5科技进步无止境

学而优教有方第五章科技进步无止境【知识梳理】：一、初识相对论1．跨越时空的对话牛顿的观点(1)绝对的时间因其本性而在地流逝，与任何外界；(2)绝对的空间因其本性而永远相同和，与任何外界事物；(3)时间和空间与物质及其运动无关，并且时间和空间是的爱因斯坦的观点(1)绝对的时间和绝对的空间是的，时间、空间与物质及其运动都有密切的；(2)时间和空间之间也有着紧密的2．爱因斯坦的狭义相对论相对性原理所有物理规律在一切中都具有相同的形式表明：在某个惯性系中描述某个物理系统的某个物理过程的物理规律，在其他一切中对该系统该过程作出描述的皆保持形式不变光速不变原理在一切中，测量到的真空中的光速c(c＝3×108m/s)表明：在一切中观测真空中传播的光，其传播速度均为c，与光源或观察者的运动二、相对论中的神奇时空1．时间延缓效应(1)在相对论时空观中，当时钟相对于观测者静止时，观测者认为时钟走得些；当时钟相对于观测者时，观测者则认为时钟变了。(2)关系式：τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))，运动观测者测得的时间为τ(运动时间)，静止观测者测得的时间为τ0(静止时间)。2．长度收缩效应(1)若有一把刻度尺，相对它的静止的观测者测量其长度为l0(静止长度，又称固有长度)，沿它长度方向相对运动的观测者测量其长度则是l，它们的关系为l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))。(2)被测物体相对观测者的速度越大，长度收缩效应越明显。3．质能关系(1)质能关系式：。①质量和能量是物质不可分离的属性。②随着物体质量的减少，它会释放出一定的能量，其关系为ΔE＝Δmc2。(2)拓展：质速关系式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))中，m为物体的运动质量，m0为静止质量，v为物体相对惯性系的运动速度。物体的质量会随着它运动速度的增大而增大。4．奇妙的时空弯曲(1)爱因斯坦的广义相对论认为，由于物质的存在，空间和时间会发生弯曲。(2)天体之间的引力作用是时空弯曲的结果。(3)当遥远的恒星发出的光经过太阳表面时，太阳周围的空间弯曲，致使光线发生弯曲。三、探索宇宙的奥秘1．古希腊德谟克利特提出了“天体演化说”。2．德国哲学家提出了“星云假说”。3．爱因斯坦广义相对论提出了“有限无界的静态宇宙”模型。4．1929年哈勃观测到遥远的恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长变长，即向红光方向偏移。5．美国科学家伽莫夫提出了“大爆炸宇宙模型”。6．1998年科学家索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀，并且证明了暗能量的存在。7．2016年，我国落成启用“中国天眼”。8．2017年8月17日，人们探测到来自双中子星合并产生的引力波信号，标志着天文学进入了一个新时代。答案：均匀；无关；不动；无关；完全独立；不存在的；联系；联系；惯性参照系；惯性系；物理定律；性参照系；都一样；惯性系；无关；快；高速运动；慢；E＝mc2【例题】1．判断正误。(1)时间延缓效应是说时钟走得慢了。（）(2)长度的收缩效应表明物体真实长度变小。（）(3)物体所含物质的多少会随速度的变化而变化。（）(4)爱因斯坦质能关系式E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比。（）(5)时空弯曲是在引力场或惯性系中产生的。（）2．根据爱因斯坦提出的相对论，以下说法正确的是()A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B．物体的质量取决于物体所含物质的多少，因而物体速度多大，其质量与速度无关C．一个真实的物体，其运动速度有可能达到甚至超过真空中的光速D．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变【作业】1．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是()A．同时的绝对性与同时的相对性B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D．相对性原理与光速不变原理2．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB>vC。在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是()A．B钟最快，C钟最慢 B.A钟最快，C钟最慢C．C钟最快，B钟最慢 D.A钟最快，B钟最慢3．下列说法正确的是()A．牛顿运动定律就是经典力学B．经典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所有的问题D．经典力学可以解决自然界中所有的问题4．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”着光飞行的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为()A．c＋v，c－v B.c－v，c＋vC．c，c D.无法确定5．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3c的速度匀速飞过(c为真空中的光速)，则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间()A．大于100分钟 B.等于100分钟C．小于100分钟 D.不能确定6．[多选]关于时间和空间，在学习爱因斯坦的相对论后我们应认识到()A．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的B．空间与时间之间是没有联系的C．有物质才有空间和时间D．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关7．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()A．0.4c B.0.5cC．0.9c D.c8．日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动的速度的变化而变化，其原因是()A．运动中的物体无法称量其质量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体的质量不随速度的变化而变化9．[多选]下列说法中，正确的是()A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是由静止质量变成运动质量D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒10．如图所示，一个鸡蛋和一个乒乓球都静止地面上，关于二者所具有的能量关系，下列说法中正确的是()A．鸡蛋大 B.乒乓球大C．一样大 D.无法进行比较11．[多选]欧洲大型强子对撞机是现在世界上体积最大、能量最高的加速器，是一种将粒子加速对撞的高能物理设备。该设备能把数以万计的粒子加速到相当于光速的99.9%的速度，粒子流每秒可在隧道内运行11245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏。下列说法正确的是()A．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度不能达到光速B．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够达到光速C．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够超过光速D．粒子高速运动时的质量大于静止时的质量

天体运动中的综合问题参考答案【例题】1．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×2．解析：选D根据爱因斯坦提出的相对论，经典力学只适用于宏观低速的运动，故A错误；质量随速度的增大而增大，故B错误；物体的速度不能越过光速，故C错误；质量、长度、时间的测量结果都与物体和观测者的相对运动状态有关，故D正确。【练习】1．解析：选D狭义相对论的两个基本假设是相对性原理和光速不变原理，故选D。2．解析：选D根据狭义相对论的时间延缓效应可知，速度越大，钟走得越慢，选项D正确。3．解析：选B经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题。因此只有B项正确。4．解析：选C根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故选项C正确。5．解析：选A根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))>τ0，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟，故A正确。6．解析：选CD经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间之间是没有联系的；在相对论中，时间和空间是和物质的运动相联系的，只有在物质存在时才有空间和时间的概念，时间和空间是相互联系且是相对的。故选项C、D正确。7．解析：选D由狭义相对论的光速不变原理知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确。8．解析：选B根据狭义相对论m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))可知，在宏观物体的运动中，v≪c，所以m变化不大，而不是因为物体的质量太大或无法测量，也不是因为质量不随速度的变化而变化，正确选项是B。9．解析：选BCE＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A错误，B正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C正确；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D错误。10．解析：选A物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，物体所具有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量，故A正确。11．解析：选AD光速是速度的极限，可以无限接近，但速度不能达到及超过光速，故A正确，B、C错误；根据公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))可知，高速运动的粒子的质量m大于静止时的质量m0，故D正确。

第五章科技进步无止境班级学号姓名【知识梳理】：一、初识相对论1．跨越时空的对话牛顿的观点(1)绝对的时间因其本性而在地流逝，与任何外界；(2)绝对的空间因其本性而永远相同和，与任何外界事物；(3)时间和空间与物质及其运动无关，并且时间和空间是的爱因斯坦的观点(1)绝对的时间和绝对的空间是的，时间、空间与物质及其运动都有密切的；(2)时间和空间之间也有着紧密的2．爱因斯坦的狭义相对论相对性原理所有物理规律在一切中都具有相同的形式表明：在某个惯性系中描述某个物理系统的某个物理过程的物理规律，在其他一切中对该系统该过程作出描述的皆保持形式不变光速不变原理在一切中，测量到的真空中的光速c(c＝3×108m/s)表明：在一切中观测真空中传播的光，其传播速度均为c，与光源或观察者的运动二、相对论中的神奇时空1．时间延缓效应(1)在相对论时空观中，当时钟相对于观测者静止时，观测者认为时钟走得些；当时钟相对于观测者时，观测者则认为时钟变了。(2)关系式：τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))，运动观测者测得的时间为τ(运动时间)，静止观测者测得的时间为τ0(静止时间)。2．长度收缩效应(1)若有一把刻度尺，相对它的静止的观测者测量其长度为l0(静止长度，又称固有长度)，沿它长度方向相对运动的观测者测量其长度则是l，它们的关系为l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))。(2)被测物体相对观测者的速度越大，长度收缩效应越明显。3．质能关系(1)质能关系式：。①质量和能量是物质不可分离的属性。②随着物体质量的减少，它会释放出一定的能量，其关系为ΔE＝Δmc2。(2)拓展：质速关系式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))中，m为物体的运动质量，m0为静止质量，v为物体相对惯性系的运动速度。物体的质量会随着它运动速度的增大而增大。4．奇妙的时空弯曲(1)爱因斯坦的广义相对论认为，由于物质的存在，空间和时间会发生弯曲。(2)天体之间的引力作用是时空弯曲的结果。(3)当遥远的恒星发出的光经过太阳表面时，太阳周围的空间弯曲，致使光线发生弯曲。三、探索宇宙的奥秘1．古希腊德谟克利特提出了“天体演化说”。2．德国哲学家提出了“星云假说”。3．爱因斯坦广义相对论提出了“有限无界的静态宇宙”模型。4．1929年哈勃观测到遥远的恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长变长，即向红光方向偏移。5．美国科学家伽莫夫提出了“大爆炸宇宙模型”。6．1998年科学家索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀，并且证明了暗能量的存在。7．2016年，我国落成启用“中国天眼”。8．2017年8月17日，人们探测到来自双中子星合并产生的引力波信号，标志着天文学进入了一个新时代。答案：均匀；无关；不动；无关；完全独立；不存在的；联系；联系；惯性参照系；惯性系；物理定律；性参照系；都一样；惯性系；无关；快；高速运动；慢；E＝mc2【例题】1．判断正误。(1)时间延缓效应是说时钟走得慢了。(×)(2)长度的收缩效应表明物体真实长度变小。(×)(3)物体所含物质的多少会随速度的变化而变化。(×)(4)爱因斯坦质能关系式E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比。(√)(5)时空弯曲是在引力场或惯性系中产生的。(×)2．根据爱因斯坦提出的相对论，以下说法正确的是()A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B．物体的质量取决于物体所含物质的多少，因而物体无论以多大速度运动，其质量与速度无关C．一个真实的物体，其运动速度有可能达到甚至超过真空中的光速D．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变解析：选D根据爱因斯坦提出的相对论，经典力学只适用于宏观低速的运动，故A错误；质量随速度的增大而增大，故B错误；物体的速度不能越过光速，故C错误；质量、长度、时间的测量结果都与物体和观测者的相对运动状态有关，故D正确。【作业】1．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是()A．同时的绝对性与同时的相对性B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D．相对性原理与光速不变原理解析：选D狭义相对论的两个基本假设是相对性原理和光速不变原理，故选D。2．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，两个火箭分别以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB>vC。在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是()A．B钟最快，C钟最慢 B.A钟最快，C钟最慢C．C钟最快，B钟最慢 D.A钟最快，B钟最慢解析：选D根据狭义相对论的时间延缓效应可知，速度越大，钟走得越慢，选项D正确。3．下列说法正确的是()A．牛顿运动定律就是经典力学B．经典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所有的问题D．经典力学可以解决自然界中所有的问题解析：选B经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题。因此只有B项正确。4．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”着光飞行的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为()A．c＋v，c－v B.c－v，c＋vC．c，c D.无法确定解析：选C根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故选项C正确。5．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3c的速度匀速飞过(c为真空中的光速)，则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间()A．大于100分钟 B.等于100分钟C．小于100分钟 D.不能确定解析：选A根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))>τ0，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟，故A正确。1．[多选]关于时间和空间，在学习爱因斯坦的相对论后我们应认识到()A．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的B．空间与时间之间是没有联系的C．有物质才有空间和时间D．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关解析：选CD经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间之间是没有联系的；在相对论中，时间和空间是和物质的运动相联系的，只有在物质存在时才有空间和时间的概念，时间和空间是相互联系且是相对的。故选项C、D正确。3．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()A．0.4c B.0.5cC．0.9c D.c解析：选D由狭义相对论的光速不变原理知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确。4．日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动的速度的变化而变化，其原因是()A．运动中的物体无法称量其质量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体的质量不随速度的变化而变化解析：选B根据狭义相对论m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))可知，在宏观物体的运动中，v≪c，所以m变化不大，而不是因为物体的质量太大或无法测量，也不是因为质