精选2017_2018学年高中物理课时跟踪检测十八相对论的诞生时间和空间的相对性新人教版选修3_4
高中物理第十五章相对论简介第节相对论的诞生时间和空间的相对性练习含解析新人教版选修.docx
1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性(30分钟)1.根据伽利略相对性原理,可以得到下列哪项结论()A.力学规律在任何惯性系中都是相同的B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C.在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动D.在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动答案：AC2.世界上各式各样的钟:砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。
既然运动可以使某一种钟变慢,它一定会使所有的钟都一样变慢。
这种说法是()A.对的,对各种钟的影响必须相同B.不对,不一定对所有的钟的影响都一样C.A和B分别说明了两种情况下的影响D.以上说法全错答案：A3.下列关于经典力学的时空观与相对论时空观的说法正确的是()A.相对论时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的B.在经典力学的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体的运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关C.在相对论时空观中,空间距离是相对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点距离与参考系选取有关D.经典力学的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间、物体的运动无关解析：经典的时空观认为,时间、空间均是绝对的,与物体的运动状态无关。
同时也是绝对的,即在一个参考系中同时发生的两个事件,在不同参考系中观察也是同时发生的。
相对论的时空观认为,时间、空间均是相对的,与物体的运动状态有关。
同时也是相对的。
4.判断下面说法正确的是()A.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光,对地速度一定比c大B.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光,对地速度一定比c小C.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c解析：光速不变原理为在不同的惯性参考系中,真空中的光速是相同的,即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的,故A、B项错误,C、D项正确。
高中物理第15章相对论简介第1节、第2节相对论的诞生时间和空间的相对性练习(含解析)新人教版选修3_4
相对论的诞生时间和空间的相对性
1．(2018·吉林省扶余市第一中学高二下学期期中)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．(2017·河北省衡水中学高二下学期期中)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．(多选)(2019·江苏省扬州中学第二学期质量检测)假设有一列火车沿平直轨道飞快地匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，根据狭义相对论原理，下列说法正确的是( AC )
A．车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的
B．静止在地面上的人认为闪光是同时到达两壁的
C．静止在地面上的人认为闪光先到达后壁
D．静止在地面上的人认为闪光先到达前壁
解析：根据相对论的时空观可判断选项AC正确，BD错误。
高中物理 第十五章 相对论简介 1、2 相对论的诞生 时间和空间的相对性课时作业(含解析)新人教版选
相对论的诞生时间和空间的相对性时间：45分钟一、选择题(1～4为单项选择，5～9为多项选择)1．如下说法中不正确的答案是(C)A ．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B ．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C ．一根杆的长度静止时为l 0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l 0D ．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了解析：假设杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变．2．假设甲在接近光速的火车上看地面上乙的手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲的手中沿火车前进方向放置的一样的尺，如此如下说法正确的答案是(B)A ．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B ．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C ．乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D ．乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度一样解析：由l ＝l 01－(vc )2可知，运动的观察者观察静止的尺和静止的观察者观察运动的尺子时，都发现对方手中的尺比自己手中的变短了，故B 正确，A 、C 、D 错误．3．如下说法中正确的答案是(D)A ．相对性原理能简单而自然的解释电磁学的问题B ．在真空中，假设物体以速度v 背离光源运动，如此光相对物体的速度为c －vC ．在真空中，假设光源向着观察者以速度v 运动，如此光相对于观察者的速度为c ＋vD ．迈克耳孙—莫雷实验得出的结果是：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：麦克斯韦的电磁理论得出在不同的参考系中光速不变，而根据相对性原理，在不同的参考系中观测的光速应与参考系有关，两者是矛盾的，A 错误．根据迈克耳孙—莫雷实验得出的结果是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，因此D 正确，B 、C 错误．4．在狭义相对论中，如下说法中哪些是正确的(C)①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；②力学规律在任何惯性系中都是一样的；③在不同的惯性系中，一切物理规律都是一样的．A ．①③是正确的B ．①②是正确的C ．①②③是正确的D ．②③是正确的解析：由伽利略相对性原理和爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.5．通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成是惯性系，假设以如下系统为参考系，如此属于非惯性系的有(BD)A ．停在地面上的汽车B ．绕地球做匀速圆周运动的飞船C ．在大海上匀速直线航行的轮船D ．进站时减速行驶的火车解析：绕地球做匀速圆周运动的飞船相对地面有向心加速度，进站时减速行驶的火车相对地面也有加速度．6．如下属于狭义相对论根本原理的表示是(AC)A ．一切物理定律在不同的惯性参考系中都是一样的B ．在任何参考系中，物理规律都是一样的C ．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是一样的D ．原子核的结合能越大，核子结合得越结实，原子越稳定解析：选项A 、C 属于狭义相对论的两条根本原理；选项B 属于广义相对论的两条根本原理之一即广义相对性原理；选项D 不属于相对论原理．7．A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A >v B ，对于在飞机上的人观察结果，如下说法正确的答案是(BD)A ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的大B ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的小C ．两飞机上的人观察到足球扬的长度一样D ．两飞机上的人观察到足球场的宽度一样解析：由l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短〞的效应越明显，选项B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度一样．8．用相对论的观点判断，如下说法正确的答案是(BCD)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飞船中的人扁一些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：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，时钟准确，B 正确；由l ＝l 01－v 2c 2可知，地面上的人看飞船，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C 正确．当v ≪c 时，“时间膨胀〞和“长度收缩〞效果可忽略不计，故D 也正确．9．如下说法中正确的答案是(ACD)A ．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播B ．只要有电场和磁场，就能产生电磁波C ．当物体运动的速度接近光速时，时间和空间都要发生变化D ．当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化解析：机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播，选项A 正确；电磁波是空间某处交替变化的电场和磁场产生的，选项B 错误；根据狭义相对论的时空观，当物体运动的速度接近光速时，时空不是绝对的，而是相对的，即时间和空间都要发生变化，选项C 正确；当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化，这是多普勒效应，选项D 正确．二、非选择题10．宇宙射线中有一种特殊的微观粒子，在与该粒子相对静止的惯性参考系中观测到，它平均经过2×10－6s(其固有寿命)就衰变为电子和中微子．但是，这种粒子在大气中运动的速度非常大，可以达到v ＝2.994×108 m/s ＝0.998c .请分析，该粒子在大气中可以运动多远的距离？答案：9 461 m解析：Δt ′＝2×10－6 s ，v ＝2.994×108m/s.如果按照经典物理来看，该粒子从产生到衰变的这段时间里平均走过的距离仅为 l ′＝2.994×108×2×10－6 m ≈599 m.根据狭义相对论，在地面的实验室中观测该粒子的“运动寿命〞为Δt ＝Δt ′1－v 2c 2＝2×10－61－(0.998)2 s ＝3.16×10－5s. s ＝v Δt ＝9 461 m11．在2020年，有一太空船以0.8c 的速度飞越“月球太空站〞．一科学家在月球上量得运动中的太空船长度为200 m ，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，他测量的结果为多少？答案：333 m解析：在月球上测得运动的飞船的长度为l ，静止的飞船长度为l 0，依据狭义相对论的长度收缩效应，有l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2， 所以l 0＝lc c 2－v 2＝200c c 2－0.82c2≈333 m.。
2017高中物理选修3-4课时训练：课时训练21相对论的诞
课时训练21相对论的诞生时间和空间的相对性题组一狭义相对论1.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。
其中哪些是正确的()A.只有(1)(2)是正确的B.只有(1)(3)是正确的C.只有(2)(3)是正确的D.三种说法都是正确的解析:狭义相对论认为:物体所具有的一些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从的物理规律却是相同的,即(1)(2)都是正确的。
光速不变原理认为:光在真空中沿任何方向的传播速度都是相同的。
答案:D2.(多选)如果牛顿定律在参考系A中成立,而参考系B相对于A做匀速直线运动,则在参考系B中()A.牛顿定律也同样成立B.牛顿定律不能成立C.A和B两个参考系中,一切力学规律都是相同的D.参考系B也是惯性参考系答案:ACD3.(多选)设某人在以速度为0.5c飞行的飞船上,打开一个光源,则下列说法正确的是()A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c解析:由爱因斯坦的狭义相对论可得,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故正确答案为C、D。
答案:CD4.著名物理学家“开尔文勋爵”威廉·汤姆孙曾自信地宣称:“科学的大厦已经基本完成”,但也承认,“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”。
他指的科学大厦是,两朵乌云是。
答案:以经典力学、热力学与统计物理学、电磁理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系一是黑体辐射,二是光的速度题组二时间和空间的相对性5.(多选)下列关于经典力学的时空观,正确的是()A.经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的B.在经典力学的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体的运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关C.在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点距离是绝对的不变的量值,而与参考系选取无关D.经典力学的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间、物体的运动无关答案:ABCD6.有关经典时空观与相对论时空观的说法正确的是()A.经典时空观认为时间、空间距离以及物体的质量都是绝对的B.相对论时空观是对经典时空观的全盘否定C.相对论时空观认为看似同时发生事件其实不管选择什么参考系都是不同时的D.相对论时空观认为物体的质量可以变化,可是生活中没有感觉到物体质量变化,说明相对论时空观是错误的解析:经典时空观又称绝对时空观,包括时间、空间距离以及物体的质量都是绝对的,故A对;相对论的提出是对经典时空观的补充和更深的认识,并不是完全否定了经典时空观,故B错;“同时的相对性”的理解应是选择不同的参考系,某事件的发生可能不同时,这与参考系有关,并不是说一定不同时,C错;现实生活中没注意到质量的变化不是说相对论是错误的,根据相对论时空观,那是因为现实生活中物体的质量变化太小,基本上可以忽略。
2017-2018学年高中历史3学案：第11课物理学的重大进展含答案
第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展一、经典力学1．背景（1)文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
（2)16世纪末17世纪初，伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。
2．建立（1）提出:1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》。
（2)内容：物体运动三大定律和万有引力定律等。
（3)特征：①以实验为基础。
②以数学为表达形式。
3．地位及作用：经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。
后来，根据万有引力定律,人们发现了海王星等。
二、相对论的创立1．背景:到了19世纪，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。
2．内容(1）狭义相对论:物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应.(2)广义相对论:空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。
3．意义（1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。
(2）它否定了经典力学的绝对时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。
（3）它也发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。
三、量子论的诞生与发展1．背景（1)19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子内部。
（2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。
2．过程（1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。
(2）量子论与相对论一起,构成了现代物理学的基础,弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足.（3）不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
[轻巧识记] 经典力学[易错提醒]爱因斯坦的相对论并未全面否定牛顿力学体系。
爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。
高中物理新课标选修3-4习题：15.1.2相对论的诞生 时间和空间的相对性
15.1.2 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】 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( )A．狭义相对性原理是指力学规律在一切参考系中都相同B．狭义相对性原理是指一切物理规律在一切参考系中都相同C．狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系中都相同D．狭义相对性原理与经典相对性原理没有区别【解析】经典力学的相对性原理是指一切力学规律在所有惯性系中都是相同的，而狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系中都相同．一定要注意它和经典力学的相对性原理的区别．即狭义相对性原理中的“规律”是指一切物理规律，而经典力学的相对性原理中的“规律”只是指力学规律，范围比前者小许多．【答案】 C6．(多选)通常我们把地球和相对地面静止或做匀速运动的物体参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有( )A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．进站时减速行驶的火车【解析】“绕地球做匀速圆周运动的飞船”、“进站时减速行驶的火车”不是相对地面静止或做匀速直线运动的物体．【答案】BD7．(多选)设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是( )A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
人教版物理选修-课时作业：-、 相对论的诞生 时间和空间的相对性
限时45分钟总分100分一、单选题(每小题6分，共30分)1．关于狭义相对论，下列说法不正确的是(D)A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C．狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系D．狭义相对论任何情况下都适用解析：由狭义相对性原理可知D错误．2．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是(C)A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断解析：列车上的观察者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮，故只有C正确．3．如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是(C)A ．A 时钟走得最慢，B 时钟走得最快B ．A 时钟走得最慢，C 时钟走得最快C ．C 时钟走得最慢，A 时钟走得最快D ．B 时钟走得最慢，A 时钟走得最快解析：A 、B 、C 在同一转盘上，它们的角速度相同，由v ＝r ·ω可知r 越大，线速度v 越大．Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，v 越大，Δt 越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A 时钟的线速度最小，C 时钟的线速度最大，故A 时钟走得最快，C 时钟走得最慢．4．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( C )A ．0.5cB ．0.6cC ．0.8cD ．0.9c 解析：由l ＝l 01－v 2c 2，且l l 0＝35可得：v ＝45c ＝0.8c ，故C 正确． 5．有下列几种说法：①所有惯性系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( D )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二、多选题(每小题8分，共40分)6．下列哪些是“相对论”的内容( BC )A ．伽利略的相对性原理B ．“尺缩效应”C ．“时钟变慢”D ．质量不变是因为它是物体的固有属性，与运动状态无关解析：伽利略相对性原理中的物理规律指的是力学规律，而相对论的物理规律指的是一切物理规律，A 错误；据“相对论”推出的重要结论有“长度变小”“时间变慢”“质量变大”，则B 、C 正确，D 错误．7．用相对论的观点判断，下列说法正确的是( BCD )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飞船中的人扁一些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：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对宇航员静止，时钟准确，B 正确；由l ＝l 01－v 2c2可知，地面上的人看飞船，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C 正确．当v ≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D 也正确．8．根据伽利略相对性原理，可以得到下列结论( AC )A ．力学规律在任何惯性系中都是相同的B ．同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C ．在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动D．在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动解析：由伽利略相对性原理可知A、C正确．9．下列说法正确的是(CD)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是相等的解析：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正确．10．如图所示，你站在水平木杆AB的中央附近，并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的，所以，你认为该木杆是平着落到了地面上；若此时飞飞小姐正以接近光速的速度从你前面掠过，她看到B端比A端先落地，因而她认为木杆是向右倾斜着落地的．她的看法是(AC)A．正确的B．错误的C．她应感觉到木杆在朝她运动D．她应感觉到木杆在远离她运动解析：当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动．因此，在你看来同时发生的两个事件，在飞飞小姐看来首先在B端发生．因为运动是相对的，对运动的描述取决于选择的参考系．对于你来说木杆是平着下落的，对飞飞小姐来说木杆是向右倾斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的．三、非选择题(共30分)11．(12分)如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光先到达后壁(选填“先到达前壁”“先到达后壁”或“同时到达前、后壁”)，同时他观察到车厢的长度比静止时变短(选填“长”或“短”)了．解析：地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁．根据长度的相对性可知：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．故可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时变短．12．(18分)(1)以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是多少？(2)若卫星以0.9c(c为真空中的光速)的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间为多少？(3)若卫星以0.9c的速度在太空中飞行，地面上的观察者看到卫星上有一只完好的手表走过了1 min，则卫星上的观察者认为这只手表已经走过了多少时间？答案：(1)(1＋3.6×10－10) min(2)2.3 min(3)0.436 min解析：(1)卫星上观测到的时间为Δt′＝1 min，卫星运动的速度为v＝8×103 m/s ，所以地面上观测到的时间为Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2≈(1＋3.6×10－10) min.(2)地面上观察的时间为Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2≈2.3 min.(3)飞船上的人认为这只表走时为Δt ′＝Δt1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2≈0.436 min.。
2017-2018学年高中物理人教版选修3-4教学案：第十五章+第1、2节+相对论的诞生+时间和空间的相对性
第1、2节相对论的诞生__时间和空间的相对性一、相对论的诞生 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。
2．狭义相对论的两个基本假设(1)实验基础：不论光源与观测者做怎样的相对运动，光速都是一样的。
(2)两个基本假设：1.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
2．时间和空间的相对性：“动尺变短”、“动钟变慢”。
1．“同时”的相对性(1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是同时的。
(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的。
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，其长度总比杆静止时的长度小。
设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l 0，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l 、l 0、v 的关系是l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2。
1．自主思考——判一判(1)静止或匀速直线运动的参考系是惯性系。
(√)(2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系。
(√)(3)在不同的惯性系中，光速是不相同的。
(×)(4)在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动。
(√)(5)在狭义相对论时空观中空间和时间与物质的运动状态无关。
(×)2．合作探究——议一议(1)运动的时钟变慢是不是因为时钟的构造因运动而发生了改变？提示：运动的时钟变慢是在两个不同的惯性系中进行时间比较的一种效应，不是因为时钟的结构或精度因运动而发生了改变。
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课时跟踪检测（十八） 相对论的诞生 时间和空间的相对性
1．(多选)关于狭义相对论的两个假设，下列说法正确的是( )
A ．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B ．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样
C ．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
D ．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的
解析：选AC 狭义相对论的两个基本假设分别是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理。
选项A 、C 正确。
2．(多选)如果牛顿运动定律在参考系A 中成立，而参考系B 相对于A 做匀速直线运动，则在参考系B 中( )
A ．牛顿运动定律也同样成立
B ．牛顿运动定律不能成立
C ．A 和B 两个参考系中，一切物理定律都是相同的
D ．参考系B 也是惯性参考系
解析：选ACD 参考系A 是惯性参考系，而参考系B 相对于A 做匀速直线运动，因而参考系B 也是惯性参考系，D 正确；根据狭义相对论知，在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的，A 、C 正确，B 错误。
3．(多选)A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A ＞v B ，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是( )
A ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比
B 飞机上的人观察到的大
B ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的小
C ．两飞机上的人观察到足球场的长度相同
D ．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同
解析：选BD 由l ＝l 01－⎝ ⎛⎭
⎪⎫v c 2
(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同。
4．(多选)用相对论的观点判断，下列说法正确的是( )
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飞船中的人扁一些
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：选BCD 按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δτ
1－⎝ ⎛⎭⎪
⎫v c 2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，时钟准确，B 正确；由l ＝l 01－v 2c 2可知，地面上的人看飞船，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C 正确；当v ≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D 也正确。
5．惯性系S 中有一边长为l 的正方形，如图1所示。
从相对S 系沿x 方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是( )
图1
解析：选C 由相对论知识l ＝l 0
1－v c 2得运动方向上的边的边长变短，垂直运
动方向的边长不变，C 正确。
6．(多选)如图2所示，你站在水平木杆AB 的中央附近，并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的，所以，你认为该木杆是平着落到了地面上；若此时飞飞小姐正以接近光速的速度从你前面掠过，她看到B 端比A 端先落地，因而她认为木杆是向右倾斜着落地的。
她的看法是( )
图2
A ．对的
B ．错的
C ．她应感觉到木杆在朝她运动
D ．她应感觉到木杆在远离她运动
解析：选AC 当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运
动，正好像星体朝你的飞船运动一样。
因此，在你看来同时发生的两个事件，在飞飞小姐看来首先在B 端发生；到底在A 和B 处的两个事件是同时发生，还是在B 处先发生？这一问题是没有意义的。
因为运动是相对论，对运动的描述取决于选择的参考系。
对于你来说木杆是平着下落的，对飞飞小姐来说木杆是向右斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的。
7．一艘宇宙飞船的船身长度为L 0＝90 m ，相对地面以u ＝0.8c 的速度在一观测站的上空飞过。
(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？
(2)航天员测得船自身通过观测站的时间间隔是多少？
解析：(1)观测站测得船身的长度为L ＝L 0
1－u 2c 2＝90 1－0.82 m ＝54 m ，通过观测站的时间间隔为Δt ＝L u ＝54 m 0.8c
＝2.25×10－7s 。
(2)航天员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为Δt ′＝L 0u ＝90 m 0.8c
＝3.75×10－7s 。
答案：(1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7
s
8．假如有一对孪生兄弟A 和B ，其中B 乘坐速度为v ＝0.9c 的火箭飞往大角星(牧夫座α)，而后又飞回地球。
根据A 在地球上的观测，大角星离地球有36光年远，这次B 往返飞行经历时间为80年。
如果B 离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B 回到地球时，他们的年龄各有多大？
解析：设B 在飞船惯性系中经历的时间为Δτ，根据动钟变慢效应得Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，
即80＝Δτ
1－2，解得Δτ≈34.9年；所以B 回到地球时的年龄为20＋34.9＝
54.9(岁)；此时A 的年龄为20＋80＝100(岁)
答案：B 为54.9岁 A 为100岁。