高中物理 6.1经典时空观 6.2狭义相对论的两个基本假设同步练习(含解析)新人教版选修3-4
高中物理 6.2狭义相对论的基本原理同步练习 沪科
实蹲市安分阳光实验学校6.2 相对论的基本原理同步练习（沪科必修2）1．下列说法中正确的是( )A．在力，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B．以牛顿运动律为基础的力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观，不适用于微观C．相对论与量子力学的出现否了力学理论D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳演绎法”是力学方法的典型答案：ABD2．下列说法中正确的是( )A．自然界中的一切现象都能够用力学来描述B．研究分子、原子的运动规律时，力学就不适用了C．没有力学就没有今天的空间D．无论物体以多大的速度运动，其加速度都和受到的合外力成正比解析：选BC.力学的成就是辉煌的，作为理论基础的天体力学就是力学跟天文学相结合的产物，C正确；以牛顿运动律为代表的力学体系，也有其自身的局限性和适用范围，A错误；一般来讲，力学不适用于描述微观粒子的运动，也不适用于描述接近光速的高速运动，B正确，D错误．3．关于力学和相对论，下列说法中正确的是( )A．力学只适用于低速运动，不适用于高速运动(速度接近于真空中的光速) B．相对论只适用于高速运动(速度接近于真空中的光速)，不适用于低速运动C．力学既适用于低速运动，也适用于高速运动(速度接近于真空中的光速) D．相对论既适用于高速运动(速度接近于真空中的光速)，也适用于低速运动答案：AD4．19和20之交，物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了物理学也有无法解释的事实，“两朵乌云”是指( )A．宏观问题B．高速问题C．微观问题D．低速问题解析：选BC.由伽利略和牛顿创立的力学及物理学的各个分支，在19相继进入鼎盛时期，它的完美和威力使物理学家深信：天地四方，古往今来的一切现象都能够用力学来描述，但是当人们用来解释原子内部结构和接近光速的高速运动的物体时，发现与实际情况有很大的出入，这令许多物理学家感到困惑，成为“令人不安的乌云”．5．假设以0.25c的速度离开地球，从上向地球发个光信号，在上测得光离开的速度是c，根据力学的绝对时空观，光达到地球时地球上测得的光信号的速度是多少？根据相对性原理地球上测得的光信号的速度又是多少？解析：(1)根据力学的速度合成法则，光信号相对的速度是c，方向指向地球，而相对地球的速度是0.25c，方向背离地球，二者方向相反，所以光信号相对地球的速度是v＝c－0.25c＝0.75c，方向指向地球．所以地球上测得的光信号速度是0.75c.(2)根据相对性原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．所以地球上测得的光信号速度仍是c.答案：0.75c c一、选择题1．继哥白尼提出“日心说”、开普勒提出行星运动三律后，牛顿站在前人的肩膀上，创立了力学；揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了力学的不足，又进一步发展了力学，创立了相对论，这说明( ) A．无限广大，人不可能认识，只能认识的一B．人的意识具有能动性，能够正确地反映客观C．人对的认识具有局限性，需要发展和深化D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识解析：选BC.发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识，积极思考问题，解决(解释)问题，这是研究的基本轨迹．任何一个人对客观的认识都要受到当时的客观条件和水平的制约，所形成的“正确理论”都有一的局限性，爱因斯坦的相对论是对力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦的理论挑战．因此，本题中B、C选项正确．2．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命，他( )A．否了牛顿的力学原理B．提出了时间、空间并非绝对不变的属性C．认为时间和空间是绝对不变的D．承认了“以太”是参与电磁波传播的重要介质答案：B3．牛顿运动律能适用于下列哪些情况( )A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟”五号飞船的高速飞行C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从飞往纽约的航线解析：选BCD.B、C、D中各项运动虽然是“高速”，但相对于光速来说，却是微不足道的，完全可以用牛顿运动律研究其规律．原子、电子是微观粒子，它们的运动不服从牛顿运动律，故牛顿运动律不适用于A选项中的情况．4．下列说法中正确的是( )A．力学适用于任何情况下的任何物体B．相对论否了力学C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D．万有引力律也适用于强相互作用力解析：选C.力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况下，A是错误的．相对论没有否力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与力学没有区别，B错误．量子力学正确地描述了微观粒子运动的规律性，C是正确的．万有引力律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，D是错误的．5．20以来，人们发现了一些的事实，而力学却无法解释．力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )A．随着认识的发展，力学已成了过时的理论B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的C．不同领域的事物各有其本质与规律D．人们当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律解析：选BCD.人们对客观的认识，要受到他所处的时代的客观条件和水平的制约，所以形成的看法也都具有一的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；的的诞生，并不意味着对原来的全盘否，只能认为过去的是的在一条件下的特殊情形．所以A错，B、C、D 对．6．在高速里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参照系的选择不同而不同．爱因斯坦根据基于相对性原理和光速不变原理，建立了相对论，下面正确的是( )A．相对性原理是指，物理规律在一切参照系中都具有相同的形式B．光速不变原理是指，在一切参照系中，测量到的真空中的光速c都一样C．光速不变原理是指，在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样D．上面所述均不正确答案：C7．日常生活中我们并没有发现物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，其原因是( )A．运动中物体无法称量质量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体的质量不随速度的变化而变化解析：选B.我们日常生活中物体的速度远小于光速，物体的质量随着速度的变化量极小，可以认为物体的质量没有变化，此时力学仍然成立．8．假设有一列很长的火车沿平直轨道飞快匀速，车厢有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，根据相对论原理，下列说法中正确的是( ) A．地面上的人认为闪光是同时到达两壁的B．车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的C．地面上的人认为闪光先到达前壁D．车厢里的人认为闪光先到达前壁答案：B9．如图6－1－2所示，强强乘电梯速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )图6－1－2A．0.4c B．0.5cC．0.9c D．1.0c解析：选D.根据光速不变原理，观测到的光速为c，选项D正确．10．下列说法中正确的是( )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，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为c－v C．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．迈克耳逊—莫雷得出的结果是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的答案：A二、非选择题11．牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯人研究的基础上，采用______________的方法，总结出一套普遍适用的力学规律——牛顿运动律和万有引力律，建立了完整的力学体系．答案：归纳与演绎、综合与分析12．考虑几个问题：图6－1－3(1)如图6－1－3所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速是多少？(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动，人看到的光速是多少？解析：根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速是c，第二种情况是c＋v，第三种情况是c－v，而根据相对论原理，光速不变的，都是c.答案：三种情况都是c。
高二物理相对论练习题(有答案)
相对论的诞生时间和空间的相对性狭义相对论的其他结论1、下列各选项中,不属于狭义相对论内容的是( )A.光子的能量与光的频率成正比B.物体的质量随着其运动速度的增大而增大C.在不同的惯性参考系中,时间间隔具有相对性D.在不同的惯性参考系中,长度具有相对性2、下列说法正确的是( )A.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的B.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 vC.不管光源相对观察者做什么样的运动,光相对观察者的速度为定值D.狭义相对论认为不同惯性参考系中,物理规律不一定相同3、如图所示,一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的,下列关于梭镖穿过管子的叙述正确的是( )A.观察者一定看到梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.观察者一定看到管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来C.观察者一定看到两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖D.与观察者的运动情况有关,观察者看到的一切都是相对的,依赖于所选参考系4、如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行,如图所示。
下列说法正确的是( )A.你根据你的质量在增加发觉自己在运动B.你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动C.你根据你在变小发觉自己在运动D.你永远不能由自身的变化知道你的速度5、假设太空爱好者乘飞船到距离地球10光年的星球上去,若该爱好者欲将行程缩短4光年。
则飞船相对于地球的飞行速度为( )A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c6、一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车,都被加速到接近光速,在我们的静止参考系中进行测量,下列说法正确的是( )A.摩托车的质量增大B.有轨电车的质量增大C.摩托车和有轨电车的质量都增大D.摩托车和有轨电车的质量都不增大7、有两个惯性参考系1和2,彼此相对做匀速直线运动,下列叙述正确的是( )A.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了B.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了C.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了D.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了8、能用来计时的钟表有多种,如图所示,从左到右依次为沙漏计时仪器、电子表、机械表、生物钟。
教科版(2019)高中物理必修第二册5-2 相对论时空观简介 课件
质量有关。物体因具有质量而使其周围的时间和空间发生了“弯曲”。虽然这
种弯曲是我们人体器官感觉不到的，但可以通过各种方法间接地加以确定，而
引力正是这种“时空弯曲”的表现。“弯曲”的程度越高，对应的引力也就越
强（图5-2-13）。
在广义相对论中，时空观念比狭义相对论更推进了一步。时间、
空间不仅是相对的，组成一个密切联系、不可分割的整体，并且不能
所以闪光是同时到达前后壁的（如图）。
在台上观测，由于底面是惯性系，所以闪光时先到达
后壁而后到达前壁，不是同时发生的（如图）。
（二）运动时钟变慢（时间间隔的相对性）
在相对地面以高速v匀速运动的火车内的观察者，测得两个事
件先后发生的时间间隔为Δτ，则在地面上的观察者测得的时间间
隔为Δt。则Δτ和Δt之间的关系为：
在这两个基本假设的基础上，爱因斯坦于1905年创立了狭义相对论。
二、狭义相对论
（一）同时的相对性
同时是相对的，是指相隔一定距离发生的两件事，在一个参
考系中观测是同时发生的，在相对于此参考系运动的另一个参考
系中观测就可能不是同时，而是一先一后发生的。
思考：同时为什么是相对的？
讨论交流
假设一列火车在平直的轨道上以很高的速度u匀速驶过站台，在车厢的正
高处接收到时其频率变低，发生“红移”；相反，从引力势能高处向引力势能
低处发射光波，接收到的频率变高，发生“蓝移”。这已被地面上精密的实验
证实。
（2）水星绕太阳运动的轨道与根据牛顿万有引力定律计算所得的不一致，
这是一个在天文学史上长达百年的困惑。爱因斯坦用新建立的引力场方程取代
了经典的万有引力定律，计算结果和实际观测符合得很好解决了天文学上的百
狭义相对论
爱因斯坦的时空观东南大学物理系董科牛顿的时空观在牛顿力学中，时间和长度的测量是绝对的伽利略变换公式CA CB B AC A C B B AC A C B B A→→→→→→→→→=+=+=+r r r v v v a a a 牛顿的相对性原理：对于所有的惯性系，牛顿力学的规律都应有相同的形式假想实验一:真空中光速的测量S参照系中观测S参照系中观测实验表明，真空中光速的测量不依赖于惯性系的选取，这是与由伽利略速度变换公式推出的结论相矛盾的。
有两种可能性电磁现象不遵守相对性原理伽利略速度变换公式光速测量实验伽利略速度变换公式不正确矛盾时间测量的绝对性不正确长度测量的绝对性不正确？？？？狭义相对论的两个基本假设爱因斯坦的相对性原理：所有物理规律在不同的惯性系中的表述都是一样的。
光速不变原理：真空中光速不依赖于惯性系的选取。
假想实验二:同时性的相对性结论：时间的测量是相对的。
参照系中观测S 参照系中观测S假想实验三:时间延缓效应参照系中观测S若两事件在某一惯性系的同一地点发生，则该惯性系中测得的时间间隔称为这两个事件的固有时。
参照系中观测S假设：在观测者看来，沿水平方向运动的物体的高度小于其静止不动时的高度静止不动时，火车与山洞等高结论：垂直于相对运动方向的长度测量不受相对运动的影响。
假想实验四:垂直于相对运动方向的长度测量假想实验五:平行于相对运动方向的长度测量l S ''=参照系中测得救护车的车身长度l S =参照系中静止不动的观测者测得的救护车的车身长度=相对于物体静止不动的参照系中测得的该物固有长度体的长度结论：相对于物体静止不动的惯性系中测得物体的长度最长。
总结200 1l l l β=-(2) （平行于相对运动方向）, 其中长为度收缩效应：固有长度；相对于物体静止不动的参照系中测得的该物体的长度为其固有长度若两事件在某惯性系中发生在同一坐标，则该参照系中测得的两事件的时间间隔为其固有时(3) 垂直于相对运动方向的长度测量不受相对运动的影响。
高二物理同步练习：《时间和空间的相对性》二人教版选修
时间和空间的相对性同步练习(二)1、试着阐述狭义相对论时空观与牛顿时空观的联系。
2、假定我们现在再次坐上爱因斯坦火车，在无限长的轨道上奔驰。
在这条轨道上有两个车站，它们之间的距离是864,000,000公里。
这列火车一每秒240,000公里的速度前进，需要1小时跑完这段路。
两个车站各有一只钟表。
一位旅客在第一个车站上车时，按车站的钟对了自己的表。
当到达第二个车站时，他却吃惊地发现，它的手表慢了。
这是怎么回事呢？为了弄清这个问题，让我们假定，这位旅客在车上点起一只火把，放置在车厢地板上。
火把发出的光束很快到达车厢顶壁。
在车厢顶壁与火把垂直处，有一面镜子，镜子又将光束发射回到火把上。
这时旅客看到光束往返的路线是垂直的。
但是，月台上的人看到的情景却很不相同。
月台上的观察者看到，在光束从火把到达镜子的过程中，由于火车的运动，光线的传播路线是向后倾斜的。
在这一过程中，光束经过的路线是一个等腰三角形的两腰长的和。
通过这一事实使我们得出什么结论？3、从上题中的事实我们很容易计算出这样的结果：从车站上经过了10秒钟，而火车上看仅仅经过了6秒钟。
这就是说，根据车站的钟表，如果火车运行一小时到达另一车站，那么按照乘车人的手表，火车仅仅运行了36分钟。
换句话说，乘车人的手表要比车站上的钟表每小时慢24分钟。
显而易见，这列火车的速度越快，时间滞差就越大。
如果将火车的速度提高到接近光速，那么车站上一小时的时间，在火车上的速度就能减小到极小。
由此我们得出结论：一切运行中的钟表比静止的钟表要慢。
这是否与我们提出问题所依据的相对论相矛盾呢？这是否意味着最快的钟表就是处于绝对静止状态的呢？4、现在让我们假定，这辆爱因斯坦火车沿着一条圆形轨道，而不是直线轨道运行。
火车经过一段时间的运行，就会回到它出发的地方。
就象我们在前面讨论过的那样，这时乘车的人就会发现他的手表慢了。
而且火车运行得越快，它的手表慢的就越多，如果不断增大火车的速度，直至火车运行速度增大到某一数值时，就可能出现这种情况：乘车人仅仅经过了一天的旅程（根据他自己的手表所表示的时间）回到他出发的车站，对于车站上的人实际上确实数年已经过去了。
沪科版高中物理必修二第6章6.2狭义相对论的基本原理同步练测.docx
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）6.2 狭义相对论的基本原理建议用时 实际用时满分 实际得分30分钟70分一、选择题（每小题5分，共15分） 1.下列说法正确的是（ ）A.世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B.时间和空间不依赖人们的意识而存在C.时间和空间是绝对的D.时间和空间是紧密联系、不可分割的 二、填空题(本题共5小题，每小题6分，共30分．把答案填在题中横线上) 2.要描述一个物体的运动，必须选择_____________. 3.20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了_____________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革. 4.绝对时空观的特点是：________________________、_____________________，时间和空间都是绝对的. 5.在经典力学中，_____________是力学规律的基础，如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做_____________.6.所谓的惯性系是指_____________；相对于一个惯性系做匀速运动的另一个参考系_____________（选填“是”或“不是”）惯性系，在不同的惯性系中，力学规律都_____________（选填“相同”或“不同”）；也就是说，每个惯性系都是_____________的，这个观点叫做_____________. 三、简答题(本小题共5小题，每小题5分，共25分) 7.狭义相对论的基本公设是什么？8.试述经典力学的时空观及所遇到的困难.9.如图1所示，在地面上点固定一光源，在离光源等距的两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：图1（1）在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？（2）在沿方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？6.2 狭义相对论的基本原理得分：一、选择题题号 1答案二、填空题2.3.4.5.6.三、简答题7.8.9.6.2 狭义相对论的基本原理参考答案一、选择题1.D解析：根据狭义相对论的观点，时间和空间都不是绝对的，都是相对的.时间和空间不能割裂，是紧密联系的.所以选项A、B、C错误，选项D正确.二、填空题2.参考系3.狭义相对论4.时间和空间是分离的时间尺度和空间尺度与物质运动无关5.牛顿运动定律惯性系6.牛顿运动定律都成立的参考系是相同等效伽利略相对性原理三、简答题7.两条基本公设是：（1）爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的.（2）光速不变原理：在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于，跟光源的运动和观察者运动无关.8.经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.解析：根据经典力学和伽利略的相对性原理，在不同的惯性系中所测得的光速是不同的，而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.9.（1）先接收到（2）同时接收到解析：以地面为参考系，发出的闪光到距离不同，先传到，所以先接收到光信号；若以高速运动的火车为参考系，传到的距离相等，所以同时到达两点.。
人教版高中物理选修3-4 第十五章 1~2 相对论的诞生 狭义相对论简介
1相对论的诞生2时间和空间的相对性[学习目标] 1.知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设.2.知道狭义相对论的几个主要结论.3.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响．一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设[导学探究](1)如图1所示，小球相对于参考系O以速度v向右抛出，人相对于参考系O′静止，当参考系O′相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到小球的速度分别为多大？图1(2)如图2所示，光源相对于参考系O静止，人相对于参考系O′静止，当参考系O′相对于参考系O′静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到的光源发出光的传播速度分别为多大？图2答案(1)分别是v0、v0－v、v0＋v(2)人观察到的光速都是c[知识梳理]1．经典的相对性原理(1)惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做惯性系，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)相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的，这个论述叫做伽利略相对性原理．经典的相对性原理的三种表述：①表述一：力学规律在任何惯性系中都是相同的．②表述二：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．③表述三：任何惯性参考系都是平权的．2．经典相对性原理解释电磁规律的困难迈克耳孙—莫雷实验证明了光速是不变的，这与传统的速度合成法则是矛盾的．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．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)根据伽利略相对性原理，在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动．(√)(2)根据伽利略相对性原理，同一力学规律在不同的惯性系中可能不同．(×)(3)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－v.(×)(4)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．(√)(5)光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．(√)(6)根据狭义相对论的两个假设，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(√)二、时间和空间的相对性[导学探究]如图3所示，一列车以速度v经过站台，站台中部的观察者C看到列车车头正好到达站台最右端的A人时，车尾正好到达站台最左端的B人．图3(1)若此时站台上的观察者C看到A、B两人同时面向列车举起手中的小红旗，那么站在列车中点的观察者C′看到A、B两人是同时举旗的吗？如果不是同时举旗，他会看到哪个人先举旗？(2)站台上的观察者C看到列车长度刚好和站台长度相同，列车上的观察者C′认为列车长度和站台长度相同吗？如果不相同，他认为列车长还是站台长？(3)假定列车上的观察者C ′举起小红旗向站台上的A 、B 两人挥动致意，他认为自己从举起小红旗到放下小红旗的时间为t ，站台上的观察者C 观察到他举旗的时间也为t 吗？如果不是t ，他认为这个时间比t 长还是短？答案 (1)不是同时举旗，他看到A 人先举旗 (2)列车长度和站台长度不相同，站台要短一些 (3)不是t ，他认为这个时间比t 长 [知识梳理] 时间和长度的相对性 1．“同时”的相对性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时： (1)经典的时空观认为一定(填“一定”或“不一定”)是同时发生的． (2)狭义相对论的时空观认为不一定(填“一定”或“不一定”)是同时发生的． 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与杆做相对运动而不同． (2)狭义相对论认为“动尺变短”：狭义相对论中的长度公式：l ＝l 0 1－(vc)2，但垂直于杆的运动方向上，杆的长度不变． 3．时间间隔的相对性(1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是相同的． (2)狭义相对论认为“动钟变慢”：时间间隔的相对性公式 Δt ＝Δτ1－(vc)2，也就是说，在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中的时间膨胀． 4．经典时空观和狭义相对论时空观(1)经典时空观：空间和时间脱离物质而存在，是绝对的，空间和时间没有联系，即与物质的运动状态无关．(2)狭义相对论时空观：有物质才有时间和空间，空间和时间与物质运动状态有关． [即学即用] 判断下列说法的正误．(1)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．(√) (2)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 0.(×) (3)“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化．(×)(4)长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对运动状态的改变而改变．(√) (5)高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了．(√)(6)地面上的人认为两个事件同时发生，而高速运动的飞船中的宇航员却不这么认为．(√)一、经典的相对性原理与狭义相对论 应用狭义相对论的几点注意1．惯性系与非惯性系的确定：我们通常选取大地为惯性系，相对于地面静止或做匀速运动的物体都是惯性参考系，相对于地面做变速运动的物体都是非惯性参考系． 2．光的传播速度与惯性系的选取无关．在任何情况下，真空中的光速都是c . 3．力学规律相对于惯性系来说都是相同的．例1 如图4所示，在列车车厢里的光滑水平面上有一个质量为m ＝5 kg 的小球，正随车厢一起以20 m/s 的速度匀速前进．现在给小球一个水平向前的F ＝5 N 的拉力作用，求经10 s 时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？图4答案 10 m /s 30 m/s解析 对车上的观察者：小球的初速度v 0＝0，加速度a ＝Fm ＝1 m /s 2，经过10 s ，速度v 1＝at ＝10 m/s.对地上的观察者：小球初速度v 0＝20 m/s ，加速度为a ＝Fm ＝1 m /s 2.经过10 s ，速度v 2＝v 0＋at ＝30 m/s.两个观察者的结果虽然不同，但都利用了牛顿运动定律，因此都是惯性参考系.观察的结果不同，是因为选择了不同的参考系.例2 (多选)下面说法正确的是( )A ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c 大B ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c 小C ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为cD ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c答案 CD解析 根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c ，相对于地面的速度也为c ，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此C 、D 正确，A 、B 错误．二、时间和空间的相对性应用相对论“效应”解题的一般步骤：(1)应该通过审题确定研究对象及研究对象的运动速度．(2)明确求解的问题，即明确求解静止参考系中的观察结果，还是运动参考系中的观察结果． (3)应用“尺缩效应公式”或“时间延缓效应公式”进行计算．例3 地面上长100 km 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30 km/s 的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c ，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？答案 100 km 80 km解析 当火箭速度较低时，长度基本不变，还是100 km.当火箭的速度达到0.6c 时，由相对论长度公式l ＝l 01－(vc)2代入相应的数据解得：l ＝100×1－0.62 km ＝80 km.例4 π＋介子是一种不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8 s(在它自己的参考系中测得) (1)如果此粒子相对于实验室以0.8c 的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？(2) 在(1)中实验室坐标系里测量的π＋介子在衰变前运动了多长距离？ 答案 (1)4.3×10－8 s (2)10.32 m解析 (1)π＋介子在实验室中的寿命为 Δt ＝Δτ1－(v c)2＝2.6×10－81－0.82s ≈4.3×10－8 s.(2)该粒子在衰变前运动的距离为x ＝v Δt ＝0.8×3×108×4.3×10－8 m ＝10.32 m.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 答案 AC2.如图5所示，强强乘坐速度为0.9c (c 为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c ，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )图5A ．0.4cB ．0.5cC ．0.9cD ．c 答案 D解析 由狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D 正确．3．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相同的尺，则下列说法正确的是( ) A ．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度长 B ．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度短 C ．乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度长 D ．乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同 答案 B 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时，都发现对方手中的尺比自己手中的尺短，故B 正确，A 、C 、D 错误． 4．(多选)用相对论的观点判断下列说法，其中正确的是( )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 ．在地面上看，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变快，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短，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 远小于c 时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计 答案 CD解析 时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以A 错误．由l ＝l 01－(vc)2可知两处的人都感觉l ＜l 0，所以C 正确．由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当v 远小于c 时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以B 错误，D 正确．一、选择题1．(多选)关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ) A ．适用于宏观物体 B ．适用于微观物体 C ．适用于高速运动的物体 D ．适用于低速运动的物体 答案 AD解析 由经典力学的局限性可知A 、D 正确． 2．关于相对论的认识，下列说法正确的是( )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 ．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D ．惯性系就是静止不动的参考系E ．同一力学规律在不同的惯性系中可能不同 答案 C3．如图1所示，世界上有各式各样的钟：砂钟、电子钟、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( )图1A ．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 A4．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 答案 D解析 相对性原理简单而自然，但在电磁学的领域里，涉及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知，选项B 、C 错误，D 正确．5.如图2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( )图2A ．A 时钟走时最慢，B 时钟走时最快 B ．A 时钟走时最慢，C 时钟走时最快 C ．C 时钟走时最慢，A 时钟走时最快D ．B 时钟走时最慢，A 时钟走时最快 答案 C解析 A 、B 、C 三个时钟中，C 相对于地面的速度最大，A 相对于地面的速度最小；由Δt ＝Δτ1－(v c)2可知，C 时钟走时最慢，A 时钟走时最快，故选项C 正确．6．如图3所示，沿平直铁路线上有间距相等的三座铁塔A 、B 和C .假想有一列车沿AC 方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B 发出一个闪光，列车上的观察者测得A 、C 两铁塔被照亮的顺序是( )图3A ．同时被照亮B ．A 先被照亮C ．C 先被照亮D ．无法判断答案 C解析 以列车为参考系，塔A 、B 、C 向左高速运动，列车中的观测者认为光从B 到A 的距离大于光从B 到C 的距离，由t ＝lc知，光从B 到C 用时短，C 先被照亮．7．惯性系S 中有一边长为l 的正方形(如图4所示)，从相对S 系沿x 方向以接近光速的速度匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )图4答案 C解析 由相对论长度公式l ＝l 0 1－(vc)2得，运动方向上的边长变短，垂直运动方向上的边长不变．8．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( ) A ．0.5c B ．0.6c C ．0.8c D ．0.9c答案 C解析 由l ＝l 0 1－(v c )2，且l l 0＝35可得：v ＝0.8c ，故C 正确．二、非选择题9．一长杆在车厢中静止，杆与车厢前进的方向平行．在车厢中测得杆长为1.0 m ，车厢以41.7 m /s 的速率行驶(相当于150 km/h)．求在地面测得的杆长． 答案 见解析 解析 l ＝l 0 1－(vc)2＝1－(41.73×108)2 m ≈1－1.93×10－14m. 10．一个摆钟在静止参考系中的摆动周期是3.0 s ，当一个观测者相对该摆钟以0.99c 的速度运动时，观测者测得的周期是多少？摆钟是变快了还是变慢了？ 答案 21.3 s 变慢了解析 由时间延缓效应公式：Δt ＝Δτ1－(v c )2，又已知Δτ＝T ＝3.0 s ， 所以可得：T ′＝T 1－(v c)2＝3.01－(0.991)2 s ≈21.3 s ， 由T ′＞T ，可看出摆钟变慢了．11．长度测量与被测物体相对于观察者的运动情况有关，物体在运动方向上长度会缩短．一艘宇宙飞船的船身长度为L 0＝90 m ，相对地面以v ＝0.8c 的速度从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)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？ 答案 (1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s解析 (1)观测站测得船身的长度为L ＝L 0 1－(v c)2＝901－0.82 m ＝54 m ，通过观测站的时间间隔为Δt ＝L v ＝54 m0.8c＝2.25×10－7 s.(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 Δt ′＝L 0v ＝90 m 0.8c＝3.75×10－7 s.。
高中物理 6.2 狭义相对论的基本原理同步测控(带解析) 沪科
实蹲市安分阳光实验学校高中物理 6.2 相对论的基本原理同步测控（带解析）沪科必修2我夯基我达标1.要描述一个物体的运动，必须选择_____________.答案：参考系2.20初，著名的物理学家爱因斯坦建立了_____________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革.答案：相对论3.绝对时空观的特点是：__________________________、__________________________，时间和空间都是绝对的.答案：时间和空间是分离的时间尺度和空间尺度与物质运动无关4.在力，_____________是力学规律的基础，如果牛顿运动律在某个参考系立，这个参考系就叫做_____________.答案：牛顿运动律惯性系5.相对论的基本公设是什么？答案：两条基本公设是：（1）爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的.（2）光速不变原理：在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都于c，跟光源的运动和观察者运动无关.6.所谓的惯性系是指_____________；相对于一个惯性系做匀速运动的另一个参考系_____________（是，不是）惯性系，在不同的惯性系中，力学规律都_____________（相同，不同）；也就是说，每个惯性系都是_____________的，这个观点叫做_____________.答案：牛顿运动律都成立的参考系是相同效伽利略相对性原理我综合我发展7.下列说法正确的是（）A.的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B.时间和空间不依赖人们的意识而存在C.时间和空间是绝对的D.时间和空间是紧密联系、不可分割的解析：根据相对论的观点，时间和空间都不是绝对的，都是相对的.时间和空间不能割裂，是紧密联系的.所以选项A、B、C错误，选项D正确.答案：D8.试述力学的时空观及所遇到的困难.解析：根据力学和伽利略的相对性原理，在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而事实却是光速不变，这样事实便与理论产生了矛盾，使力学时空观遇到了困难.答案：力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而事实却是光速不变，这样事实便与理论产生了矛盾，使力学时空观遇到了困难.9.如图6-2-4所示，在地面上M点固一光源，在离光源距的A、B两点上固有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：图6-2-4（1）在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？（2）在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？解析：以地面为参考系，M发出的闪光到A、B距离不同，先传到A，所以A先接收到光信号；若以高速运动的火车为参考系，M传到A、B的距离相，所以同时到达A、B两点.答案：（1）A先接收到（2）同时接收到。
(2020新教材)新人教版高中物理必修第二册：第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
5．时间间隔的相对性——动钟变慢
时间间隔的相对性公式：Δt＝
1Δ－τ vc2中，Δτ 是相对事件
发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间
隔，而 Δt 是相对于事件发生地以速度 v 高速运动的观察者测量
同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。
[典例1] π＋介子是一种不稳定粒子，平均寿命是 2.6×10－
用
B．经典力学理论具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态改变而改变
D．相对论和量子力学否定了经典力学理论
[解析] 经典力学理论具有一定的局限性，它只适用于低 速、宏观物体的运动，选项 A 错误，B 正确；在经典力学中， 物体的质量不随运动状态的改变而改变，即物体的质量和物体 运动的速度无关，选项 C 正确；相对论和量子力学并没有否定 过去的科学，而是认为经典力学理论是在一定条件下的特殊情 形，选项 D 错误。
解析：经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经 典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能 解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所 有的问题。因此只有 B 项正确。 答案：B
对相对论时空观的理解 [学透用活]
1．惯性系和非惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系为 惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也 是惯性系。牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。
[对点练清]
1．[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 1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是 c
2023年人教版新教材高中物理必修第二册7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 课时分层练习题含答案解
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性1.基础达标练一、单选题（本大题共10小题）1. 下列说法正确的是( )A. 牛顿定律适合于解决宏观、低速的物体运动问题B. 在真空中相对于不同的惯性参考系光速是不同的C. 在高速运动的列车中的钟表比静止在地面上的钟表走的快D. 在地面观察高速行进的列车时，测其长度会比它静止时的长度大【答案】A【解析】1、狭义相对论的两个基本假设：①物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，这叫做相对性原理；②在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c，这叫光速不变原理；它告诉我们光(在真空中)的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。
2、狭义相对论的几个重要的效应：①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点；③质量变大：质量(或能量)并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大。
【解答】A.牛顿定律是经典物理学的基础，仅适用于低速、宏观领域，故A正确；B.根据狭义相对论可知，在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c，这叫光速不变原理，故B错误；C. 根据狭义相对论的钟慢效应可知，在高速运动的列车中的钟表比静止在地面上的钟表走的慢，故C错误；D.根据狭义相对论的尺缩效应可知，在地面观察高速行进的列车时，测其长度会比它静止时的长度小，故D错误。
2. 关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( )A. 经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B. 相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C. 相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D. 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例【答案】D【解析】解：、经典力学是狭义相对论在低速( )条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A错误；B、、相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围；故BC错误；D、经典力学是狭义相对论在低速( )条件下的近似，因此经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，故D正确。
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第六章 相对论 第1节 经典时空观 第2节 狭义相对论的两个基本假设
1．如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做____________________相对一个惯性系做________________________的另一个参考系也是惯性系．在任何惯性系中，力学规律都是一样的，都可以用________________来描述，这一结论称为伽利略相对性原理． 2．经典时空观认为，时间和空间是恒定________的，________________的． 3．狭义相对论的两个基本假设：(1)狭义相对性原理(爱因斯坦相对性原理)为在不同的惯性参考系中，________________________都是相同的(2)光速不变原理：________的光速在________________________________中都是相同的． 4．某地发生洪涝灾害，灾情紧急，特派一飞机前往，飞机在某高度做匀速直线运动，投放一包救急品，灾民看到物品做曲线运动，飞行员看到物品做自由落体运动，物品刚好落到灾民救济处，根据经典时空观，则下列说法正确的是( ) A．飞机为非惯性参考系 B．飞机为惯性参考系 C．灾民为非惯性参考系 D．灾民为惯性参考系 5．关于狭义相对论，下列说法不正确的是( ) 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运动的惯性系 D．狭义相对论任何情况下都适用
概念规律练 知识点一 伽利略相对性原理及伽利略速度变换 1．一辆匀速行驶的汽车车厢内，实验者是否可以不受场地的影响，来进行用单摆测重力加速度的实验？ 2．如图1所示，在列车车厢的光滑水平底面上有一个质量为m＝5 kg的小球，正随车厢一起以20 m/s的速度匀速前进．现在给小球一个水平向前的F＝5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少？
图1 知识点二 光速不变原理 3．判断下面说法中正确的是( )
A．在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大
B．在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小 C．在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c D．在以11 000c沿竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 4．考虑以下几个问题： 图2 (1)如图2所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？ (2)参考系O相对于参考系O′以速度v向右运动时，人看到的光速应是多少？ (3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动时，人看到的光速又是多少？ 方法技巧练 经典相对性原理的理解技巧 5．在不同的惯性参考系中，物体的运动情况可能不同．例如在匀速行驶的车上看，座位上的人是静止的，在地面看，座位上的人是运动的；在匀速行驶的船上看，桅杆上掉下来的物体在做自由落体运动，在岸边看，物体在做平抛运动……它们在不同的惯性系中遵从的力学规律一样吗？也就是说，地面物体的运动要遵守牛顿运动定律，车上、船上的物体是否也要遵守牛顿运动定律呢？ 6．下列物体的运动服从经典力学规律的是( ) A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动 B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动 C．物体运动的速率接近真空中的光速 D．地球绕太阳的运动
1．下列说法中正确的是( ) A．17世纪末期，以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系 B．1632年爱因斯坦发表了《关于两个世界体系的对话》 C．牛顿运动定律仅在惯性系中才能成立 D．力学规律在任何惯性系中都是相同的，这个论述叫做伽利略相对性原理 2．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ) A．适用于宏观物体 B．适用于微观物体 C．适用于高速运动的物体 D．适用于低速运动的物体 3．通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有( ) 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．以较大速度匀速运动的磁悬浮列车 4．根据伽利略相对性原理，可以得到下列结论( ) 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．在一个惯性参照系里不能用力学实验判断该参照系是否在匀速运动 D．在一个惯性参照系里可以用力学实验判断该参照系是否在匀速运动 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( ) 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 6.伽利略相对性原理是 _____________________________________________________________________． 7．狭义相对论的两个基本假设是 ____________________________________________________________________； ________________________________________________________________________. 8．火箭以0.50c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是c.根据经典运动学，光到达地球时测得的速度是多少？根据狭义相对性原理呢？
9．飞船在高空以110c的速度向目标飞行，从飞船上向目标方向发射一个光信号，则在地面的观察者看光信号的速度是1.1c吗？ 10.如图3所示，爱因斯坦通过研究“磁体相对于导体回路运动时，导体回路就会感应出电流”这一现象，发现了经典物理学的什么破绽？
图3 11．假若你坐在火车中，在车厢地板上有一光滑的小球．在某段时间内，球相对于你不滚动，则此时的火车能否看成是惯性参考系？若某段时间内，你发现球加速离你而去，则此时的火车能否看成是惯性参考系？ 第六章 相对论 第1节 经典时空观 第2节 狭义相对论的两个基本假设 答案 课前预习练 1．惯性参考系 匀速直线运动 牛顿定律 2．独立 互不相关 3．(1)一切物理规律 (2)真实 不同的惯性参考系 4．BD [物品投放后，仅受重力作用，飞行员看到物品是做初速度为零的自由落体运动，符合牛顿运动定律，故飞机为惯性参考系，B对；而地面上的人员看到物品做初速度不为零的抛体运动，也符合牛顿运动定律，D也对．] 5．D [由狭义相对论原理可知D错误．] 课堂探究练 1．可以进行用单摆测重力加速度的实验 解析 匀速行驶的汽车属于惯性系，所以他能够完成这个实验，且与地面上的结果无异． 点评 (1)地球以及相对于地球做匀速直线运动的参考系为惯性系． (2)力学规律在任何惯性系中都是相同的． 2．10 m/s 30 m/s 解析 对车上的观察者
物体的初速度v0＝0，加速度a＝Fm＝1 m/s2 10 s时速度v1＝at＝10 m/s. 对地上的观察者 解法一 物体初速度v0＝20 m/s 加速度相同a＝Fm＝1 m/s2 10 s末速度v2＝v0＋at＝30 m/s. 解法二 根据速度合成法则 v2＝v1＋v0＝(10＋20) m/s＝30 m/s. 点评 在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个10 m/s，另一个30 m/s，但我们却应用了同样的运动定律和速度合成法则．也就是说，力学规律在任何惯性系中都是相同的． 3．CD [根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D正确，A、B错误．] 4．(1)c (2)c (3)c 解析 根据狭义相对论光速不变原理知，都应为c. 点评 光速不变原理指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的． 5．都遵从相同的力学规律 解析 根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．所以不管地面上的运动物体，还是车上的、船上的物体都遵从相同的力学规律． 6．ABD [经典力学规律只适用于宏观低速物体的运动，所以A、B、D正确．当物体的速率接近真空中的光速时，就不适合用经典力学来解释了，C错误．] 方法总结 理解经典相对性原理要抓住两点：(1)惯性参考系是指地球以及相对地球做匀速直线运动的参考系；(2)力学规律在任何惯性系中都相同，即同一物体相对于不同的惯性系，讨论其运动时，所采用的运动规律和速度合成法则是相同的． 课后巩固练 1．CD [由经典的相对性原理可知C、D正确．] 2．AD [由经典力学的局限性可知A、D正确．] 3．B [由惯性系和非惯性系的概念可知B正确．] 4．AC [由伽利略相对性原理可知A、C正确．] 5．D 6．力学规律在任何惯性系中都是相同的，或者说，任何惯性参考系都是平权的． 7．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．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． 8．0.5c c 解析 据经典运动学v＝0.5c，据狭义相对性原理：光速不变，到达地球时光速为c. 9．不是，光信号相对地面的观察者速度仍然是c.
解析 由经典力学的相对性原理可知，光信号相对地面的速度v＝c＋110c＝1.1c，但这一结论是错误的． 根据光速不变原理，真空中的光速相对于飞船为c，相对于地面也为c，对不同惯性参考系是相同的，这一判断已被迈克耳孙—莫雷实验所证实． 方法点拨 经典力学的结论具有一定的局限性，一般只适用于宏观物体的低速运动． 10．见解析 解析 爱因斯坦针对这一个实验分析，“从磁体看，肯定没有电场；可是从导体回路看，却肯定有电场．”于是，“电场的有无就成为相对的了，取决于所用坐标系的运动状态．” 同一实验在不同参考系中居然有完全不同的解释，这违背了伽利略相对性原理，由此爱