资源简介

1　经典力学的成就与局限性
2　相对论时空观简介
3　宇宙的起源与演化
1.（多选）牛顿运动定律适用于下列哪些情况（　　）
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
2.下面说法中正确的有（　　）
A.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B.经典力学只适用于高速运动和宏观世界
C.海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
D.牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律并给出了引力常量的值
3.关于牛顿力学和相对论，下列说法正确的是（　　）
A.牛顿力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B.相对论是在否定了牛顿力学的基础上建立起来的
C.相对论和牛顿力学是两种不同的学说，二者没有联系
D.牛顿力学包含于相对论之中，牛顿力学是相对论的特例
4.如图所示，沿平直铁路有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（　　）
A.同时被照亮　　　　B.A先被照亮
C.C先被照亮　 D.无法判断
5.一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，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.（多选）关于相对论时空观的说法，正确的是（　　）
A.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B.在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关
C.在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中也是同时发生的
D.时间和空间是永恒不变的
7.如果真空中的光速为c＝3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108 m/s时，质量为3 kg。当它的速度为1.8×108 m/s时，质量为多少？
8.惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是（如图所示）（　　）
9.在一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是（　　）
A.a钟最快，b、c钟一样慢　
B.a钟最慢，b、c钟一样快
C.a钟最快，c钟最慢　
D.a钟最慢，c钟最快
10.（多选）如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为真空中光速）的飞船反向运动。则下列说法正确的是（　　）
A.甲、乙两人相对速度为1.4c
B.甲观察到乙的身高不变
C.甲观察到乙所乘的飞船变短
D.甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
11.设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。
1　经典力学的成就与局限性
2　相对论时空观简介
3　宇宙的起源与演化
1.BCD　牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，要注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，则可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用。
2.C　第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度，是发射人造卫星的最小速度，选项A错误；经典力学只适用于低速运动和宏观世界，选项B错误；海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的，选项C正确；牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的值，选项D错误。
3.D　人们对客观世界的认识要受到所处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，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；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，选项D正确。
4.C　列车上观察者以列车为参考系，铁塔A、B、C按CA方向以接近光速运动，根据光速不变原理，铁塔B发出的闪光向A和C均以光速c传播，而A是远离光线运动，C是向着光线运动，在列车上的观察者看来，光传播到A的距离长一些，传播到C的距离短些，所以光线先传播到C，即铁塔C先被照亮，选项C正确。
5.B　由l＝l0知A错误，B正确；由相对论时空观的基本假设知光信号的速度都等于c，C、D错误。
6.AB　相对论时空观中，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关，选项B正确；相对论时空观中，时间和空间具有相对性，故选项C、D错误。
7.2.25 kg
解析：根据狭义相对论，m＝，
由题意知，m1＝，m2＝
所以＝＝＝
所以m2＝m1＝2.25 kg。
8.C　由l＝l0可知沿速度方向即x轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向即y轴方向的边长不变，故C正确。
9.C　根据公式τ＝，地面上的观察者认为c钟走得最慢，因为它相对观察者的速度最大；b钟比c钟快一些，而a钟最快，因为它的速度最小，选项C正确。
10.BC　如果把甲看成静止，则乙相对甲的速度不能超过光速，故A错误；身高是竖直方向，他们的运动方向为水平方向，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；乙相对于甲高速运动，运动时钟变慢，所以甲观察到乙所带的钟表显示时间变慢，故D错误。
11.4.0 s
解析：由时间间隔的相对性有τ＝＝5.0 s，解得τ＝4.0 s。
2 / 21　经典力学的成就与局限性
2　相对论时空观简介
3　宇宙的起源与演化
核心 素养 目标 1.初步了解相对论的时空观。 2.知道牛顿力学的成就与局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。 3.了解宇宙的起源与演化过程。
知识点一　经典力学的成就与局限性
1.经典力学是从　　　　的、日常的机械运动中总结出来的。
2.经典力学只适用于　　　　、　　　　、弱引力场的范围。
知识点二　狭义相对论　广义相对论
1.两个基本假设
（1）对不同的惯性系，物理规律都是　　　　　的。
（2）光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是　　　　的。
2.狭义相对论
（1）同时的相对性
相隔一定距离发生的两件事，在一个参考系中观测是同时发生的，在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能不是同时，而是一先一后发生的。
（2）运动时钟变慢
① 同样的两件事，在它们发生于同一地点的参考系内所经历的时间最短；在其他参考系内观测，这段时间要长些。这一现象称为时间的相对性，也称为“动钟变慢”。
②时间变换公式：τ＝　　　　　　，τ为运动时的时间，τ0为固有时间。
（3）长度收缩效应
①在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长度，比在相对静止的惯性系中测出的长度　　　　。
②长度交换公式：l＝　　　　　　，l运动时的长度，l0为固有长度。
（4）相对论质量和能量
①狭义相对论中，物体的质量m与它具有的能量E存在确定关系，二者的关系就是著名的质能方程：E＝mc2。
②狭义相对论中的质量与运动速率的关系：m＝　　　　，m0是v＝0时物体的质量，称为静质量，它是不变的量。
（5）相对论的时空观
①时间和空间的量度是与物体的运动有关的，是相对的。
②时间和空间的量度又是相互紧密联系的。
③经典时空观是相对论时空观的特殊表现。
3.广义相对论的两个基本假设：　　　　　　原理和　　　　原理。
【情景思辨】
（1）经典力学既然不能解释一些领域的问题，那么经典力学是错误的。（　　）
（2）当物体的运动速度接近光速时，经典力学就不再适用了。（　　）
（3）光速在不同的参考系中数值是不相同的。（　　）
（4）运动的时钟比静止的时钟走得慢些。（　　）
（5）高速运动的物体，测量长度要变短。（　　）
（6）时间延缓效应是说时钟走得慢了。（　　）
要点一　对牛顿力学的理解
1.牛顿力学
牛顿力学通常指以牛顿运动定律为核心的矢量力学，有时也泛指描述低速宏观物体机械运动的经典力学体系。
2.发展历程
从亚里士多德和阿基米德的物理学发展到经典力学体系经历了约两千年，经历了以哥白尼、开普勒和伽利略为代表的科学革命。牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，进行了一次科学的伟大的综合，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的力学科学体系。
3.牛顿力学的伟大成就
牛顿力学和天文学相结合，建立了天体力学；牛顿力学和工程实际相结合，建立了各种应用力学，如流体力学、材料力学、结构力学等。所有宏观物体的运动问题，都服从牛顿力学的规律。
4.牛顿力学的局限性
牛顿力学有自身的局限性，它不适用于高速运动，也不适用于微观领域。在高速运动中，相对论可以描述其运动规律，量子力学可以
描述微观粒子的运动规律。但相对论和量子力学并未否定牛顿力学，只认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形。
【典例1】　下列说法中正确的是（　　）
A.牛顿运动定律就是牛顿力学
B.牛顿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的所有问题
D.牛顿力学可以解决自然界中的所有问题
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.牛顿力学不适用于下列哪些运动（　　）
A.火箭的发射
B.宇宙飞船绕地球的运动
C.“勇气号”宇宙探测器的运行
D.微观粒子的波动性
2.相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，而只是说明它有一定的适用范围，经典力学的适用范围是（　　）
A.宏观世界，高速运动 B.微观世界，低速运动
C.宏观世界，低速运动 D.微观世界，高速运动
要点二　相对论时空观
1.牛顿力学时空观与相对论时空观比较
比较项目 牛顿力学时空观 相对论时空观
同时 绝对性 相对性
光速 可变（遵循经典速度变换规律） 不变
物理规律 — 在不同惯性参考系中其形式相同
2.惯性参考系
凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。
（1）所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系。
（2）所有相对于惯性系做变速运动的参考系都是非惯性系。
【典例2】　如图所示，假设一根10 cm长的梭镖以接近光速穿过一根10 cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是（　　）
A.静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖
B.静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来
C.静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖
D.如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb＜vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为（　　）
A.a　 B.b　
C.c　 D.无法确定
2.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.（ 1－）·c D.·c
要点回眸
1.（多选）关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　）
A.狭义相对论和经典力学是相互对立的、互不兼容的两种理论
B.在物体高速运动时，物体的运动规律遵循狭义相对论，在低速运动时，物体的运动遵循牛顿运动定律
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
2.经典力学只适用于“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.地球表面上的物质世界
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
3.下列哪些运动不服从经典力学的规律（　　）
A.发射同步人造卫星　B.电子绕原子核的运动
C.云层在天空的运动 D.子弹射出枪口的速度
4.以下哪些属于狭义相对论的基本假设（　　）
A.一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
B.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的
D.物体的能量E和其质量m满足E＝mc2
1　经典力学的成就与局限性
2　相对论时空观简介
3　宇宙的起源与演化
【基础知识·准落实】
知识点一
1.宏观　2.宏观　低速
知识点二
1.（1）一样　（2）相同　2.（2）②　（3）①短　
②l0　（4）②　3.广义相对性　等效
情景思辨
（1）×　（2）√　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×
【核心要点·快突破】
要点一
【典例1】　B　牛顿力学并不等同于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是牛顿力学的基础；牛顿力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中的所有问题，没有哪个理论可以解决自然界中的所有问题。因此只有弄清牛顿运动定律和牛顿力学的隶属关系，明确牛顿力学的适用范围才能正确解答此类问题，选项B正确。
素养训练
1.D　牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动，而研究微观粒子的波动性时牛顿力学不再适用，选项D正确，A、B、C错误。
2.C　牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在
一定范围内适用。经典力学不能用于处理高速运行的物体，对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性，故C正确，A、B、D错误。
要点二
【典例2】　A　 根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，A正确，B、C错误；由光速不变原理，可知物体的速度不会超过光速，故D错误。
素养训练
1.C　根据公式τ＝可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vc＞vb＞va，知c钟走得最慢。
2.B　根据m＝，可得v＝·c，故选B。
【教学效果·勤检测】
1.BC　经典力学只适用于宏观物体的低速运动，相对论和量子力学并没有全盘否定经典力学理论。在弱引力作用下，低速运动的宏观世界中，两种理论是一致的。故B、C正确，A、D错误。
2.D　前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D。
3.B　经典力学的规律适用于宏观低速物体，不适用于微观高速粒子的运动，所以经典力学不适应电子绕原子核的运动，故选B。
4.B　爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性原理和光速不变原理，相对论原理即为即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，其他内容均建立在这两点的基础之上，故B正确，A、C、D错误。
4 / 4(共52张PPT)
1　经典力学的成就与局限性
2　相对论时空观简介
3　宇宙的起源与演化
核心 素养 目标 1.初步了解相对论的时空观。
2.知道牛顿力学的成就与局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。
3.了解宇宙的起源与演化过程。
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　经典力学的成就与局限性
1. 经典力学是从 的、日常的机械运动中总结出来的。
2. 经典力学只适用于 、 、弱引力场的范围。
宏观　
宏观　
低速　
知识点二　狭义相对论　广义相对论
1. 两个基本假设
（1）对不同的惯性系，物理规律都是 的。
（2）光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是
的。
一样　
相
同　
2. 狭义相对论
（1）同时的相对性
相隔一定距离发生的两件事，在一个参考系中观测是同时发
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
不是同时，而是一先一后发生的。
（2）运动时钟变慢
① 同样的两件事，在它们发生于同一地点的参考系内所经历
的时间最短；在其他参考系内观测，这段时间要长些。这一
现象称为时间的相对性，也称为“动钟变慢”。
②时间变换公式：τ＝ ，τ为运动时的时间，τ0为固
有时间。
　
（3）长度收缩效应
①在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长
度，比在相对静止的惯性系中测出的长度 。
②长度交换公式：l＝ ，l运动时的长度，l0为固
有长度。
短　
l0　
（4）相对论质量和能量
①狭义相对论中，物体的质量m与它具有的能量E存在确定关
系，二者的关系就是著名的质能方程：E＝mc2。
②狭义相对论中的质量与运动速率的关系：m＝ ，
m0是v＝0时物体的质量，称为静质量，它是不变的量。
　
（5）相对论的时空观
①时间和空间的量度是与物体的运动有关的，是相对的。
②时间和空间的量度又是相互紧密联系的。
③经典时空观是相对论时空观的特殊表现。
3. 广义相对论的两个基本假设： 原理和
原理。
广义相对性　
等效　
【情景思辨】
（1）经典力学既然不能解释一些领域的问题，那么经典力学是错
误的。 （　×　）
（2）当物体的运动速度接近光速时，经典力学就不再适用了。
（　√　）
（3）光速在不同的参考系中数值是不相同的。 （　×　）
（4）运动的时钟比静止的时钟走得慢些。 （　√　）
（5）高速运动的物体，测量长度要变短。 （　√　）
（6）时间延缓效应是说时钟走得慢了。 （　×　）
×
√
×
√
√
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　对牛顿力学的理解
1. 牛顿力学
牛顿力学通常指以牛顿运动定律为核心的矢量力学，有时也泛指描
述低速宏观物体机械运动的经典力学体系。
2. 发展历程
从亚里士多德和阿基米德的物理学发展到经典力学体系经历了约两
千年，经历了以哥白尼、开普勒和伽利略为代表的科学革命。牛顿
在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，进行了一
次科学的伟大的综合，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形
式的力学科学体系。
3. 牛顿力学的伟大成就
牛顿力学和天文学相结合，建立了天体力学；牛顿力学和工程实际
相结合，建立了各种应用力学，如流体力学、材料力学、结构力学
等。所有宏观物体的运动问题，都服从牛顿力学的规律。
4. 牛顿力学的局限性
牛顿力学有自身的局限性，它不适用于高速运动，也不适用于微观
领域。在高速运动中，相对论可以描述其运动规律，量子力学可以
描述微观粒子的运动规律。但相对论和量子力学并未否定牛顿力
学，只认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形。
【典例1】　下列说法中正确的是（　　）
A. 牛顿运动定律就是牛顿力学
B. 牛顿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的所有问题
D. 牛顿力学可以解决自然界中的所有问题
解析：牛顿力学并不等同于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是牛顿力
学的基础；牛顿力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界
中的所有问题，没有哪个理论可以解决自然界中的所有问题。因此只
有弄清牛顿运动定律和牛顿力学的隶属关系，明确牛顿力学的适用范
围才能正确解答此类问题，选项B正确。
1. 牛顿力学不适用于下列哪些运动（　　）
A. 火箭的发射
B. 宇宙飞船绕地球的运动
C. “勇气号”宇宙探测器的运行
D. 微观粒子的波动性
解析：　牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动，而研究微观粒
子的波动性时牛顿力学不再适用，选项D正确，A、B、C错误。
2. 相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，而只是
说明它有一定的适用范围，经典力学的适用范围是（　　）
A. 宏观世界，高速运动
B. 微观世界，低速运动
C. 宏观世界，低速运动
D. 微观世界，高速运动
解析：　牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生
产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，
但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适
用。经典力学不能用于处理高速运行的物体，对处理低速运动的宏
观物体具有相当高的正确性，故C正确，A、B、D错误。
要点二　相对论时空观
　　
1. 牛顿力学时空观与相对论时空观比较
比较项目 牛顿力学时空观 相对论时空观
同时 绝对性 相对性
光速 可变（遵循经典速度变换规律） 不变
物理规律 — 在不同惯性参考系中其形式相同
2. 惯性参考系
凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。
（1）所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系。
（2）所有相对于惯性系做变速运动的参考系都是非惯性系。
【典例2】　如图所示，假设一根10 cm长的梭镖以接近光速穿过一根
10 cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙
述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是（　　）
A. 静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此
在某个位置，管子能完全遮住梭镖
B. 静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两
端伸出来
C. 静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍
恰好遮住梭镖
D. 如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c
解析： 根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那
么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮
住梭镖，A正确，B、C错误；由光速不变原理，可知物体的速度不会
超过光速，故D错误。
1. 如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，
b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb＜
vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为（　　）
A. a B. b
C. c D. 无法确定
解析：　根据公式τ＝可知，相对于观察者的速度v越大，其
上的时间进程越慢，由vc＞vb＞va，知c钟走得最慢。
2. 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. （ 1－）·c D. ·c
解析：　根据m＝，可得v＝·c，故选B。
要点回眸
03
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
1. （多选）关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确
的是（　　）
A. 狭义相对论和经典力学是相互对立的、互不兼容的两种理论
B. 在物体高速运动时，物体的运动规律遵循狭义相对论，在低速运动时，物体的运动遵循牛顿运动定律
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
解析： 经典力学只适用于宏观物体的低速运动，相对论和量
子力学并没有全盘否定经典力学理论。在弱引力作用下，低速运动的宏观世界中，两种理论是一致的。故B、C正确，A、D错误。
2. 经典力学只适用于“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. 地球表面上的物质世界
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
解析：　前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片
面，没有全面描述，本题应选D。
3. 下列哪些运动不服从经典力学的规律（　　）
A. 发射同步人造卫星 B. 电子绕原子核的运动
C. 云层在天空的运动 D. 子弹射出枪口的速度
解析：　经典力学的规律适用于宏观低速物体，不适用于微
观高速粒子的运动，所以经典力学不适应电子绕原子核的运
动，故选B。
4. 以下哪些属于狭义相对论的基本假设（　　）
A. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
B. 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C. 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的
D. 物体的能量E和其质量m满足E＝mc2
解析：　爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性原理
和光速不变原理，相对论原理即为即在不同的惯性参考系中，一切
物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的
速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，其他内容均建立
在这两点的基础之上，故B正确，A、C、D错误。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. （多选）牛顿运动定律适用于下列哪些情况（　　）
A. 研究原子中电子的运动
B. 研究“嫦娥四号”的高速发射
C. 研究地球绕太阳的运动
D. 研究飞机从深圳飞往北京的航线
解析：牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，要注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，则可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用。
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2. 下面说法中正确的有（　　）
A. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B. 经典力学只适用于高速运动和宏观世界
C. 海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
D. 牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律并给出了
引力常量的值
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解析：　第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速
度，是发射人造卫星的最小速度，选项A错误；经典力学只适
用于低速运动和宏观世界，选项B错误；海王星是人们依据万
有引力定律计算的轨道而发现的，选项C正确；牛顿在《自然
哲学的数学原理》中发表了万有引力定律，卡文迪许测出了引
力常量的值，选项D错误。
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3. 关于牛顿力学和相对论，下列说法正确的是（　　）
A. 牛顿力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B. 相对论是在否定了牛顿力学的基础上建立起来的
C. 相对论和牛顿力学是两种不同的学说，二者没有联系
D. 牛顿力学包含于相对论之中，牛顿力学是相对论的特例
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解析：　人们对客观世界的认识要受到所处时代的客观条件
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，
人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不
同事物的本质与规律；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，选项D正确。
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4. 如图所示，沿平直铁路有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一
列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的
观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（　　）
A. 同时被照亮
B. A先被照亮
C. C先被照亮
D. 无法判断
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解析：　列车上观察者以列车为参考系，铁塔A、B、C按CA方向
以接近光速运动，根据光速不变原理，铁塔B发出的闪光向A和C均
以光速c传播，而A是远离光线运动，C是向着光线运动，在列车上
的观察者看来，光传播到A的距离长一些，传播到C的距离短些，
所以光线先传播到C，即铁塔C先被照亮，选项C正确。
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5. 一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c（c为光速）的速度
沿长度方向飞行越过地球，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
解析：　由l＝l0知A错误，B正确；由相对论时空观的基
本假设知光信号的速度都等于c，C、D错误。
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6. （多选）关于相对论时空观的说法，正确的是（　　）
A. 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B. 在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关
C. 在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中也是同时发生的
D. 时间和空间是永恒不变的
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解析： 　相对论时空观中，在不同的惯性参考系中，一切物理
规律都是相同的，选项A正确；在一切惯性参考系中，光在真空中
的速度都等于c，与光源的运动无关，选项B正确；相对论时空观
中，时间和空间具有相对性，故选项C、D错误。
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7. 如果真空中的光速为c＝3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1
＝2.4×108 m/s时，质量为3 kg。当它的速度为1.8×108 m/s时，质
量为多少？
答案：2.25 kg
解析：根据狭义相对论，m＝，
由题意知，m1＝，m2＝
所以＝＝＝
所以m2＝m1＝2.25 kg。
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8. 惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀
速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是（如图所示）（　　）
解析：　由l＝l0可知沿速度方向即x轴方向的长度变短
了，而垂直于速度方向即y轴方向的边长不变，故C正确。
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9. 在一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转
轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察
者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是
（　　）
A. a钟最快，b、c钟一样慢
B. a钟最慢，b、c钟一样快
C. a钟最快，c钟最慢
D. a钟最慢，c钟最快
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解析：　根据公式τ＝，地面上的观察者认为c钟走得最慢，
因为它相对观察者的速度最大；b钟比c钟快一些，而a钟最快，因
为它的速度最小，选项C正确。
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10. （多选）如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为
真空中光速）的飞船反向运动。则下列说法正确的是（　　）
A. 甲、乙两人相对速度为1.4c
B. 甲观察到乙的身高不变
C. 甲观察到乙所乘的飞船变短
D. 甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
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解析： 　如果把甲看成静止，则乙相对甲的速度不能超过光
速，故A错误；身高是竖直方向，他们的运动方向为水平方向，
所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；根据相对
论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；乙相对
于甲高速运动，运动时钟变慢，所以甲观察到乙所带的钟表显示
时间变慢，故D错误。
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11. 设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，
5.0 s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。
试问从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避
免与彗星碰撞。
答案：4.0 s
解析：由时间间隔的相对性有τ＝＝5.0 s，解得τ＝4.0 s。
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