看来同时发生的两件事，在小红看来木杆B端先落地．]
8．如图所示，车厢长为L，正以速度v(v很大)匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前、后两个方向匀速运动(相对于车厢).
(1)在车厢内的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．
解析 (1)在车厢内的观察者看来，A球所用时间为tA＝＝，B球所用时间为tB＝＝，因此两球同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，A球向后位移较小，而速度相同，故向后运动的A球需要较短的时间到达后壁．
答案 (1)能 (2)不能第1节 经典力学的成就与局限性
第2节 相对论时空观简介
第3节 宇宙的起源和演化
课程内容要求 核心素养提炼
1．知识经典力学的成就和局限性，了解物理学发展历史．2．初步了解相对论的时空观，知道狭义相对论的两种效应．3．了解宇宙的起源与演化，知道科学家对宇宙的探索． 1．物理观念：经典力学、相对论、宇宙大爆炸理论．2．科学思维：相对论的时空观．3．科学态度与责任：了解物理学的发展史和科学家的探索和贡献．
[对应学生用书P90]
1．经典力学的成就：构成了人类对自然界认识的理论体系，推动了技术创新．
2．经典力学的局限性：经典力学只适用于宏观(线度＞10－10 m)、低速(v c)、弱引力场的范围，超出以上范围，经典力学就不再适用．
[判断](对的画“√”，错的画“×”)
(1)经典力学适用于地面上物体的运动，但不适用于天体的运动．( )
(2)相对论与量子论否定了经典力学．( )
1．同时的相对性：相隔一定距离发生的两个事件，在一个参考系中观测是同时发生的，而在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能不是同时．
2．运动时钟变慢：相对于地面以速率u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τ0，而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τ，则τ＝ .
3．长度的相对性：与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向以速率u相对杆运动的人测得杆长是l，则l＝l0．
4．相对论质量和能量
(1)质能方程：E＝mc2．
(2)相对论质量：m＝ .
[判断](对的画“√”，错的画“×”)
(1)在以相对地面速度v运动的惯性参考系上观察到的时间Δτ小于地面上的人观察到的时间Δt.(√)
(2)相对杆静止时测得的长度l0小于沿杆的方向以速率v相对杆运动的人测得的长度l.(×)
1．宇宙的起源：物理学家伽莫夫提出宇宙大爆炸假说．
2．宇宙的未来：由于宇宙间天体、星际物质等引力作用，宇宙的膨胀可能减缓，甚至到一定时期重新收缩．
[对应学生用书P91]
探究点一 经典力学的适用范围
根据经典力学的理论，地球上物体受到的重力是由地球对物体的引力而产生，光在同种均匀介质中是沿直线传播的．而在实际观测中发现，光在经过大质量的星体(例如太阳)附近时会发生弯曲，经典力学对此却无法解释.19世纪末以来，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学描述．通过上述分析，试讨论以下问题：
(1)经典力学有哪些局限性？
(2)既然经典力学有自己的局限性，那么是否表示经典力学失去了意义？
(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的
C．不同领域的事物各有其本质与规律
D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
[训练1] (多选)关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( )
A．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B．在物体高速运动时，物体的运动规律适用狭义相对论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律
C．经典力学适用于宏观物体的运动，相对论适用于微观粒子的高速运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都是适用的
探究点二 相对论时空观
如图所示，一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶，车厢中央的光源发出一束光，思考以下问题：
(1)甲图中车厢内的观察者以车厢为参考系，观察到光是否同时到达前后两壁？
(2)乙图中，车外的观察者以地面为参考系，观察到闪光是否同时到达前后两壁？
一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只钟表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学和生命过程都变______(选填“快”或“慢”)了．
[训练2] 静止长度为2 m的物体，以0.8c的速度沿长度方向相对某观测者匀速运动时，此观测者测量该物体的长度为________m.
[对应学生用书P92]
1．(相对论的光速不变原理)如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )
A．c＋v，c－v
B．c，c
C．c－v，c＋v
D．无法确定
2．(相对论的动钟变慢效应)(多选)在接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )
A.飞船上的人观测到地球上的钟较快
B．飞船上的人观测到地球上的钟较慢
C．地球上的人观测到飞船上的钟较快
D．地球上的人观测到飞船上的钟较慢
A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B．地球表面的物质世界
C．人眼能看到的物质世界
D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
4．(相对论效应的应用)带电π介子是一种不稳定的粒子，它静止时的平均寿命是2.6×10－8 s，然后就变为其他粒子．某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108 m/s，在实验室中测得这种粒子的平均寿命是____________．
课时作业(16) 经典力学的局限性与相对论初步
[对应学生用书P155]
1．下列运动中，不能用经典力学规律描述的是( )
A．子弹的飞行
B．粒子接近光速的运动
C．人造卫星绕地球运动
D．“和谐号”列车从广州快速驶向上海
2．如图所示，甲乘坐速度为0.9c(c为真空中的光速)的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c.甲向乙发出一束光进行联络，则乙观测到该光束的传播速度为( )
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．c
3．(多选)分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲、乙两人，都看到了在车厢前、后壁发生的事件，下列说法正确的是( )
A．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到前壁事件发生得早
B．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到后壁事件发生得早
C．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到前壁事件发生得早
D．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到后壁事件发生得早
4．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是( )
A．8.76×104 h
B．6.26×104 h
C．12.27×104 h
D．16.52×104 h
5．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为真空中的光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
6．经典力学的基础是牛顿运动定律，自20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．因为经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．相对论能描述微观粒子运动的规律
D．万有引力定律也适用于强相互作用
7．(多选)你站在一条长木杆的中央附近如图所示，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时小红正以接近光速的速度从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，因而她认为木杆是向右倾斜着落的．她的看法是( )
A．对的
B．错的
C．她应感觉到木杆在朝她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动
8．如图所示，车厢长为L，正以速度v(v很大)匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前、后两个方向匀速运动(相对于车厢).
(1)在车厢内的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．课时作业(16) 经典力学的局限性与相对论初步
[对应学生用书P155]
1．下列运动中，不能用经典力学规律描述的是( )
A．子弹的飞行
B．粒子接近光速的运动
C．人造卫星绕地球运动
D．“和谐号”列车从广州快速驶向上海
B [子弹的飞行、和谐号的运动及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观、低速的运动，经典力学能适用；而粒子接近光速的运动，经典力学不再适用．故B正确．]
2．如图所示，甲乘坐速度为0.9c(c为真空中的光速)的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c.甲向乙发出一束光进行联络，则乙观测到该光束的传播速度为( )
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．c
D [根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确．]
3．(多选)分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲、乙两人，都看到了在车厢前、后壁发生的事件，下列说法正确的是( )
A．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到前壁事件发生得早
B．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到后壁事件发生得早
C．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到前壁事件发生得早
D．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到后壁事件发生得早
AD [若乙观察两事件是同时的，即光从前后壁到乙的时间相等，但对甲而言，光从前壁到甲的传播距离变小，用时少，因而认为前壁事件先发生．故A正确，B错误；同理，若甲观察两事件是同时的，乙一定认为前壁事件发生得晚，故D正确，C错误．]
4．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是( )
A．8.76×104 h
B．6.26×104 h
C．12.27×104 h
D．16.52×104 h
B [Δt′＝Δt＝8.76×104× h≈6.26×104h，故B正确．]
5．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为真空中的光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
B [飞船上的观察者相对飞船是静止的，测得飞船长度为静止长度30 m，故A错误；地球上的观察者相对飞船的速度为0.6 c，测得飞船的长度l＝l0＝0.8l0＝24 m，故B正确；由光速不变原理知光信号的速度与参考系无关，故C、D错误．]
6．经典力学的基础是牛顿运动定律，自20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．因为经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．相对论能描述微观粒子运动的规律
D．万有引力定律也适用于强相互作用
C [相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形，故A错误；当物体的速度接近光速时，经典力学不再成立，故B错误；相对论能够描述微观粒子运动的规律，故C正确；万有引力定律属于经典力学的内容，不适用于强相互作用，故D错误．]
7．(多选)你站在一条长木杆的中央附近如图所示，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时小红正以接近光速的速度从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，因而她认为木杆是向右倾斜着落的．她的看法是( )
A．对的
B．错的
C．她应感觉到木杆在朝她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动
AC [当小红掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动．因此，在你看来同时发生的两件事，在小红看来木杆B端先落地．]
8．如图所示，车厢长为L，正以速度v(v很大)匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前、后两个方向匀速运动(相对于车厢).
(1)在车厢内的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．
解析 (1)在车厢内的观察者看来，A球所用时间为tA＝＝，B球所用时间为tB＝＝，因此两球同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，A球向后位移较小，而速度相同，故向后运动的A球需要较短的时间到达后壁．
答案 (1)能 (2)不能课时作业(16) 经典力学的局限性与相对论初步
1．下列运动中，不能用经典力学规律描述的是( )
A．子弹的飞行
B．粒子接近光速的运动
C．人造卫星绕地球运动
D．“和谐号”列车从广州快速驶向上海
2．如图所示，甲乘坐速度为0.9c(c为真空中的光速)的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c.甲向乙发出一束光进行联络，则乙观测到该光束的传播速度为( )
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．c
3．(多选)分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲、乙两人，都看到了在车厢前、后壁发生的事件，下列说法正确的是( )
A．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到前壁事件发生得早
B．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到后壁事件发生得早
C．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到前壁事件发生得早
D．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到后壁事件发生得早
4．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是( )
A．8.76×104 h
B．6.26×104 h
C．12.27×104 h
D．16.52×104 h
5．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为真空中的光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
6．经典力学的基础是牛顿运动定律，自20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．因为经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．相对论能描述微观粒子运动的规律
D．万有引力定律也适用于强相互作用
7．(多选)你站在一条长木杆的中央附近如图所示，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时小红正以接近光速的速度从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，因而她认为木杆是向右倾斜着落的．她的看法是( )
A．对的
B．错的
C．她应感觉到木杆在朝她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动
8．如图所示，车厢长为L，正以速度v(v很大)匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前、后两个方向匀速运动(相对于车厢).
(1)在车厢内的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，小球________(选填“能”或“不能”)同时到达两壁．(2)在地面上的观察者看来，A球向后位移较小，而速度相同，故向后运动的A球需要较短的时间到达后壁．
