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知识梳理一、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思考：在“时间延缓效应中”，钟表走快走慢应如何理解？【答案】提示：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．基础自测1．经典力学适用于解决()A．宏观高速问题B．微观低速问题C．宏观低速问题D．微观高速问题【答案】C【解析】经典力学局限于运动速率远小于真空中光速(低速)的宏观物体，对高速运动的物体和微观粒子不适用，所以只有C正确．2．关于绝对时空观，下列说法正确的是()A．时间间隔是相对的B．空间距离是相对的C．同时是相对的D．物体的质量是绝对的【答案】D3．有三只完全相同的时钟，钟A放在地面上，钟B、C各放在一艘飞船上，两飞船分别以速度vB和vC朝同一方向飞行，vBvC.在地面上的观察者看来，哪只时钟走得最快？哪只时钟走得最慢？【答案】钟A钟C【解析】由于运动时钟变慢，而且速度越快，效果越明显．所以钟A走得最快，钟C走得最慢．对经典时空观与相对论时空观的认识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．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】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5－1、2－2所示)哪个事件先发生？图5－1、2－2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事件先发生惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()【答案】C【解析】物体运动时在运动方向上，相对观察者缩短，因物体相对S系沿x方向运动，故在x方向上缩短，C正确．