資源簡介

章末素養提升
物理觀念 經典力學的成就 牛頓的著作《　　　　　　　　　　　　》中建立了一個完整的力學理論體系。經典力學能夠解釋　　　　　　中人們日常看到的各種運動
經典力學的局限性 經典力學只適用于　　　　(線度>10-10 m)、　　　　(v c)、　　　　　　(例如地球附近)的范圍。超出以上范圍，經典力學不再適用，要由　　　　　　、　　　　　　等來取代
狹義相對論 (1)同時的相對性：指相隔一定距離發生的兩個事件，在一個參考系中觀測是　　　　發生的，在相對于此參考系運動的另一個參考系中觀測就可能　　　　，而是一先一后發生的 (2)運動時鐘變慢：時間變換公式τ= (3)長度的相對性：長度變換公式l=l0 (4)相對論質量和能量：質能方程E=　　　 (5)相對時空觀
廣義相對論 (1)廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規律都是相同的 (2)等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價
宇宙的起源 宇宙大爆炸理論
科學思維 了解愛因斯坦的兩個假設，知道牛頓力學的局限性 能對“動鐘變慢”和“動尺收縮”問題進行分析
科學探究 采用思想實驗的方法，探究相對論時空觀
科學態度 與責任 有學習和研究“動鐘變慢”和“動尺收縮”的內在動機，在研究中堅持實事求是，在實驗探究中既能堅持觀點又能修正錯誤
　　　　　　　　　　　　　　　　
例1　下列說法中正確的是 (　　)
A.經典力學可以解決自然界中所有的問題
B.相對論與量子力學否定了經典力學理論
C.發射的導彈、人造衛星、宇宙飛船適用經典力學規律
D.在經典力學中，物體的質量隨運動狀態而改變
例2　(多選)一艘大船在平靜的大洋中勻速行駛，一個人在其密閉的船艙內向各個不同的方向做立定跳遠實驗，并想由此來判斷船航行的方向，假設他每次做的功相同，下列說法不正確的是 (　　)
A.如果向東跳得最遠，則船向東行駛
B.如果向東跳得最近，則船向東行駛
C.他向各個方向跳的最大距離相同，但不能由此判斷船行方向
D.他向各個方向跳的最大距離不同，但不能由此判斷船行方向
例3　A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面上的某處，vA>vB，在地面上的人觀察到的結果正確的是 (　　)
A.火箭A上的時鐘走得最快
B.地面上的時鐘走得最快
C.火箭B上的時鐘走得最快
D.火箭B上的時鐘走得最慢
例4　狹義相對論適用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理現象。廣義相對論解釋了引力定律及其與其他自然力的關系，適用于宇宙學和天體物理學領域，包括天文學。下列有關相對論的內容，說法正確的是 (　　)
A.狹義相對論的兩條基本假設是不確定關系與光速不變原理
B.飛船以0.2c的速度航行，若飛船向正前方的某一星球發射激光，則該星球上的觀察者測量到的激光速度為1.2c
C.由于相對論的提出，牛頓力學已經失去了它的應用價值
D.已知μ子低速運動時的平均壽命是3.0 μs。當它以0.99c的速度飛行，若以地面為參考系，此時μ子的平均壽命變長
例5　某星際飛船正在遙遠的外太空飛行，假如它的速度可以達到0.7c，在地球上觀測到其經過8.76×104 h的時間到達某星球，則在飛船上的人看來，其到達此星球需要的時間是 (　　)
A.8.76×104 h B.6.26×104 h
C.12.27×104 h D.16.52×104 h
例6　某物體在靜止時的質量為m0，在速度為v的高速(接近光速)情況下質量為m，則由狹義相對論可知物體速度v為 (　　)
A.·c B.·c
C.·c D.·c
例7　微觀粒子的速度很大，它高速運動時的質量明顯大于靜止時的質量。在研究制造回旋加速器時必須考慮相對論效應的影響。如圖所示，1988年中國第一座高能粒子加速器——北京正負電子對撞機首次對撞成功。在粒子對撞中，有一個電子經過高壓加速，速度達到光速的。試求此時電子的質量變為靜止時質量的多少倍。
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答案精析
自然哲學的數學原理　宏觀世界　宏觀　低速
弱引力場　相對論　量子論　同時　不是同時　mc2　
提能綜合訓練
例1　C　［經典力學適用于低速、宏觀的物體，故A錯誤；相對論和量子力學沒有否定經典力學，故B錯誤；發射的導彈、人造衛星、宇宙飛船的速度都遠小于光速，所以適用經典力學規律，故C正確；在經典力學中，認為物體的質量是不變的，但在狹義相對論中質量m=，會隨速度的增大而增大，故D錯誤。］
例2　ABD　［在一個慣性參考系內進行的任何力學實驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性參考系做勻速直線運動，勻速行駛的大船是一慣性系。故選A、B、D。］
例3　B　［在地面上的人看來，A、B兩火箭都遠離自己，由τ=，地面上的人觀察到的結果，A、B
兩火箭上的時鐘都變慢了，且vA>vB，A火箭上時鐘走得最慢，地面上的時鐘走得最快，因此B正確，A、C、D錯誤。］
例4　D　［狹義相對論的兩條基本假設是狹義相對性原理與光速不變原理，故A項錯誤；根據狹義相對論的假設，真空中光速相對于不同的慣性參考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，故B項錯誤；在微觀高速領域，要用量子力學和相對論來解釋，但是并不會因為相對論和量子力學的出現就否定了牛頓力學，牛頓力學仍然是正確的，故C項錯誤；當μ子低速運動時的平均壽命是3.0 μs。當它以0.99c的速度飛行，若以地面為參考系，此時μ子的平均壽命變長，故D項正確。］
例5　B　［由時間延緩效應可知，τ0=τ=8.76×104× h≈6.26×104 h，故B正確。］
例6　B　［根據m=，可得v=·c，
故B正確。］
例7　1.15倍
解析　設電子靜止時的質量為m0，根據愛因斯坦狹義相對論中高速運動時的質量與靜止質量的關系得
m==≈1.15m0。(共17張PPT)
DIWUZHANG
第五章
章末素養提升
再現
素養知識
物理觀念 經典力學的成就 牛頓的著作《 》中建立了一個完整的力學理論體系。經典力學能夠解釋 中人們日常看到的各種運動
經典力學的局限性 經典力學只適用于 (線度>10-10 m)、 (v c)、
(例如地球附近)的范圍。超出以上范圍，經典力學不再適用，要由 、 等來取代
自然哲學的數學原理
宏觀世界
宏觀
低速
弱引力場
相對論
量子論
物理觀念 狹義相對論 (1)同時的相對性：指相隔一定距離發生的兩個事件，在一個參考系中觀測是 發生的，在相對于此參考系運動的另一個參考系中觀測就可能 ，而是一先一后發生的
(2)運動時鐘變慢：時間變換公式τ=
(3)長度的相對性：長度變換公式l=l0
(4)相對論質量和能量：質能方程E=______
(5)相對時空觀
同時
不是同時
mc2
物理觀念 廣義相對論 (1)廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規律都是相同的
(2)等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價
宇宙的起源 宇宙大爆炸理論
科學思維 了解愛因斯坦的兩個假設，知道牛頓力學的局限性 能對“動鐘變慢”和“動尺收縮”問題進行分析
科學探究 采用思想實驗的方法，探究相對論時空觀
科學態度 與責任 有學習和研究“動鐘變慢”和“動尺收縮”的內在動機，在研究中堅持實事求是，在實驗探究中既能堅持觀點又能修正錯誤
　下列說法中正確的是
A.經典力學可以解決自然界中所有的問題
B.相對論與量子力學否定了經典力學理論
C.發射的導彈、人造衛星、宇宙飛船適用經典力學規律
D.在經典力學中，物體的質量隨運動狀態而改變
例1
提能
綜合訓練
√
經典力學適用于低速、宏觀的物體，故A錯誤；
相對論和量子力學沒有否定經典力學，故B錯誤；
發射的導彈、人造衛星、宇宙飛船的速度都遠小于光速，所以適用經典力學規律，故C正確；
在經典力學中，認為物體的質量是不變的，但在狹義相對論中質量m=，會隨速度的增大而增大，故D錯誤。
　(多選)一艘大船在平靜的大洋中勻速行駛，一個人在其密閉的船艙內向各個不同的方向做立定跳遠實驗，并想由此來判斷船航行的方向，假設他每次做的功相同，下列說法不正確的是
A.如果向東跳得最遠，則船向東行駛
B.如果向東跳得最近，則船向東行駛
C.他向各個方向跳的最大距離相同，但不能由此判斷船行方向
D.他向各個方向跳的最大距離不同，但不能由此判斷船行方向
例2
√
√
√
在一個慣性參考系內進行的任何力學實驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性參考系做勻速直線運動，勻速行駛的大船是一慣性系。故選A、B、D。
　A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面上的某處，vA>vB，在地面上的人觀察到的結果正確的是
A.火箭A上的時鐘走得最快
B.地面上的時鐘走得最快
C.火箭B上的時鐘走得最快
D.火箭B上的時鐘走得最慢
例3
√
在地面上的人看來，A、B兩火箭都遠離自己，由τ=，地面上的人觀察到的結果，A、B兩火箭上的時鐘都變慢了，且vA>vB，A火箭上時鐘走得最慢，地面上的時鐘走得最快，因此B正確，A、C、D錯誤。
　狹義相對論適用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理現象。廣義相對論解釋了引力定律及其與其他自然力的關系，適用于宇宙學和天體物理學領域，包括天文學。下列有關相對論的內容，說法正確的是
A.狹義相對論的兩條基本假設是不確定關系與光速不變原理
B.飛船以0.2c的速度航行，若飛船向正前方的某一星球發射激光，則該
星球上的觀察者測量到的激光速度為1.2c
C.由于相對論的提出，牛頓力學已經失去了它的應用價值
D.已知μ子低速運動時的平均壽命是3.0 μs。當它以0.99c的速度飛行，若
以地面為參考系，此時μ子的平均壽命變長
例4
√
狹義相對論的兩條基本假設是狹義相對性原理與光速不變原理，故A項錯誤；
根據狹義相對論的假設，真空中光速相對于不同的慣性參考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，故B項錯誤；
在微觀高速領域，要用量子力學和相對論來解釋，但是并不會因為相對論和量子力學的出現就否定了牛頓力學，牛頓力學仍然是正確的，故C項錯誤；
當μ子低速運動時的平均壽命是3.0 μs。當它以0.99c的速度飛行，若以地面為參考系，此時μ子的平均壽命變長，故D項正確。
　某星際飛船正在遙遠的外太空飛行，假如它的速度可以達到0.7c，在地球上觀測到其經過8.76×104 h的時間到達某星球，則在飛船上的人看來，其到達此星球需要的時間是
A.8.76×104 h B.6.26×104 h
C.12.27×104 h D.16.52×104 h
例5
√
由時間延緩效應可知，τ0=τ=8.76×104× h≈6.26×104 h，故B正確。
　某物體在靜止時的質量為m0，在速度為v的高速(接近光速)情況下質量為m，則由狹義相對論可知物體速度v為
A.·c B.·c
C.·c D.·c
例6
根據m=，可得v=·c，故B正確。
√
　微觀粒子的速度很大，它高速運動時的質量明顯大于靜止時的質量。在研究制造回旋加速器時必須考慮相對論效應的影響。如圖所示，1988年中國第一座高能粒子加速器——北京正負電子對撞機首次對撞成功。在粒子對撞中，有一個電子經過高壓加速，速度達到光速的。試求此時電子的質量變為靜止時質量的多少倍。
例7
答案　1.15倍
設電子靜止時的質量為m0，根據愛因斯坦狹義相對論中高速運動時的質量與靜止質量的關系得m==≈1.15m0。

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