2019-2020年高中物理 6.1經(jīng)典時(shí)空觀 6.2狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)同步練習(xí)(含解析)新人教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 6.1經(jīng)典時(shí)空觀 6.2狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)同步練習(xí)(含解析)新人教版選修3-41如果牛頓運(yùn)動定律在某個(gè)參考系中成立,這個(gè)參考系叫做_相對一個(gè)慣性系做_的另一個(gè)參考系也是慣性系在任何慣性系中,力學(xué)規(guī)律都是一樣的,都可以用_來描述,這一結(jié)論稱為伽利略相對性原理2經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為,時(shí)間和空間是恒定_的,_的3狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè):(1)狹義相對性原理(愛因斯坦相對性原理)為在不同的慣性參考系中,_都是相同的(2)光速不變原理:_的光速在_中都是相同的4某地發(fā)生洪澇災(zāi)害,災(zāi)情緊急,特派一飛機(jī)前往,飛機(jī)在某高度做勻速直線運(yùn)動,投放一包救急品,災(zāi)民看到物品做曲線運(yùn)動,飛行員看到物品做自由落體運(yùn)動,物品剛好落到災(zāi)民救濟(jì)處,根據(jù)經(jīng)典時(shí)空觀,則下列說法正確的是()A飛機(jī)為非慣性參考系 B飛機(jī)為慣性參考系C災(zāi)民為非慣性參考系 D災(zāi)民為慣性參考系5關(guān)于狹義相對論,下列說法不正確的是()A狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的B狹義相對論認(rèn)為在一切慣性系中,光在真空中的速度都等于c,與光源的運(yùn)動無關(guān)C狹義相對論只涉及無加速運(yùn)動的慣性系D狹義相對論任何情況下都適用概念規(guī)律練知識點(diǎn)一伽利略相對性原理及伽利略速度變換1一輛勻速行駛的汽車車廂內(nèi),實(shí)驗(yàn)者是否可以不受場地的影響,來進(jìn)行用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)?2如圖1所示,在列車車廂的光滑水平底面上有一個(gè)質(zhì)量為m5 kg的小球,正隨車廂一起以20 m/s的速度勻速前進(jìn)現(xiàn)在給小球一個(gè)水平向前的F5 N的拉力作用,求經(jīng)10 s時(shí),車廂里的觀察者和地面的觀察者看到小球的速度分別是多少?圖1知識點(diǎn)二光速不變原理3判斷下面說法中正確的是()A在以c沿豎直方向升空的火箭上向前發(fā)出的光,對地速度一定比c大B在以c沿豎直方向升空的火箭上向后發(fā)出的光,對地速度一定比c小C在以c沿豎直方向升空的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對地速度為cD在以c沿豎直方向升空的火箭上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為c4考慮以下幾個(gè)問題:圖2(1)如圖2所示,參考系O相對于參考系O靜止時(shí),人看到的光速應(yīng)是多少?(2)參考系O相對于參考系O以速度v向右運(yùn)動時(shí),人看到的光速應(yīng)是多少?(3)參考系O相對于參考系O以速度v向左運(yùn)動時(shí),人看到的光速又是多少?方法技巧練經(jīng)典相對性原理的理解技巧5在不同的慣性參考系中,物體的運(yùn)動情況可能不同例如在勻速行駛的車上看,座位上的人是靜止的,在地面看,座位上的人是運(yùn)動的;在勻速行駛的船上看,桅桿上掉下來的物體在做自由落體運(yùn)動,在岸邊看,物體在做平拋運(yùn)動它們在不同的慣性系中遵從的力學(xué)規(guī)律一樣嗎?也就是說,地面物體的運(yùn)動要遵守牛頓運(yùn)動定律,車上、船上的物體是否也要遵守牛頓運(yùn)動定律呢?6下列物體的運(yùn)動服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是()A自行車、汽車、火車、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動B發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船的運(yùn)動C物體運(yùn)動的速率接近真空中的光速D地球繞太陽的運(yùn)動1下列說法中正確的是()A17世紀(jì)末期,以經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、電磁場理論為主要內(nèi)容的物理學(xué)形成了完整的科學(xué)體系B1632年愛因斯坦發(fā)表了關(guān)于兩個(gè)世界體系的對話C牛頓運(yùn)動定律僅在慣性系中才能成立D力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的,這個(gè)論述叫做伽利略相對性原理2關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍,下列說法正確的是()A適用于宏觀物體B適用于微觀物體C適用于高速運(yùn)動的物體D適用于低速運(yùn)動的物體3通常我們把地球和相對地面靜止或勻速運(yùn)動的參考系看成慣性系,若以下列系統(tǒng)為參考系,則其中屬于非慣性系的有()A停在地面上的汽車B繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船C在大海上勻速直線航行的輪船D以較大速度勻速運(yùn)動的磁懸浮列車4根據(jù)伽利略相對性原理,可以得到下列結(jié)論()A力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的B同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同C在一個(gè)慣性參照系里不能用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參照系是否在勻速運(yùn)動D在一個(gè)慣性參照系里可以用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參照系是否在勻速運(yùn)動5有下列幾種說法:所有慣性系對物理基本規(guī)律都是等價(jià)的;在真空中,光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān);在任何慣性系中,光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同關(guān)于上述說法()A只有是正確的 B只有是正確的C只有是正確的 D三種說法都是正確的6.伽利略相對性原理是_7狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)是_;_.8火箭以0.50c的速度離開地球,從火箭上向地球發(fā)射一個(gè)光信號火箭上測得光離開的速度是c.根據(jù)經(jīng)典運(yùn)動學(xué),光到達(dá)地球時(shí)測得的速度是多少?根據(jù)狹義相對性原理呢?9飛船在高空以c的速度向目標(biāo)飛行,從飛船上向目標(biāo)方向發(fā)射一個(gè)光信號,則在地面的觀察者看光信號的速度是1.1c嗎?10.如圖3所示,愛因斯坦通過研究“磁體相對于導(dǎo)體回路運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體回路就會感應(yīng)出電流”這一現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)的什么破綻?圖311假若你坐在火車中,在車廂地板上有一光滑的小球在某段時(shí)間內(nèi),球相對于你不滾動,則此時(shí)的火車能否看成是慣性參考系?若某段時(shí)間內(nèi),你發(fā)現(xiàn)球加速離你而去,則此時(shí)的火車能否看成是慣性參考系?第六章相對論第1節(jié)經(jīng)典時(shí)空觀第2節(jié)狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)答案課前預(yù)習(xí)練1慣性參考系勻速直線運(yùn)動牛頓定律2獨(dú)立互不相關(guān)3(1)一切物理規(guī)律(2)真實(shí)不同的慣性參考系4BD物品投放后,僅受重力作用,飛行員看到物品是做初速度為零的自由落體運(yùn)動,符合牛頓運(yùn)動定律,故飛機(jī)為慣性參考系,B對;而地面上的人員看到物品做初速度不為零的拋體運(yùn)動,也符合牛頓運(yùn)動定律,D也對5D由狹義相對論原理可知D錯誤課堂探究練1可以進(jìn)行用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)解析勻速行駛的汽車屬于慣性系,所以他能夠完成這個(gè)實(shí)驗(yàn),且與地面上的結(jié)果無異點(diǎn)評(1)地球以及相對于地球做勻速直線運(yùn)動的參考系為慣性系(2)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的210 m/s30 m/s解析對車上的觀察者物體的初速度v00,加速度a1 m/s210 s時(shí)速度v1at10 m/s.對地上的觀察者解法一物體初速度v020 m/s加速度相同a1 m/s210 s末速度v2v0at30 m/s.解法二根據(jù)速度合成法則v2v1v0(1020) m/s30 m/s.點(diǎn)評在兩個(gè)慣性系中,雖然觀察到的結(jié)果并不相同,一個(gè)10 m/s,另一個(gè)30 m/s,但我們卻應(yīng)用了同樣的運(yùn)動定律和速度合成法則也就是說,力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的3CD根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)光速不變原理可知:真空中的光速相對于火箭的速度為c,相對于地面的速度也為c,對不同的慣性系是相同的,因此C、D正確,A、B錯誤4(1)c(2)c(3)c解析根據(jù)狹義相對論光速不變原理知,都應(yīng)為c.點(diǎn)評光速不變原理指的是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的5都遵從相同的力學(xué)規(guī)律解析根據(jù)狹義相對性原理,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的所以不管地面上的運(yùn)動物體,還是車上的、船上的物體都遵從相同的力學(xué)規(guī)律6ABD經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只適用于宏觀低速物體的運(yùn)動,所以A、B、D正確當(dāng)物體的速率接近真空中的光速時(shí),就不適合用經(jīng)典力學(xué)來解釋了,C錯誤方法總結(jié)理解經(jīng)典相對性原理要抓住兩點(diǎn):(1)慣性參考系是指地球以及相對地球做勻速直線運(yùn)動的參考系;(2)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都相同,即同一物體相對于不同的慣性系,討論其運(yùn)動時(shí),所采用的運(yùn)動規(guī)律和速度合成法則是相同的課后鞏固練1CD由經(jīng)典的相對性原理可知C、D正確2AD由經(jīng)典力學(xué)的局限性可知A、D正確3B由慣性系和非慣性系的概念可知B正確4AC由伽利略相對性原理可知A、C正確5D6力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的,或者說,任何慣性參考系都是平權(quán)的7狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的80.5cc解析據(jù)經(jīng)典運(yùn)動學(xué)v0.5c,據(jù)狹義相對性原理:光速不變,到達(dá)地球時(shí)光速為c.9不是,光信號相對地面的觀察者速度仍然是c.解析由經(jīng)典力學(xué)的相對性原理可知,光信號相對地面的速度vcc1.1c,但這一結(jié)論是錯誤的根據(jù)光速不變原理,真空中的光速相對于飛船為c,相對于地面也為c,對不同慣性參考系是相同的,這一判斷已被邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí)方法點(diǎn)撥經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論具有一定的局限性,一般只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動10見解析解析愛因斯坦針對這一個(gè)實(shí)驗(yàn)分析,“從磁體看,肯定沒有電場;可是從導(dǎo)體回路看,卻肯定有電場”于是,“電場的有無就成為相對的了,取決于所用坐標(biāo)系的運(yùn)動狀態(tài)”同一實(shí)驗(yàn)在不同參考系中居然有完全不同的解釋,這違背了伽利略相對性原理,由此愛因斯坦發(fā)現(xiàn)困難在于“運(yùn)動學(xué)的一些基本概念的任意性上”,促使他提出了狹義相對論11能不能解析當(dāng)球不滾動時(shí),符合牛頓運(yùn)動定律,因此火車可看成慣性參考系當(dāng)球加速滾動時(shí),由于球只受重力和支持力作用,所受合力為零,因此不符合牛頓運(yùn)動定律,不能把火車看成慣性參考系- 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