5-1经典力学的成就与局限性 经典时空观与相对论时空观 学案

第五章　经典力学与物理学的革命
第一节　经典力学的成就与局限性
第二节　经典时空观与相对论时空观
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1．16世纪__________创立了日心说，17世纪，伽利略发展了观察实验、科学思维与
________相结合的方法，发现了____________、____________和力学相对性原理．牛顿
采用归纳与________、综合与分析的方法总结出牛顿运动定律和____________定律．
2．经典力学的应用受到物体运动________的限制，经典力学只适用于________物体．
3．牛顿运动定律不适用于微观领域中____________和____________的现象．
4．高速世界的两个基本原理
(1)相对性原理：在不同惯性系中，________________都是相同的．
(2)光速不变原理：不管在哪个________中，测得的真空中的________都相同．
5．狭义相对论不同于经典力学的结论：
(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系看来是
__________的．
(2)时间延缓效应：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，观察者会
看到它________了，运动速度越快，效果越明显．即运动着的________要变慢．这个效
应叫做时间延缓效应，时间延缓效应也称作时间膨胀．
(3)长度收缩效应
一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，观察者在
运动方向上观测，它的长度要______，速度越快，缩得越短，即运动着的尺子要
________．这种观测效应称为长度收缩效应(或运动尺子缩短)．
(4)质速关系
在经典力学中，物体的质量与物体的________无关．但在相对论中，运动物体的质量随
其________的变化而变化．
由质速关系可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时，其运动时的质量明显大于静
止时的质量．对于低速运动的物体，质量的变化完全可以忽略不计．
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【概念规律练】
知识点一　经典力学
1．下列说法正确的是(　　)
A．牛顿定律就是经典力学
B．经典力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
D．经典力学可以解决自然界中所有的问题
2．(双选)以下说法正确的是(　　)
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．经典力学理论的成立具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论
知识点二　“同时”的相对性
3.
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图1
地面上A、B两个事件同时发生．如图1所示，对于坐在火箭上沿两个事件发生地点AB
连线飞行的人来说，哪个事件先发生？
【方法技巧练】
一、经典力学与相对论的区别与联系
4．(双选)关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是(　　)
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，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的
运动服从牛顿定律
C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
5．下列说法正确的是(　　)
A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也
不随运动状态而改变
B．在经典力学中，物体的质量随运动速度的增加而减小，在狭义相对论中，物体的质
量随物体速度的增大而增大
C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的
增大而增大
D．上述说法都是错误的
二、运动时钟变慢问题分析
6．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速
度vB和vC朝同一方向飞行，vB得最快？
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1．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使
物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是(　　)
A．牛顿
B．开普勒
C．笛卡儿
D．伽利略
2．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．在对以下
几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是(　　)
A．爱因斯坦创立了“日心说”
B．哥白尼提出了“地心说”
C．伽利略发现了行星运动定律
D．牛顿总结出了万有引力定律
3．经典力学适用于解决(　　)
A．宏观高速问题
B．微观低速问题
C．宏观低速问题
D．微观高速问题
4．(双选)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，
促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是(　　)
A．牛顿发现了万有引力定律
B．牛顿通过实验证实了万有引力定律
C．相对论的创立表明经典力学已不再适用
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域
5．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是(　　)
A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
6．(双选)下列哪些是“相对论”的内容(　　)
A．同时的绝对性
B．“尺缩效应”
C．时钟变慢
D．质量不变因为它是物体的固有属性，与运动状态无关
7．日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，其原因是
(　　)
A．运动中物体的质量无法称量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体的质量不随速度的变化而变化
8．从爱因斯坦的狭义相对论来看，以下说法正确的是(　　)
A．宇宙中存在着全宇宙普适的同时性概念，且时间是能绝对定义的
B．宇宙中不存在全宇宙普适的同时性概念，但时间是能绝对定义的
C．宇宙中存在全宇宙普适的同时性概念，但时间是不能绝对定义的
D．宇宙中不存在全宇宙普适的同时性概念，且时间是不能绝对定义的
9．(双选)下列说法中正确的是(　　)
A．爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
B．爱因斯坦的狭义相对论研究了物体在高速运动时所遵循的规律
C．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
D．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
10．两相同的米尺，分别静止于两个相对运动的惯性参考系S和S′中，若米尺都沿运
动方向放置，则(　　)
A．S系的人认为S′系的米尺要短些
B．S′系的人认为S系的米尺要长些
C．两系的人认为两系的尺一样长
D．S系的人认为S′系的米尺要长些
题　号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答　案
第五章　经典力学与物理学的革命
第一节　经典力学的成就与局限性
第二节　经典时空观与相对论时空观
课前预习练
1．哥白尼　数学　惯性定律　落体定律　演绎　万有引力
2．速率　低速
3．物质结构　能量不连续
4．(1)一切物理规律　(2)惯性系　光速
5．(1)不同时　(2)变慢　时钟(3)缩短　缩短　(4)速度　速度
课堂探究练
1．B　[经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题．因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解答此类问题．]
方法总结　经典力学不能用来解决微观世界和高速运动中的一些问题．
2．BC　[经典力学理论只适用于宏观、低速的物体，A错，B对．在经典力学中，物体的速度v c，所以物体的质量不随运动状态而改变，但相对论和量子力学并不否定经典力学理论，认为它是在一定条件下的特殊情形，C正确，D错误．]
3．B事件先发生
解析　以地面为参考系，A、B两个事件同时发生，即如在A、B连线中点C放一时钟，将同时接收到来自A、B的信号．设想该时钟以与火箭相同的速度飞行，则先接收到来自B的信号，后接收到来自A的信号，即以火箭(或火箭上的人)为参考系，B事件先发生．
4．BC　[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，A错．经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题经典力学不再适用
，但相对论、量子力学适用，故B、C对，D错．]
5．C
6．C钟走得最慢，A钟走得最快．
解析　
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如右图所示，地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢．地面钟v＝0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的A钟走得最快．
课后巩固练
1．A
2．D　[“日心说”由哥白尼提出，爱因斯坦创立了相对论理论，A、B错．行星运动定律是开普勒发现的，C错．万有引力定律是牛顿总结提出的，D对．]
3．C
4．AD　[万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A对、B错．相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观运动仍适用，C错．狭义相对论的建立，是人类取得的重大成就，从而把物理学推到更高领域，D对．]
5．D
6．BC
7．B
8．D
9．BC　[牛顿经典力学适用于宏观物体的低速运动；爱因斯坦的狭义相对论适用于微观粒子的高速运动，在低速时得出的结论与经典力学基本一致．]
10．A