相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修2

相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性從文藝復(fù)興開始的近代科學(xué)革命，經(jīng)過伽利略、第谷、開普勒等人的工作，科學(xué)取得很大進(jìn)步，這種發(fā)展到牛頓那里達(dá)到頂峰.科學(xué)雖進(jìn)展緩慢，但科學(xué)成就是偉大的，經(jīng)典力學(xué)的成就體現(xiàn)在生活的方方面面.然而，經(jīng)典力學(xué)并不是完美的科學(xué)理論,有其適用的局限性……經(jīng)典力學(xué)相對論、量子力學(xué)形成時(shí)期物理學(xué)形成的初期階段，受歷史發(fā)展限制，理論較膚淺、片面形成于物理學(xué)充分發(fā)展的現(xiàn)代，理論較完善、科學(xué)適用范圍低速運(yùn)動、宏觀世界任何情況都適用速度的合成時(shí)間與空間互不相干，關(guān)系式v船岸＝v船水＋v水岸成立速度與位移、時(shí)間的測量有關(guān)，v船岸＝v船水＋v水岸不成立聯(lián)系(1)以下兩種情況，相對論與經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別：①物體的速度遠(yuǎn)小于光速c(3×108m/s)時(shí)。②“普朗克常量”(6.63×10－34J·s)可以忽略不計(jì)時(shí)。(2)相對論和量子力學(xué)都沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對論、量子力學(xué)的特殊情況?！镜淅弧俊镜淅?、在地面附近有一高速飛過的火箭.關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象中正確的是(

)A.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了

B.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了

C.火箭上的人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均無變化

D.火箭上的人看到地面物體長度變小,時(shí)間進(jìn)程變慢了【典例三】3、關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)完全適用于宏觀、低速運(yùn)動B.經(jīng)典力學(xué)取得了巨大成就,是普遍適用的C.隨著物理學(xué)的發(fā)展,經(jīng)典力學(xué)將逐漸成為過時(shí)的理論D.由于相對論、量子力學(xué)的提出,經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值解題思路：經(jīng)典力學(xué)完全適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體,宏觀物體是相對于微觀粒子而言的,故A正確；經(jīng)典力學(xué)取得了巨大的成就,但它也具有一定的局限性,并不是普遍適用的,故B錯(cuò)誤;在微觀高速情況下,要用量子力學(xué)和相對論來解釋,但是并不會因?yàn)橄鄬φ摵土孔恿W(xué)的出現(xiàn),就否定了經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)仍然是正確的,不會過時(shí),也不會失去價(jià)值,故C、D錯(cuò)誤。答案：A【基礎(chǔ)練習(xí)】1、物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識,推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步。下列表述正確的是()A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B.牛頓通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了萬存引力定律C.相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用D.愛因斯坦建立了狹義相對論,把物理學(xué)推廣到高速領(lǐng)域解析：萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的,但在實(shí)驗(yàn)室里加以驗(yàn)證是卡文迪許進(jìn)行的,故A正確,B錯(cuò)誤;相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)對于低速、宏觀物體的運(yùn)動仍適用,故C錯(cuò)誤;狹義相對論的建立,是人類取得的重大成就,從而把物理學(xué)推廣到高速領(lǐng)域,故D正確。答案：AD2、20世紀(jì)以來,人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí),而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動問題,不能用來處理高速運(yùn)動問題,只適用于宏觀物體,一般不適用于微觀粒子。下列說法正確的是(

)A.隨著認(rèn)識的發(fā)展,經(jīng)典力學(xué)已成了過時(shí)的理論

B.人們對客觀事物的具體認(rèn)識在廣度上是有局限性的

C.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律

D.人們應(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識,在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律解析：相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn),并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是相對論和量子力學(xué)在低速、宏覌條件下的特殊情形,故A錯(cuò)誤;相對論和量子力學(xué)適用于高速、微現(xiàn)的物體,補(bǔ)充了經(jīng)典力學(xué)的不足,說明不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律,故C正確;人們對客觀世界的認(rèn)識要受到所處時(shí)代的客觀條件和科學(xué)水平的制約,所以形成的看法也都具有一定的局限性,人們只有不斷擴(kuò)展自己的認(rèn)識,才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)侓,故BD正確。答案：BCD3、愛因斯坦相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命,主要是因?yàn)?

)A.否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀

B.揭示了時(shí)間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性

C.打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性

D.使人類對客觀世界的認(rèn)識開始從宏觀世界深入到微觀世界解析：經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀適用于宏觀低速物體,相對論僅是證明其不適用微觀、高速物體,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;運(yùn)動的鐘變慢,運(yùn)動的尺縮短,運(yùn)動物體的質(zhì)量變大,這是狹義相對論的幾個(gè)重要的效應(yīng),揭示了時(shí)間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性,選項(xiàng)B正確;愛因斯坦相對論解釋了經(jīng)典牛頓力學(xué)不能解釋的高速、微觀范圍,但狹義相對論在狹義相對性原理的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電動力學(xué)兩個(gè)體系,指出它們都服從狹義相對性原理,它打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性,選項(xiàng)C正確;普朗克提出的量子理論使人類對客觀世界的認(rèn)識開始從宏觀世界深入到微觀世界,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：BC4、下列適合用牛頓運(yùn)動定律研究的是(

)A.研究高速運(yùn)動的電子

B.研究月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)情況

C.研究運(yùn)動員百米跑的情況

D.研究火車從廣州開往深圳的運(yùn)動解析：經(jīng)典力學(xué)只適用于處理宏觀物體的低速運(yùn)動。故BCD正確,A錯(cuò)誤。答案：BCD5、下列有關(guān)長度的相對性理解正確的是(

)A.經(jīng)典物理學(xué)家認(rèn)為物體的長度與物體是否相對觀察者運(yùn)動無關(guān)

B.當(dāng)一直桿沿自身方向運(yùn)動時(shí)長度變小

C.無論直桿沿什么方向運(yùn)動,直桿的長度均不變

D.當(dāng)兩平行的直桿沿自身方向做相對運(yùn)動時(shí),則與兩直桿共同運(yùn)動的兩觀察者認(rèn)為對方的直桿的長度沒變解析：經(jīng)典物理學(xué)家認(rèn)為物體的長度與物體是否相對觀