5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 [学习目标] 1.了解相对论时空观，知道时间延缓效应和长度收缩效应.2.认识牛顿力学的成就，适用范围 及局限性.3.了解科学理论的相对性，体会科学理论是不断发展和完善的. 一、相对论时空观 1.19 世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传 播速度等于光速c. 2.1887 年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度 (1)当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论不相同. (2)电子、质子、中子等微观粒子的运动不能用牛顿力学来说明. 3.牛顿力学不会被新的科学成就所否定，当物体运动的速度远小于光速 c 时，相对论物理学 与牛顿力学的结论没有区别. 1.判断下列说法的正误. (1)运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ 子的寿命变长.( √ ) (2)沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短.( √ h，地面上的时钟显示的时间___ _____(填“大于”“等于”或“小于”)1 h. 答案 大于 一、相对论时空观 导学探究 地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可 以把电子加速到0.999 999 999 987 倍光速的速度，请思考： (1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于 低速还是高速？ (2)在地面上

页 共8 页 （试卷满分：150 分 考试用时：150 分钟） 一、现代文阅读(35 分) (一)现代文阅读Ⅰ(本题共5 小题，19 分) 阅读下面的文字，完成1～5 题。 材料一： “文化相对论”认为每一种文化都具有其独创性和充分的价值，因此，在比较各民族 的文化时，必须抛弃以西方文化为中心的“我族文化中心主义”观念。一个种族或群体把自 己的生活方式与价值观看作是最好的， 用自己的价值标准去评价别的种族和群体的思想和行 要不要改变， 也要由他们自己决定； 外人不能说三道四指手画脚。 应当说这是一种客观的、 公平的文化价值观，它有利于各民族术国豪相处。 于是文化相对论 就成为社会学与人类学的主流思想。 但是文化相对论也不是无限的， 不同文化之间也不是完全没有共同标准的。 如果把文化 相对论无限化，认为一切都是相对的，那就会导致世界上没有公理，无法沟通，这就会阻碍 社会进步。 比如一些部落吃人， 按他们的习俗是对的， 别人不能反对。 别人也不能反对。倘若普遍如此，那么社会还能进步和发展吗？事实上，社会在发展，人类 在进步，民族和国家之间交往更加频繁，这就必然形成人类共同的价值观。 要不然世界各国 人民怎么互相交往与共同进步呢？所以说， 不能把文化相对论无限化， 既要承认文化相对论 有客观性，又要承认人类需要有共同的价值标准，这才是科学合理的态度。 一个种族或群体的文化价值， 是他们长期共同生活在他们那个自然和社会环境中形成的： 人类共同的文化价值， 是在人类交往和互动过程中逐渐形成的。

成的最大的射电望远镜，可监测脉 冲星，探测引力波的存在。而引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”。关于牛 顿力学、相对论和量子力学，下列说法正确的是 （ ） A．牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动 B．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值 C．高速运动的μ 子寿命变长这一现象，既能用相对论时空观解释，又能用经典理论解释 D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的

读书《星际迷航里的物理学》口播推荐语 本书以《星际迷航》中的科幻内容作为引子和起点， 从严谨的物理学的角度，探寻曲速飞行、时空旅行、 纯能量体、隐形技术等一系列科学幻想的可能性与 不可能性。涉及的理论从牛顿力学到相对论，从量 子力学到弦论，从多维空间到黑洞，描绘出一幅现 代物理学和宇宙学的宏伟图景。

项。故选项。 二、综合题 11．（2023·山东淄博·统考中考真题）爱因斯坦被誉为“20 世纪最伟大的科学家”。阅读材料，回答问题。 材料一 1905 年，爱因斯坦提出狭义相对论。1915 年，进一步提出广义相对论。相对论的提出奠定了 系统、科学的物质观和时空观，为原子能的利用奠定了理论基础，为科学发展带来革命性变化。1922 年， 爱因斯坦因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，他的研究有力推动了量子力学的发展。 》，反对核战争，呼吁世界 和平。 ——摘编自岳麓书社《中外历史人物评说》 材料三 相对论问世不久，恰逢中国要民主、要科学，强烈要求社会变革的中国人对爱因斯坦及其学 说感到特别亲切，称赞他是“近世科学的大革命家”……到1924 年11 月，《从牛顿到爱因斯坦》一书出版 了三版，有关爱因斯坦及其相对论的中文著作被中国青年抢购一空。 ——摘编自戴念祖《爱因斯坦在中国》 （1）根据材料一，归纳爱因斯坦对科学的重大贡献。 主要原因 1939 年 1945 年 20 世纪50 年代 （3）根据材料三和所学知识，分析20 世纪初中国青年对爱因斯坦及其相对论充满极大热情的时代背景。 （4）综合以上分析，你认为科学对人类社会发展有何影响？ 【答】（1）贡献：提出狭义相对论和广义相对论；相对论的提出为原子能的利用奠定了理论基础，为科 学发展带来革命性变化；他对光电效应的研究有力推动了量子力学的发展。（答出二点即可）

，有 人提出疑问：“暗能量有用吗？暗能量危险吗？”科学家回答道：“我不知道。100 年前 如果你问爱因斯坦相对论是有用还是危险，爱因斯坦也一定回答不知道。但是，今天我们 知道相对论是既有用又危险的。”核能、诊断和治疗癌症的加速器、导航系统等都是相对 论在实际生活中的应用，但核式器也同样是相对论的应用！对暗能量提出质疑，既表现出 人们对新事物的好奇，也是科学精神的体现。科学总是在对既有结论的质疑中而不断发展 不断发展 的，正如爱因斯坦通过对牛顿古典力学理论的质疑，发现该理论只有在低速和弱引力场的 情况下才是正确的，从而创立了狭义相对论和广义相对论。所以说，没有质疑就没有科学 的发展。 (1)没有质疑就没有科学的发展。结合材料，运用真理的知识，分析该观点的合理性。 (10 分) (2)请就如何进行合理质疑提出一条建议，并给出其哲学依据。(4 分) 江西省六校2023 届高二期末联考政治参考答案

更具理性精神 D.主张乐观面对灾难 21.天文学家观测发现水星公转是沿椭圆的长轴渐渐往前移动的。对其移动数值，牛顿力学 计算与天文观测有一定的差异，而两者的差值正好符合相对论的预言。这说明 A.相对论独具真理性 B.相对论发展了经典力学 C.经典力学地位动摇 D.经典力学不适用天文学 22. “1859 年11 月24 日清晨，雾霭中，伦敦几家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排 —

局部情况，包含在本身之中。”符合“更为普遍的理论”特征的是 A. 经典力学理论 B. 电磁感应理论 C. 相对论 D. 量子假说 【30 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】本题以相对论为考点，旨在考查学生运用材料信息和所学知识作出合理判断的 能力。相对论否定 了牛顿经典力学的绝对时空观，将经典力学概括在相对论力学之中（经典力学是相对论力学在宏观物体低 速运动下的状态），符合材料“将先前所应用的、并在广大范围内所证实的理论作为一个局部情况，包含

在Flash 中，时间轴上的每一格代表什么？ A. 一个角色 B. 一帧 C. 一个场景 D. 一秒 8. 以下哪项是动画制作的基本原则？ A. 牛顿定律 B. 十二原则 C. 相对论 D. 量子力学 9. Scratch 中，如何让角色重复移动？ A. “ ” 使用重复执行积木 B. “ ” 使用停止所有积木 C. “ ” 使用广播积木 D. “ ”

①有知识的人不实践，等于一只蜜蜂不酿蜜 ②有其言，无其行，君子耻之 ③知者非真知也，力行而后知之真 ④一碗酸辣汤，耳闻口讲的，总不如亲自呷一口的明白 A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 18.相对论在宏观层面上解释了自然界和所有现象的行为，量子理论在微观层面上解释了自 然界和所有现象的行为。然而，令人困惑的是，这两个理论是互不兼容的。截至目前，尚 没有成功的统一场论(微观物理学的一个理论猜想)出现。这说明 经典力学是从日常生活中的机械运动中总结出来的规律，日常生活中的物体运动都为低 速运动，其速度远远小于光速，因此经典力学完全适用；但对于高速运动的物体，经典力 学就不再适用了。20 世纪初，著名物理学家爱因斯坦提出了狭义相对论，阐述了物体在以 接近光速运动时所遵从的规律。材料说明 ①真理的内容是客观的，形式是主观的 ②任何真理都有自己适用的条件和范围 ③认识受主客观因素的制约而具有反复性 ④不存在反映同一对象的相互矛盾的真理