第六章 6
1．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
【答案】C
【解析】在经典力学中，物体的质量是不变，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大，二者在速度远小于光速时是统一的．
2．下列说法正确的是( )
A．牛顿运动定律就是经典力学
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
【答案】B
【解析】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，没有哪个理论可以解决自然界中所有问题．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，才能正确解决此类问题．
3．以下关于物体的质量的说法中正确的是( )
A．质量是物体固有的属性，其大小与物体运动的速度无关
B．只有当物体运动的速度远小于光速时，才可以认为质量不变
C．只有当物体运动的速度远小于光速时，物体的质量才增大
D．物体速度大，说明受力大，同时物体的质量也增大
【答案】B
【解析】只有当物体运动的速度远小于光速时，才可以认为质量不变．
4．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106 m/s.问：电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？
【答案】增大了 0.02%
【解析】根据爱因斯坦的狭义相对论m＝得运动后质量增大了．
m＝＝.
所以改变的百分比为×100%＝0.02%.
第六章 6
基础达标
一、选择题(在每小题给出的4个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求；第5～6题有多项符合题目要求)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．和谐号从深圳向广州飞跑
C．人造卫星绕地球运动 D．粒子接近光速的运动
【答案】D
【解析】子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观低速，经典力学都适用，而粒子接近光速的运动，经典力学不适用．
2．20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．这不能说明( )
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
【答案】A
【解析】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，所以形成的看法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不同事物的本质与规律．新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．因此选项B、C、D正确，A错误．故选A．
3．下列说法正确的是( )
①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
②爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
③牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
④牛顿力学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
【答案】D
【解析】爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律，牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律．
4．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比( )
A．运动时的质量比静止时的质量大
B．运动时的质量比静止时的质量小
C．运动时的质量与静止时的质量相等
D．是两个不同的概念无法比较
【答案】A
【解析】物体运动时的质量比静止时的质量大．
5．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明( )
A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分
B．人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界
C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化
D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识
【答案】BC
【解析】发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解决(解释)问题，这是科学研究的基本轨迹．爱因斯坦的相对理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战．
6．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
【答案】BC
【解析】经典力学理论只适用于宏观低速物体，而不适用于微观的高速粒子，所以经典力学理论的成立具有一定的局限性，选项A 错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，选项C正确；相对论与量子力学并没有否定经典力学理论，只是它们各有其适用的范围，选项D 错误．
二、非选择题
7．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍，试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？(结果保留到小数点后3位)
【答案】1.155倍
【解析】由于电子的速度接近光速，所以质量变化明显，根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得
m＝＝＝＝＝1.155m0.
能力提升
8．日常生活中，我们并没发现物体的质量随物体运动的速度变化而变化，其原因是( )
A．运动中物体无法称量质量 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
【答案】B
【解析】根据狭义相对论m＝可知，在宏观物体的运动中，v?c，所以m变化不大，而不是因为物体的质量太大或无法测量，也不是因为质量不随速度的变化而变化，正确选项为B.
9．根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m＝.请讨论：
(1)如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？为什么？
(2)光有静止质量吗？如果有，情况将会怎样？
【答案】见解析
【解析】(1)由m＝知：
当v＝c时，m应是无穷大．随着质量的不断增大，产生加速度的力会随着不断增大．使加速越来越困难．因此一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至超过光速．
(2)光没有静止质量．若光有静止质量，当光传播时速度为c，由m＝，它传播时的质量会无穷大，光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上，后果不堪设想．
课件24张PPT。6 经典力学的局限性
2．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时，假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )
A．距地面的高度变大
B．向心加速度变大
C．线速度变大
D．角速度变大一、从低速到高速远低于 接近 不随运动状态改变 增大 无关 不同的
二、从宏观到微观
1．微观粒子的运动规律在很多情况下不能用经典力学来解释，而__________能够正确地描述微观粒子的运动规律．
2．经典力学的适用范围：只适用于______运动，不适用于______运动；只适用于______世界，不适用于______世界．量子力学 低速 高速 宏观 微观 三、从弱引力到强引力
1．1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的时空与引力的理论．在强引力的情况下，牛顿的引力理论__________．
2．当物体的运动速度远小于光速C时，相对论物理学与经典物理学的结论__________．当另一个重要常数即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论____________．不再适用 没有区别 没有区别 “黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言中的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质有极强的吸引力．据报道，科学家在一个邻近星系的中心首次观测到黑洞“进食”一颗太阳大小的恒星，以及把“残渣”以近乎光速向外喷发的过程．在研究“黑洞”时，经典力学还适用吗？
【答案】不适用．经典力学只适用于弱引力问题，而“黑洞”问题是强引力问题，故经典力学不再适用．1．适用范围不同
(1)经典力学只适用于弱引力作用下低速运动的宏观物体．
(2)相对论适用范围更广．狭义相对论是物体接近光速时所遵循的规律，广义相对论能解释强引力情况下的作用规律．
(3)量子力学能正确描述微观粒子的运动规律． 经典力学与相对论、量子力学的比较
2．联系
(1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论相同．
(2)当另一个重要常数“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论相同．
(3)相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形． 例1 下列说法正确的是( )
A．经典力学能够说明微观粒子的规律性
B．经典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问题
C．相对论与量了力学的出现，表示经典力学已失去意义
D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用
解析：经典力学的适用范围是宏观、低速运动的物体，对于微观粒子和高速运动的物体的运动规律可用量子力学与相对论观点解释，两者研究问题的对象不一样，是相互补充的．
答案：B1．关于经典力学和量子力学，下面说法中正确的是( )
A．不论是对客观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
B．量子力学适用于宏观物体的运动，经典力学适用于微观粒子的运动
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．上述说法都是错误的
【答案】C 【解析】经典力学适用于宏观物体的低速运动，量子力学适用于微观粒子的运动，故选项C正确．
1．低速和高速
(1)低速：远小于光速的速度为低速．通过所见物体的速度，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星等物体的运动都为低速运动．
(2)高速：有些微观粒子的速度接近光速，这样的速度称为高速．速度对的影响
D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化
解析：公式中m0是静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，A不对．由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故B不对，C、D正确．
答案：CD
2．(多选)下面说法中正确的是( )
A．根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4倍
B．按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的4倍
C．在球体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大
D．在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大
【答案】ABC 【解析】在球体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的理论和牛顿的引力理论计算出力差异很大．
