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章末素养提升
物理观念 经典力学的成就 牛顿的著作《　　　　　　　　　　　　》中建立了一个完整的力学理论体系。经典力学能够解释　　　　　　中人们日常看到的各种运动
经典力学的局限性 经典力学只适用于　　　　(线度>10-10 m)、　　　　(v c)、　　　　　　(例如地球附近)的范围。超出以上范围，经典力学不再适用，要由　　　　　　、　　　　　　等来取代
狭义相对论 (1)同时的相对性：指相隔一定距离发生的两个事件，在一个参考系中观测是　　　　发生的，在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能　　　　，而是一先一后发生的 (2)运动时钟变慢：时间变换公式τ= (3)长度的相对性：长度变换公式l=l0 (4)相对论质量和能量：质能方程E=　　　 (5)相对时空观
广义相对论 (1)广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的 (2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
宇宙的起源 宇宙大爆炸理论
科学思维 了解爱因斯坦的两个假设，知道牛顿力学的局限性 能对“动钟变慢”和“动尺收缩”问题进行分析
科学探究 采用思想实验的方法，探究相对论时空观
科学态度 与责任 有学习和研究“动钟变慢”和“动尺收缩”的内在动机，在研究中坚持实事求是，在实验探究中既能坚持观点又能修正错误
　　　　　　　　　　　　　　　　
例1　下列说法中正确的是 (　　)
A.经典力学可以解决自然界中所有的问题
B.相对论与量子力学否定了经典力学理论
C.发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船适用经典力学规律
D.在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
例2　(多选)一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法不正确的是 (　　)
A.如果向东跳得最远，则船向东行驶
B.如果向东跳得最近，则船向东行驶
C.他向各个方向跳的最大距离相同，但不能由此判断船行方向
D.他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向
例3　A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA>vB，在地面上的人观察到的结果正确的是 (　　)
A.火箭A上的时钟走得最快
B.地面上的时钟走得最快
C.火箭B上的时钟走得最快
D.火箭B上的时钟走得最慢
例4　狭义相对论适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现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法正确的是 (　　)
A.狭义相对论的两条基本假设是不确定关系与光速不变原理
B.飞船以0.2c的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为1.2c
C.由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
D.已知μ子低速运动时的平均寿命是3.0 μs。当它以0.99c的速度飞行，若以地面为参考系，此时μ子的平均寿命变长
例5　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
例6　某物体在静止时的质量为m0，在速度为v的高速(接近光速)情况下质量为m，则由狭义相对论可知物体速度v为 (　　)
A.·c B.·c
C.·c D.·c
例7　微观粒子的速度很大，它高速运动时的质量明显大于静止时的质量。在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响。如图所示，1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功。在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的。试求此时电子的质量变为静止时质量的多少倍。
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答案精析
自然哲学的数学原理　宏观世界　宏观　低速
弱引力场　相对论　量子论　同时　不是同时　mc2　
提能综合训练
例1　C　［经典力学适用于低速、宏观的物体，故A错误；相对论和量子力学没有否定经典力学，故B错误；发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的速度都远小于光速，所以适用经典力学规律，故C正确；在经典力学中，认为物体的质量是不变的，但在狭义相对论中质量m=，会随速度的增大而增大，故D错误。］
例2　ABD　［在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动，匀速行驶的大船是一惯性系。故选A、B、D。］
例3　B　［在地面上的人看来，A、B两火箭都远离自己，由τ=，地面上的人观察到的结果，A、B
两火箭上的时钟都变慢了，且vA>vB，A火箭上时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B正确，A、C、D错误。］
例4　D　［狭义相对论的两条基本假设是狭义相对性原理与光速不变原理，故A项错误；根据狭义相对论的假设，真空中光速相对于不同的惯性参考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，故B项错误；在微观高速领域，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现就否定了牛顿力学，牛顿力学仍然是正确的，故C项错误；当μ子低速运动时的平均寿命是3.0 μs。当它以0.99c的速度飞行，若以地面为参考系，此时μ子的平均寿命变长，故D项正确。］
例5　B　［由时间延缓效应可知，τ0=τ=8.76×104× h≈6.26×104 h，故B正确。］
例6　B　［根据m=，可得v=·c，
故B正确。］
例7　1.15倍
解析　设电子静止时的质量为m0，根据爱因斯坦狭义相对论中高速运动时的质量与静止质量的关系得
m==≈1.15m0。(共17张PPT)
DIWUZHANG
第五章
章末素养提升
再现
素养知识
物理观念 经典力学的成就 牛顿的著作《 》中建立了一个完整的力学理论体系。经典力学能够解释 中人们日常看到的各种运动
经典力学的局限性 经典力学只适用于 (线度>10-10 m)、 (v c)、
(例如地球附近)的范围。超出以上范围，经典力学不再适用，要由 、 等来取代
自然哲学的数学原理
宏观世界
宏观
低速
弱引力场
相对论
量子论
物理观念 狭义相对论 (1)同时的相对性：指相隔一定距离发生的两个事件，在一个参考系中观测是 发生的，在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能 ，而是一先一后发生的
(2)运动时钟变慢：时间变换公式τ=
(3)长度的相对性：长度变换公式l=l0
(4)相对论质量和能量：质能方程E=______
(5)相对时空观
同时
不是同时
mc2
物理观念 广义相对论 (1)广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的
(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
宇宙的起源 宇宙大爆炸理论
科学思维 了解爱因斯坦的两个假设，知道牛顿力学的局限性 能对“动钟变慢”和“动尺收缩”问题进行分析
科学探究 采用思想实验的方法，探究相对论时空观
科学态度 与责任 有学习和研究“动钟变慢”和“动尺收缩”的内在动机，在研究中坚持实事求是，在实验探究中既能坚持观点又能修正错误
　下列说法中正确的是
A.经典力学可以解决自然界中所有的问题
B.相对论与量子力学否定了经典力学理论
C.发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船适用经典力学规律
D.在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
例1
提能
综合训练
√
经典力学适用于低速、宏观的物体，故A错误；
相对论和量子力学没有否定经典力学，故B错误；
发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的速度都远小于光速，所以适用经典力学规律，故C正确；
在经典力学中，认为物体的质量是不变的，但在狭义相对论中质量m=，会随速度的增大而增大，故D错误。
　(多选)一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法不正确的是
A.如果向东跳得最远，则船向东行驶
B.如果向东跳得最近，则船向东行驶
C.他向各个方向跳的最大距离相同，但不能由此判断船行方向
D.他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向
例2
√
√
√
在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动，匀速行驶的大船是一惯性系。故选A、B、D。
　A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA>vB，在地面上的人观察到的结果正确的是
A.火箭A上的时钟走得最快
B.地面上的时钟走得最快
C.火箭B上的时钟走得最快
D.火箭B上的时钟走得最慢
例3
√
在地面上的人看来，A、B两火箭都远离自己，由τ=，地面上的人观察到的结果，A、B两火箭上的时钟都变慢了，且vA>vB，A火箭上时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B正确，A、C、D错误。
　狭义相对论适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现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法正确的是
A.狭义相对论的两条基本假设是不确定关系与光速不变原理
B.飞船以0.2c的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该
星球上的观察者测量到的激光速度为1.2c
C.由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
D.已知μ子低速运动时的平均寿命是3.0 μs。当它以0.99c的速度飞行，若
以地面为参考系，此时μ子的平均寿命变长
例4
√
狭义相对论的两条基本假设是狭义相对性原理与光速不变原理，故A项错误；
根据狭义相对论的假设，真空中光速相对于不同的惯性参考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，故B项错误；
在微观高速领域，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现就否定了牛顿力学，牛顿力学仍然是正确的，故C项错误；
当μ子低速运动时的平均寿命是3.0 μs。当它以0.99c的速度飞行，若以地面为参考系，此时μ子的平均寿命变长，故D项正确。
　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
例5
√
由时间延缓效应可知，τ0=τ=8.76×104× h≈6.26×104 h，故B正确。
　某物体在静止时的质量为m0，在速度为v的高速(接近光速)情况下质量为m，则由狭义相对论可知物体速度v为
A.·c B.·c
C.·c D.·c
例6
根据m=，可得v=·c，故B正确。
√
　微观粒子的速度很大，它高速运动时的质量明显大于静止时的质量。在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响。如图所示，1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功。在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的。试求此时电子的质量变为静止时质量的多少倍。
例7
答案　1.15倍
设电子静止时的质量为m0，根据爱因斯坦狭义相对论中高速运动时的质量与静止质量的关系得m==≈1.15m0。

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