高中物理第十五章相对论简介15_1相对论的诞生15_2时间和空间的相对性检测新人教版
2019-2020年高中物理第十五章相对论简介15.1相对论的诞生15.2时间和空间的相对性检测新人教版
2019-2020年高中物理第十五章相对论简介15.1相对论的诞生15.2时间和空间的相对性检测新人教版1．有下列几种说法：①所有惯性系统对物理基本规律都是等价的；②在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；③在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．关于上述说法( )A．只有①②是正确的 B．只有①③是正确的C．只有②③是正确的 D．三种说法都是正确的【解析】狭义相对论认为，物体所具有的一切物理量可以因所选参考系的不同而不同，但它们在不同的参考系中所遵循的物理规律却是相同的，即①②都正确．光速不变原理认为，在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，即光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．【答案】 D2．以下说法中正确的是( )A．经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的B．经典物理规律也适用于高速运动的物体C．力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的D．力学规律在任何惯性系里都是等价的【解析】经典物理规律适用低速宏观的物体，B错，A错；由伽俐略相对性原理，可判断C错，D对．【答案】 D3．下列判断正确的是( )A．“电磁波的速度是c”是相对于地球而言的B．“电磁波的速度是c”是相对于某一特殊参考系而言的C．真空中的光速在不同参考系中都是相同的D．以上说法都不对【解析】由狭义相对性原理可判断C正确．【答案】 C4．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )A．适用于宏观低速物体 B．适用于微观高速物体C．适用于宏观高速物体 D．适用于微观低速物体【解析】牛顿力学适用了宏观低速的物体，A正确．【答案】 A5．下列关于狭义相对性原理的说法中正确的是( )定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是( )A．如果向东跳得最远，则船向东行驶B．如果向东跳得最近，则船向东行驶C．他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船行方向D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向【解析】由狭义相对论的相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，所以这个人不能判断船行方向；根据功能关系，可判断他向各个方向跳的最大距离相同，故C正确．【答案】 C2．关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是( )A．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速C．力学规律在任何参考系中都是相同的D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的【解析】狭义相对论的基本假设：(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以只有A项正确．【答案】 A3．话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是( ) A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B．弟弟思念哥哥而加速生长了C．由相对论可知，物体速度越大，在其上的时间进程就越慢，生理过程也越慢D．这是神话，科学无法解释【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢．时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的．飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体的新陈代谢越缓慢．【答案】 C4．一飞船以u＝9×103 m/s的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5 s，用地面上的钟测量经过了多长时间？【解析】飞船上的钟走的时间Δτ＝5 s，用地面上的钟测量经过的时间Δt＝15.4广义相对论简介检测新人教版1．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是( )A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能B．E＝mc2是物体的核能C．E＝mc2是物体各种形式能的总和D．由ΔE＝Δmc2，在核反应中，亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出【解析】E＝mc2，m为动质量，E为这种运动状态下的能量．A、B错；E＝mc2是质量为m的物体所具有的能量，C正确；一定质量对应一定的能量，而不是质量转化为能量，D错误．【答案】 C2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．下列表述正确的是( )A．牛顿发现了万有引力定律B．洛伦兹发现了电磁感应定律C．法拉第发现了电流的磁效应D．相对论的创立表明经典力学已不再适用【解析】牛顿发现了万有引力定律，A对；法拉第发现了电磁感应定律，B错；奥斯特发现了电流的磁效应，C错；经典力学是相对论在低速运动时的特例，D错．＝4×1082kg。
最新高中物理 第十五章 相对论简介 第1节 相对论的诞生 第2节 时间和空间的相对性课堂达标(考试必备)
第十五章第1节相对论的诞生第2节时间和空间的相对性1．(吉林省扶余市第一中学2017～2018学年高二下学期期中)如果有一列火车，以很高的速度运动，车窗沿运动方向为长，垂直运动方向为宽，根据相对论的知识，地面上的人发现( B ) A．火车窗口比静止时要长B．火车窗口比静止时要短C．火车窗口比静止时要宽D．火车窗口比静止时要窄解析：由于尺缩效应，在运动的方向上，长度要缩短，所以车窗的长度比静止时更短，但是在与运动方向垂直的宽不会变化，所以B正确。
2．(河北省衡水中学2017年高二下学期期中)在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是( A )A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了B．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了D．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了解析：根据狭义相对论的“尺缩效应”和“钟慢效应”可判选项A正确。
3．(江苏省扬州市2017～2018学年高三上学期期末)下列说法正确的是( C )A．电磁波不能产生衍射现象B．电磁波和机械波都只能在介质中传播C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析：干涉和衍射是波特有的性质，电磁波也可以发生衍射现象，故A错误；电磁波可以在真空中传播，故B错误；由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故C正确；根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中传播速度大小相等，故D错误。
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高中物理 第十五章 相对论简介 第一节相对论的诞生,第二节 时间和空间的相对性课件 新人教版选修34
2．“长度”的相对性
(1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与
杆做相对运动而不同．
(2)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿自
身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小．
设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，与杆有相对 运动的人认为杆的长度为l，杆相对于观察者的速度为v，则
前移动了一段距离，镜子已跟随车厢移动到C，灯也从A移动
到D.光信号再从镜子反射到灯的过程中，灯已从D移动到A′.
设火车的速度为v，小芳所测得的光信号往返时间为Δt.根据光
速不变原理，ACA′＝cΔt，应用勾股定理可得(
vΔt 2
)2＝(
cΔt 2
)2
－h2.
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这里用到了相对论的第二个假设，即对地面参考系来说， 光速也是c.
Δt＝
Δτ ，显然两者不相等． 1－vc2
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以上两式消去h可得Δt′＝Δt 1－vc2 因为 1－vc2<1，所以总有Δt>Δt′.
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这是一个令人吃惊的结论：光信号往返的时间，地面上的 人(小芳)和车厢里的人(小明)测量的结果不一样，地面上的人 测得的时间(Δt)要比车厢里的人测得的时间(Δt′)长些．
【答案】 小明观测的时间Δτ＝2h/c，小芳观测的时间
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教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
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一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设 1．经典的相对性原理 (1)惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系．相对一个 惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系． (2)伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系中都是相同的．
人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介基础知识梳理
第十五章相对论简介15. 1 相对论的诞生一、经典的相对性原理1.惯性系与非惯性系(1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。
地面参考系是惯性系,相对于它做匀速运动的汽车、轮船作为参考系也是惯性系。
(2)非惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中不成立,这个参考系就叫非惯性系。
我们坐在加速的车厢里,以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动,根据牛顿运动定律,房屋、树木应该受到不为零的合力作用,但事实上房屋、树木所受的合力为零,也就是牛顿运动定律不成立。
这里加速的车厢就是非惯性系,也就是说在非惯性系中力学规律不相同。
2.伽利略相对性原理表述1:力学规律在任何惯性系中都是相同的。
表述2:在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。
表述3:任何惯性参考系都是平权的。
二、相对性原理与电磁规律1.相对性原理与电磁规律之间的矛盾(1)麦克斯韦的电磁理论得出的电磁波的速度不涉及参考系,也就是说在不同的参考系中光速不变。
(2)根据相对性原理,在不同的参考系中观测到的光速应与参考系有关。
在经典力学中如果某一惯性系相对另一个惯性系的速度为v,在此惯性系中有一物体速度为c，那么,此物体相对于另一惯性系的速度是 c+ v吗?根据伽利略相对性原理,答案是肯定的。
实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．2.迈克耳孙一莫雷实验(1)实验装置如图所示(2)实验内容:转动干涉仪,在水平面内不同方向进行光的干涉实验,干涉条纹并没有预期移动。
(3)实验结论:光沿任何方向传播时,相对于地球的速度相同。
可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是3×108m/s。
3.伽利略相对性原理和爱因斯坦相对性原理的区别：(1)伽利略相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说,都遵循同样的规律;或者说,在研究力学规律时,一切惯性参考系都是等价、平权的,所以无法借助力学的手段确定惯性系自身的运动状态。
高中物理第十五章相对论简介第1节相对论的诞生第2节时间和空间的相对性随堂检测新人教选修
第1节 相对论的诞生 第2节 时间和空间的相对性1．(对应要点一)关于时间和空间，在学习狭义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：经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间之间也是没有联系的，在相对论力学中，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。
答案：CD2．(对应要点一)下列说法中正确的是A ．相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题B ．在真空中，若物体以速度v 背离光源运动，则光相对物体的速度为c －vC ．在真空中，若光源向着观察者以速度v 运动，则光相对于观察者的速度为c ＋vD ．迈克耳孙—莫雷实验得出的结论是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的解析：相对性原理简单而自然，但在电磁学的领域里，涉及到相对哪个参考系才成立的问题，故选项A 错误；根据狭义相对论的光速不变原理，故选项B 、C 错误，D 正确。
答案：D3．(对应要点二)用相对论的观点判断，下列说法不．正确的是( ) A ．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比船中的人扁一些D ．当物体运动的速度v ≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计解析：时间和空间都是相对的，故选项A 的说法错误；根据“时间膨胀”和“长度收缩”效应，选项B 、C 的说法正确；当速度v ≪c 时，1－(v c )2≈1，所以“时间膨胀”和“长度收缩”效应可忽略不计，故选项D 说法正确。
高中物理 第十五章 相对论简介 1 相对论的诞生 2 时间和空间的相对性课堂互动学案 新人教版选修34
1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性课堂互动三点剖析1.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的。
2.同时的相对性，长度的相对性，时间间隔的相对性。
同时的相对性：在经典物理学上，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的。
长度的相对性：(1)经典物理学认为，一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。
(2)如果与杆相对静止的人认为杆长是Ｌ0，与杆相对运动的人认为杆长是L ，则两者之间的关系为L=20)(1c v L -(3)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。
时间间隔的相对性:运动的人认为两个事件时间间隔为Δt′，地面观察者测得的时间间隔为Δt，两者之间关系为Δt=2)(1cv t -'∆。
3.相对论的时空观，相对性与绝对性。
相对论的时空观：相对论认为空间和时间之间是有联系的，与物质的运动状态有关。
相对性与绝对性：时容量度是相对的，但客观事物的存在、发生与发展的过程又是绝对的，不以观察者所处的参考系的不同而改变。
各个击破【例1】 判断是否正确：伽利略相针对性原理和爱因斯坦相对性原理是相同的。
解析：伽利略相对性原理适用于低速，爱因斯坦相对论适用于高速。
答案：错。
类题演练 牛顿的经典力学只适用于_________和_________。
答案：宏观 低速【例2】 假定一列火车沿着固定在惯性参考系K 中的直线轨道以不变的速度u 运动(u 较大)，第二惯性参考系K′连接在火车上，与火车一起运动，假定从火车的前后每一端发出一个闪电，有人出现在K 系B 点，B 在A 和C 正中间，如图15-2-1所示，他观测到闪电同一瞬时到达B 点，则坐在火车上中点B′的另一个观察者观测到什么样的“事件”？图15-2-1解析：坐在火车上中点B′的一个观察者发现，来自火车前端C′的闪光比来自后端A′的闪光先期到达B′。
高中物理第十五章相对论简介1相对论的诞生2时间和空间的相对性课件
思考探究 1.怎样理解同时的相对性? 答案:同时是指两个事件发生的时刻是相同的,“相同”是观察者 得出的结论,不同的观察者观察到的结果是不“相同”的。 2.怎样理解时间间隔的相对性? 答案:运动的时钟变慢:时钟相对于观察者静止时,走得快;相对 于观察者运动时,观察者会看到它变慢了,运动速度越快,效果越明显, 即运动着的时钟变慢。
2.对光速不变原理如何理解? 答案:我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度也不同, 这是经典力学中速度的概念,但是 1887 年迈克耳孙—莫雷实验中证 明的结论是:不论取怎样的参考系,光速都是一样的,也就是说光速的 大小与选取的参考系无关,光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出 来的,它没有任何前提条件,所以这个速度不是指相对某个参考系的 速度。
典题例解 【例 1】 假如一列火车以 0.75c(c 为光速)的速度向站台驶来, 从火车上向站台上的观测者发射一个光信号。 在火车上测得光离开 的速度是 c,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达站台上的观测者 时,该观测者测得的光速是多少?根据狭义相对性原理,该观测者测 得的光速又是多少?哪种测法得出的光速是正确的? 思路分析:根据经典的速度合成法则,光相对于观测者的速度等 于光相对火车的速度与火车相对观测者的速度的矢量和。 解析:根据过去熟悉的速度合成法则,光相对于观测者的速度为 v=c+0.75c=1.75c;根据狭义相对性原理,光速与光源、观测者之间的 相对运动没有关系,故该观测者测得的光速仍为 c。 答案:1.75c c 由狭义相对性原理得出的光速是正确的
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预习交流 2 1971 年人类将三只铯原子钟分别放到地面和喷气式飞机上验 证相对论:在地面将三个铯原子钟调整同步,把两个分别放在向东、 向西在赤道上空高速飞行的飞机上,飞行一周后与留在地面的铯原 子钟比较,你认为三只铯原子钟示数还一样吗?
高中物理第15章相对论简介第1节相对论的诞生第2节时间和空间的相对性434物理
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3．下列几种说法： ①所有惯性系统对物理基本规律都是等价的． ②在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无 关． ③在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度 都相同．
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其中哪些是正确的( ) A．只有①②是正确的 B．只有①③是正确的 C．只有②③是正确的 D．三种说法都是正确的
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2．长度的相对性(尺缩效应) (1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否相对 杆运动而不同． (2)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿自身 长度方向运动的杆，其长度总比静止的长度小，但在垂直于杆 的运动方向上，杆的长度没有变化． (3)相对长度公式：设相对于杆静止的观察者认为杆的长度 为 l0，与杆相对运动的人认为杆的长度为 l，杆相对于观察者 的速度为 v，则 l、l0、v 之间的关系为：l＝ 7 l_0 ___1－___vc_2____.
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5．用相对论的观点判断，下列说法不正确的是( ) A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件 发生的时间和一个物体的长度总不会改变 B．在地面上的人看来，以 10 km/s 的速度运动的飞船 中的时钟会变慢，但是飞船中的航天员却看到时钟是准确的 C．在地面上的人看来，以 10 km/s 的速度运动的飞船 在运动方向上会变窄 D．当物体运动的速度 v≪c 时，“时间膨胀”和“长度 收缩”效果可忽略不计
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3．狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理 定律都是 4 ___相__同__(x_iā_nɡ_t的ónɡ．) (2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中 都是 5 ___相__同__(x_iā_nɡ_t的ónɡ．)
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15.1 相对论的诞生 15.2 时间和空间的相对性
新提升·课时作业
基础达标
1．有下列几种说法：①所有惯性系统对物理基本规律都是等价的；②在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；③在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．关于上述说法( )
A．只有①②是正确的 B．只有①③是正确的
C．只有②③是正确的 D．三种说法都是正确的
【解析】狭义相对论认为，物体所具有的一切物理量可以因所选参考系的不同而不同，但它们在不同的参考系中所遵循的物理规律却是相同的，即①②都正确．光速不变原理认为，在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，即光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．
【答案】 D
2．以下说法中正确的是( )
A．经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的
B．经典物理规律也适用于高速运动的物体
C．力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的
D．力学规律在任何惯性系里都是等价的
【解析】经典物理规律适用低速宏观的物体，B错，A错；由伽俐略相对性原理，可判断C错，D对．
【答案】 D
3．下列判断正确的是( )
A．“电磁波的速度是c”是相对于地球而言的
B．“电磁波的速度是c”是相对于某一特殊参考系而言的
C．真空中的光速在不同参考系中都是相同的
D．以上说法都不对
【解析】由狭义相对性原理可判断C正确．
【答案】 C
4．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )
A．适用于宏观低速物体 B．适用于微观高速物体
C．适用于宏观高速物体 D．适用于微观低速物体
【解析】牛顿力学适用了宏观低速的物体，A正确．
【答案】 A
能力提升
1．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是( )
A．如果向东跳得最远，则船向东行驶
B．如果向东跳得最近，则船向东行驶
C．他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船行方向
D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向
【解析】由狭义相对论的相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，所以这个人不能判断船行方向；根据功能关系，可判断他向各个方向跳的最大距离相同，故C正确．
【答案】 C
2．关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是( )
A．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理
B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速
C．力学规律在任何参考系中都是相同的
D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的
【解析】狭义相对论的基本假设：(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以只有A项正确．
【答案】 A
3．话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是( ) A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B．弟弟思念哥哥而加速生长了
C．由相对论可知，物体速度越大，在其上的时间进程就越慢，生理过程也越慢
D．这是神话，科学无法解释
【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢．时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的．飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体的新陈代谢越缓慢．
【答案】 C
4．一飞船以u＝9×103 m/s的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5 s，用地面上的钟测量经过了多长时间？
【解析】飞船上的钟走的时间Δτ＝5 s，用地面上的钟测量经过的时间Δt＝。