人教版高中物理选修3-4同步练习：《时间和空间的相对性》（1）（含答案）.doc

时间和空间的相对性时间和空间的相对性 同步练习同步练习( (一一) )1、什么是“时空观”？2、狭义相对论时空观和牛顿时空观有什么样的区别？3、宇宙空间有很多里我们远达 40 光年的星球。我们已经知道，不可能有比光速更快的速度。因此可以得出这样的结论：我们要到达这样的一个星球上去，不可能少于 40 年的时间。这个结论是正确的还是错误的？为什么？4、假定我们乘一艘飞船，以每秒 240000 公里的速度飞向距地球 40 光年的一个星球，需要 50 年才能到达。但是当我们乘上以如此高速飞行的飞船，时间将以10 比 6 的比率收缩，于是我们就只需要 30 年，而不是 50 年到达这个星球。我们可以尽量提高宇宙飞船的速度，以至将速度提高到接近光速，以便减少我们到达这一星球的飞行时间。从理论上来讲，将飞行的速度提高到足够的程度，我们能够在一分钟之内到达这一星球，而且再返回地球。但是就在这同时，地球上已经过去了 80 年。 这样一来，从表面上看我们发现了一条延长人类寿命的途径，尽管一个人的年龄是以他自己实际经历的时间而定。所谓延长寿命，只不过是从另外一些人的角度来看的。然而遗憾的是，如果我们对这一问题进行更深入的探讨，就会发现，所谓延长人类寿命这种前景只不过是虚妄的幻象而已。请阐述原因。5、 我们要问，飞船飞行的时候，飞船上的标尺和地球上的标尺是一样长吗？ 6、以 8km/s 的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了 1min，地面上的人认为它走过这 1min“实际”上花了多少时间？7、一架静止时长 30m 的火箭以 3km/s 的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的速度为光速的 1/2 呢？答案：1、所谓“时空观”，就是人们对空间和时间的物理性质所持的看法。2、牛顿时空观：(1)空间是绝对静止不动的(即绝对空间)，时间是绝对不变的(即绝对时间)。(2)空间和时间跟任何外界物质的存在及其运动情况无关。(3)空间是三维欧几里德空间，时间是一维的，空间和时间彼此独立。狭义相对论时空观：(1)不存在绝对的空间和绝对的时间。(2)空间、时间与在其中运动的物质存在着密不可分的联系。(3)空间和时间是紧密相联的，统一构成闵可夫斯基四维空间(即伪欧几里德空间)。3、这样的一个推论是错误的，因为在做出这样一个推论时，没有考虑到运动中时间的收缩。4、首先，超越地球引力而进入任何可见宇宙领域后，人体不能适应那种长期加速度状态。要将速度提高到接近光速，需要相当长的时间。其次，人类无法承担星际旅行所需要消耗的能量。实际上，即使是宇宙飞船达到比光速还要小几万倍的第二宇宙速度所需要的能量已是非常巨大，而我们设想中的宇宙飞行所需要的巨大能量就可想而知了。5、我们知道，空间的量度与观察这一量度的参照系有关。所以，在飞船上的尺和地球上的尺是不会一样的。通过火车相对于月台的长度问题的讨论，我们得知：沿运动方向固定在高速运动飞船上的尺，如果由地球上的人来观测，就比飞船上的人观测的长度短。至于长度收缩多少，是与飞船飞行的速度，也就是两个参照系之间的相对速度有关。6、略7、略