2019-2020学年高中物理 第5章 经典力学与物理学革命 第1节 经典力学的成就与局限性 第2节

当物体的运动速度远小于真空中的光速时，经典力学完全适用.20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论．狭义相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵从的规律，它得出了一些不同于经典力学的结论．当物体的速度接近光速时，物体的运动规律是怎样的呢？第一节经典力学的成就与局限性第二节经典时空观与相对论时空观1．下列燃料中不属于化石燃料的是()A．煤B．木柴C．石油D．天然气【答案】B【解析】煤、石油、天然气是埋在地下的动植物经过数亿年的地质演变而形成的，为化石能源，而木柴不是化石燃料，故选B.2．下列选项中不是二次能源的是()A．太阳能B．电能C．氢能D．焦炭【答案】A【解析】太阳能是一次能源，而电能、氢能、焦炭是从一次能源直接或间接转化来的能源，为二次能源，故选A．3．风能和水能是以下哪一种能的间接形式()A．核能B．电能C．太阳能D．地热能【答案】C4．(2017岳麓名校期末)关于能量和能源，下列说法正确的是()A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B．在利用能源的过程中，能量在总量上逐渐减少C．能量耗散说明能量在转化过程中有方向性D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造【答案】C【解析】自然界的能量守恒，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故A错误；在利用与节约能源的过程中，能量在数量上并没有减少，故B错误；能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C正确；人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故D错误．一、经典力学的成就和局限性1．经典力学的伟大成就(1)经典力学把天上物体和地上物体统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次____________．(2)使人们认识到了以__________和__________为基础的自然科学理论的基本特征．(3)建立了以______和______相结合的研究方法．(4)推动了其他学科的发展，与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科．理论大综合现象观察实验研究实验数学2．经典力学的局限性(1)经典力学不适用于研究______运动(接近光速)的物体．(2)经典力学不适用于________领域中__________和______________的现象．高速微观物质结构能量不连续二、经典时空观1．惯性系与非惯性系(1)惯性系：_______________成立的参考系，相对于惯性系做___________运动的参考系都是惯性系．(2)非惯性系：_______________不成立的参考系，相对于惯性系做______运动的参考系是非惯性系．2．伽利略相对性原理：对于所有的惯性系，______规律都是相同的，或者说，一切惯性系都是______的．牛顿运动定律匀速直线牛顿运动定律变速力学等效3．经典时空观(绝对时空观)：时间永远均匀地流逝，与任何外界______；空间与任何外界事物______，从不运动，永远不变．4．经典时空观的几个具体结论(1)______的绝对性；(2)___________的绝对性；(3)___________的绝对性；(4)物体质量__________，即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关．无关无关同时时间间隔空间距离恒定不变三、相对论时空观1．光速不变与经典物理学的矛盾：观察和实验事实表明：无论光源和观察者如何运动，光速只能是c，这与经典力学的___________法则相矛盾．2．狭义相对论的两条基本假设(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是______的．(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都______．速度合成相同相同3．相对论时空观(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系看来是______的．(2)运动的时钟______：时钟相对于观察者______时走得快；相对于观察者______时走得慢．运动速度越快，效果越______．(3)运动的尺子______：物体相对于观察者______时，它的长度测量值最大；相对于观察者______时，观察者在______方向上观测，它的长度要缩短，速度越快，缩短得______．(4)物体质量随速度的______而增大．不同时变慢静止运动明显缩短静止运动运动越短增加在“时间延缓效应中”，钟表走快走慢应如何理解？【答案】每个惯性系中的观测者都是使用静止于该参考系中的时钟进行有关时间的观测，对同一物理过程经历的时间，在不同惯性系中观测，测得的结果不同，并不是时钟走快了或走慢了，而仅仅是一种观测效应．1．绝对时空观是在地球范围内凭直觉经验建立起来的，它符合人们对空间、时间的主观感受；相对论时空观是在光速不变的实验事实上，以狭义相对论的两条基本假设为前提建立的．对经典时空观与相对论时空观的认识2．经典时空观中，时间、空间、物质是彼此独立、互不联系的，时间、长度和质量这三个物理量都与参考系的运动无关．相对论时空观中，空间和时间是运动着的物质的存在形式，时空概念是从物质运动中抽象出来的，它们之间相互依赖、彼此联系．3．只有在高速运动时，相对论效应才比较显著，在通常情况下，相对论效应极其微小，可忽略不计，仍可按经典时空观理解．特别提醒：理解时空观应特别注意参照系．时空观所研究的就是时间、空间与参考系的问题，经典时空观认为时间和空间是绝对的，与参考系的选取无关，相对论时空观认为对于一个参照系，都有只属于这个参照系的空间和时间．所以在相对论时空观中必须时刻清楚观察者所选定的参考系．例题地面上A、B两个事件同时发生．对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图所示)哪个事件先发生？题眼直击：对于同一事件，在不同参考系中看到的现象是不同的．解题流程：解析：可以设想在事件A发生时A处发出一个闪光，事件B发生时B处发出一个闪光，“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB中点，这在不同参考系中看都是一样的．“相遇在中点”这个现象在地面坐标系中很容易解释：两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度又一样，当然在线段的中点相遇．火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭方向运动，从闪光发生到两闪光相撞，线段中点向火箭的方向运动了一段距离．因此闪光B传播的距离比闪光A长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B发生得早一些．即B事件先发生．答案：B事件先发生(2018绵阳期末)经典力学有一定的局限性和适用范围．下列运动适合用经典力学研究和解释的是()A．氢原子内电子的运动B．飞船绕月球做圆周运动C．密度很大的中子星附近物体的运动D．宇宙探测器以接近光速远离地球的运动【答案】B【解析】氢原子内电子的运动属于微观粒子的运动，不能使用经典力学研究和解释，故A错误；飞船绕月球的运行属低速、宏观物体的运动，经典力学能适用，故B正确；密度很大的中子星附近的物体受到的作用力较大，属于高速的运动，不能使用经典力学研究和解释，故C错误；探测器以接近光速远离地球的运动不能使用经典力学研究和解释，故D错误．故选B.