2017教科版高中物理选修6163《牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设》题组训练

狭义相对论两个基本原理第一个基本原理是相对性原理。

相对性原理包含两部分：相对性原理的运动学形式和相对性原理的动力学形式。

相对性原理的运动学形式指出，物理定律在所有等速运动的参考系中都成立，而不论这些参考系之间的相对运动如何。

也就是说，在相对于以一些速度作匀速直线运动的参考系而言，物理现象的规律也同样适用于以其他任意速度作匀速直线运动的参考系中。

这个原理的实质是：物体的运动状态有多种可能，而它们都以相对其他物体的速度来描述。

相对性原理的动力学形式表明，在不受力的惯性系中，物体的运动状态是匀速直线运动或静止。

这意味着，不受力的物体会保持它们的运动状态不变。

从更广义的角度来看，这个原理还暗示了所有非重力的力都必须等效于参考系的运动。

第二个基本原理是光速不变原理。

光速不变原理指出，光在真空中的传播速度对于所有的惯性观察者来说都是相同的，无论观察者的速度如何。

换句话说，不论观察者是静止的还是以任何速度相对于光源运动，他们都会测得光速相同。

这与我们通常对速度相加的直觉不同，但实验证据已经证明了这一点。

这两个基本原理构成了狭义相对论的基础，对于我们理解时空的结构有重要的意义。

首先，相对性原理的运动学形式告诉我们，物体的运动状态是相对性的，即与观察者的运动状态有关。

这进一步推动了我们对时空结构的重新认识，引出了后来对时空几何的研究。

其次，相对性原理的动力学形式告诉我们，仅仅通过观察物体的运动状态，我们无法区分出它们所处的参考系。

这导致了狭义相对论中的质能关系，即质量和能量之间的等效性。

质能关系的著名公式E=mc²描述了质量和能量之间的转换关系，它在核物理和粒子物理研究中具有重要的应用。

综上所述，狭义相对论建立在两个基本原理之上：相对性原理和光速不变原理。

这两个原理引导了我们对物体运动方式和时空结构的新认识，对当代物理学的发展产生了深远的影响。

牛顿力学与狭义相对论的描述比较一、引言牛顿力学和狭义相对论是两个经典物理理论，对于描述物体的运动都有重要意义。

本文将从空间观念、时间观念、质点运动以及相对性原理等方面进行比较，并讨论两者的异同。

二、空间观念的比较在牛顿力学中，空间被认为是绝对的、固定的，不随其他因素的变化而改变。

牛顿的时空观念认为，时间在所有地点是相同的，物体在不受力的作用下将保持静止或匀速直线运动。

这个观念对于描述大多数日常生活中的物体运动是非常准确的。

然而，在狭义相对论中，爱因斯坦提出了相对性原理。

根据相对性原理，物体的运动与所处的参考系有关，而参考系的选择将导致空间的扭曲和时间的变化。

这意味着空间不再是绝对的，而是与物体的运动和观察者的参考系有关。

三、时间观念的比较在牛顿力学中，时间被认为是绝对的，是普遍的、与运动无关的。

牛顿假设时间在宇宙中是相同的，无论物体的运动状态如何。

这种时间观念在很多经典物理学应用中非常有效。

然而，狭义相对论推翻了这个观念，提出了时间的相对性。

狭义相对论中的“时间膨胀”现象表明，运动速度越快的物体，时间过得越慢。

这个理论在实验中得到了验证，它对粒子加速器等高速实验的运算提供了准确的预测。

四、质点运动的比较在牛顿力学中，质点运动可以被描述为受力决定的加速度和速度的连续变化。

根据牛顿第一，第二定律以及万有引力定律，可以准确预测物体在给定力下的运动轨迹。

然而，牛顿力学无法解释高速运动物体的非直线运动。

相对论的质点运动理论提供了更加准确的描述。

根据相对论的质能方程，质量与能量之间有联系，当物体的速度接近光速时，质量会增加。

因此，在高速运动中，质点的质量和运动特性将与其在低速时有所不同。

五、相对性原理的比较相对于牛顿力学中认为绝对参考系的观念，相对性原理是狭义相对论的基础之一。

牛顿力学中的绝对时间和绝对空间在狭义相对论中被废弃，物体的运动被看作是相对于观察者的观测结果。

相对性原理揭示了运动和参考系之间的关系，它强调了观察者的主观性和参考系的相对性。

《牛顿力学中运动的相对性》讲义在我们日常生活和科学研究中，对物体运动的理解是至关重要的。

而牛顿力学为我们提供了一个强大而实用的框架，来描述和分析物体的运动。

其中，运动的相对性是一个非常关键且有趣的概念。

什么是运动的相对性呢？简单来说，就是一个物体的运动状态取决于所选择的参考系。

比如说，你坐在一辆行驶的汽车里，如果以车外的树木为参考系，你是在向前运动的；但如果以车内的座椅为参考系，你则是静止的。

为了更深入地理解运动的相对性，我们先来了解一下牛顿力学中的几个基本概念。

首先是位移。

位移是指物体位置的变化，它是一个矢量，既有大小又有方向。

在不同的参考系中，同一物体的位移可能是不同的。

其次是速度。

速度是位移对时间的变化率，同样是矢量。

比如，在一辆以 60 千米/小时行驶的汽车上，一个人相对于汽车以 5 千米/小时向前行走。

那么对于地面这个参考系来说，这个人的速度就是 65 千米/小时。

加速度也是牛顿力学中的重要概念。

它是速度对时间的变化率。

在不同的参考系中，加速度可能会有所不同。

让我们通过一些具体的例子来感受运动的相对性。

想象一下，你在一艘匀速直线行驶的船上。

如果你在船上向前跑，对于船上的其他人来说，你的速度就是你跑动的速度。

但对于岸边的观察者来说，你的速度就是船的速度加上你跑动的速度。

再比如，两架飞机在空中同向飞行，一架速度快，一架速度慢。

对于地面的观察者，两架飞机的速度是不同的；但对于速度慢的飞机上的乘客来说，速度快的那架飞机看起来是在向前运动，速度就是两架飞机的速度之差。

运动的相对性在实际生活中有很多应用。

比如在航空领域，飞机的导航和飞行控制就需要充分考虑运动的相对性。

在天文观测中，我们观测到的天体的运动也是相对于地球这个参考系的。

那么，为什么会有运动的相对性呢？这其实是由牛顿力学的基本原理所决定的。

牛顿第一定律指出，物体在不受力的情况下会保持静止或匀速直线运动状态。

但这个“静止”和“匀速直线运动”都是相对于某个特定的参考系而言的。

学 习 资 料 汇编第1、2节 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设对应学生用书P73[自读教材·抓基础] 1．伽利略相对性原理 (1)在做匀速直线运动的惯性参考系中，力学现象都以同样的规律进行。

(2)在任何惯性参考系中，力学的规律都是一样的，都可以用牛顿定律来描述。

2．经典时空观牛顿认为：绝对的、真正的和数学的时间在均匀地、与任何外界事物无关地流逝着；绝对空间与外界任何事物无关，永远是相同的和不动的。

时间和空间相互独立、互不相关。

3．伽利略速度变换 相对地面以速率u 开行的车厢内，物体相对于车厢以速率v ′向前运动时，物体对地面的速率就是v ＝u ＋v ′；如果物体向后运动时，相对于地面的速率就是v ＝u －v ′。

速率从一个参考系变换到另一个参考系的关系式称为伽利略速度变换公式。

[跟随名师·解疑难]1．经典力学的相对性原理的理解(1)经典力学相对性原理：1.经典的时空观认为时间是绝对的，空间是绝对的，时间和空间相互独立、互不相关。

2．爱因斯坦狭义相对论认为对不同的惯性系，物理规律都是一样的。

3．在不同的惯性系中，光在真空中传播的速率都是一样的，恒为c ，这就是光速不变原理。

力学规律在任何惯性系中都是相同的，即任何惯性系都是等价的。

但物体相对于不同的参考系运动的结果不同。

(2)理解经典力学的相对性原理应注意的问题：①惯性系和非惯性系。

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，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系，就是惯性系。

牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。

例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察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外力作用，但事实上没有，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。

② 这里的力学规律指的是“经典力学规律”。

狭义相对论两个基本内容狭义相对论是物理学上一个重要的理论，其基本内容可概括如下：1、宇宙中的任何两点都具有相对性。

2、物理定律是只有在一个特定速度的参照系中才有意义的，而这种参照系是可以被替换的，即可以从一种参照系转换到另一种参照系，以符合实际情况。

3、物理定律具有不变性。

这意味着，当我们从一种参照系转换到另一种参照系时，物理定律并不会改变，而只是表现或描述方式可能会发生变化。

4、时间和长度是不等的。

在不同的参照系中，时间的流逝会出现不同的现象，并且在不同的参照系中，物体的长度也会发生变化，以适应物理定律的变化。

5、物理定律的克利夫兰不变性。

这意味着，不管将物体从一种参照系转换到另一种参照系，物理定律所定义的结果都必须是一样的。

6、质能守恒定律也是一个重要定理，它指出，在基本观察实验中，质量和能量是相互转化的，且没有任何改变。

7、宇宙速度限制定律指出，任何物体不可能以光速以上的速度移动，因为其时间和距离可以瞬间转换，而这将违反相对论中的某些定理。

由上可见，狭义相对论的两个基本内容就是宇宙中的任何两点都具有相对性，物理定律具有不变性。

这两条定理是物理学中最重要的定理之一，比如说它们得到了阿尔伯特爱因斯坦在1905年发表的著名论文“极端光学”中的完善，其中包含着电磁学定律。

此外，它也被进一步应用到了宇宙膨胀，采用相对论中的定律来解释。

因此，简而言之，狭义相对论的两个基本内容是宇宙中任何两点相对性以及物理定律的不变性，它们都是物理学发展的重要基石，也是许多重大科学问题的梗概性的解释。

从宇宙的宏观层面来看，狭义相对论的两个基本内容是宇宙在宏观层面实现恒定发展和发展的重要动力。

它宣告了各种行星绕恒星公转的规律，也宣告了宇宙能量的保持不变，以及物理定律的不变性，所有这些都使得宇宙能够有序运转，实现恒定的发展。

在实际应用中，狭义相对论也发挥了重要作用。

比如在计算机科学和电子技术领域，相对论为计算机分析和电子发展提供了重要的认识，从而激励科学家们研发出了许多有效的相对定律。

狭义相对论的两个原理和两个条件狭义相对论的两条基本原理是什么?狭义相对论的两条基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理。

1、狭义相对性原理一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。

不同时间进行的实验给出了同样的物理定律，这正是相对性原理的实验基础。

2、光速不变原理光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关。

在真空中的各个方向上，光信号传播速度（即单向光速）的大小均相同（即光速各向同性）。

光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。

这个原理同经典力学不相容。

有了这个原理，才能够准确地定义不同地点的同时性。

爱因斯坦狭义相对论的两个基本原理爱因斯坦狭义相对论是一种物理学理论，用于解释物质和能量如何在宇宙中运动。

它是爱因斯坦在20 世纪初期提出的，并成为现代物理学的基础之一。

狭义相对论的两个基本原理是：基本不变性原理：所有的观察者，无论他们的相对运动如何，都应该观察到光的速度是相同的。

这意味着，对于不同的观察者来说，光的速度是不受他们的速度的影响的。

引力与加速度的等价原理：所有的质体都应该受到相同的引力作用。

这意味着，无论质体处在什么加速度环境中，它们都应该表现出相同的运动规律。

例如，在地球表面上落下的两个质体，不论它们的质量和形状如何，都应该以相同的加速度掉落。

这两个原理都是爱因斯坦狭义相对论的核心部分，并且在现代物理学中被广泛使用。

它们提供了一种更加精确的方法来解释宇宙中的自然现象，并为我们对宇宙的理解提供了基础。

一、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。

二、广义相对论：1、广义相对性原理和等效原理①广义相对性原理：在任何参考性中，物理规律都是相同的；②等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。

爱因斯坦提出的狭义相对论的两条基本假设及其内容狭义相对论是由爱因斯坦在1905年提出的一种物理理论，它建立在两个基本假设之上。

这两个基本假设是：相对性原理和光速不变原理。

本文将详细介绍这两个基本假设的内容，并探讨它们对于狭义相对论的重要性和影响。

一、相对性原理相对性原理是狭义相对论的重要基础，它包含两个方面的内容：相对性原理的运动学形式和相对性原理的动力学形式。

相对性原理的运动学形式指出，物理规律在所有惯性参考系中都是相同的。

这意味着，无论处于相对静止还是相对运动的参考系，物理规律都不会因为参考系的不同而发生改变。

这个原理可以追溯到伽利略时代，在经典力学中已经有所体现。

但是，在经典物理学中，这个原理只适用于低速近似情况下（相对论处于低速极限近似范围内），而并不适用于高速情况下。

相对性原理的动力学形式指出，自然界中的物理规律应该是独立于观测者的速度的。

这意味着，观测者的运动状态不应该对物理规律的表达产生影响。

这个原理的提出是为了解决一些经典物理学中的难题，如以太假设和迈克尔逊—莫雷实验中的光速测量结果等。

通过这两个方面的内容，相对性原理告诉我们，物理规律在不同参考系中的形式应该是相同的，并且参考系的速度不应该对物理现象产生影响。

这样的原理在当时是一种突破性的思想，因为它与经典力学中的绝对时间和绝对空间观念不同，打破了牛顿物理学的框架和常识。

二、光速不变原理光速不变原理是狭义相对论的另一个基本假设。

它指出，真空中的光速是一个恒定不变的值，与光的传播方向和光源的运动状态无关。

换句话说，光在任何参考系中的速度都是恒定的，即299,792,458米/秒。

这个原理的提出是为了解决一些经典物理学中遇到的困境。

例如，迈克尔逊—莫雷实验的测量结果表明，光在任何参考系中的速度都是相同的，与观测者的运动状态无关。

这与经典物理学中以太理论的假设相矛盾。

以太是一种假想的媒质，假定光在其中传播，但迈克尔逊—莫雷实验的结果却否定了这种假设。

2016-2017学年高中物理第6章相对论1-2 牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设自我小测教科版选修3-4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2016-2017学年高中物理第6章相对论1-2 牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设自我小测教科版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设1．下列说法中正确的是（）．A．被选作参考系的物体是假定不动的B．一乘客在车厢内走动的时候，他就说车是运动的C．研究地面上物体的运动，必须选取地面为参考系D．质点运动的轨迹是直线还是曲线，与参考系的选取有关2．下列说法中正确的是( ）．A．研究铅球的运动，可以用牛顿定律和运动学公式B．研究电子的运动可用牛顿定律和运动学公式C．研究电子运动要用狭义相对论原理D．研究铅球和电子的运动都要用牛顿运动定律3．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4．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。

《牛顿力学中运动的相对性》讲义在我们探索物理世界的奇妙旅程中，牛顿力学无疑是一座重要的里程碑。

而其中，运动的相对性这一概念更是为我们理解物体的运动状态提供了关键的视角。

首先，让我们来思考一下什么是运动。

简单来说，运动就是物体位置随时间的变化。

但这里就引出了一个有趣的问题：物体的运动状态是绝对的吗？答案是否定的，这就是运动的相对性。

想象一下，你坐在一辆平稳行驶的汽车里。

对于车外的人来说，汽车在快速移动。

但对于坐在车里的你而言，如果不看窗外，感觉就像自己是静止的。

这就是因为选取的参考系不同。

参考系，是我们描述物体运动时所选定的假定不动的物体。

在牛顿力学中，参考系的选择至关重要。

比如说，在一条笔直的公路上，有两辆汽车，一辆以 60 千米/小时的速度向东行驶，另一辆以 80 千米/小时的速度也向东行驶。

对于路边的电线杆这个参考系来说，这两辆车都在运动，而且速度不同。

但如果我们以较慢的那辆车为参考系，那么较快的那辆车就相对于它以 20千米/小时的速度在向前运动。

再举个例子，假设你在一艘匀速航行的轮船上，你向上抛起一个球。

在你看来，球只是直上直下的运动。

但对于岸边的观察者来说，球的运动轨迹是一条抛物线。

这是因为你们选取的参考系不同，一个是轮船，一个是大地。

牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态。

但这里的“静止”和“匀速直线运动”都是相对于特定的参考系而言的。

比如，在一个没有窗户的封闭车厢里，我们无法通过实验来判断车厢是静止的还是在做匀速直线运动。

这被称为“伽利略相对性原理”。

那么，运动的相对性在日常生活和科学研究中有哪些重要的应用呢？在航空航天领域，卫星绕地球的运动就是一个典型的例子。

对于地球上的我们来说，卫星在高速运动。

但对于卫星自身来说，它在太空中的运动状态则需要根据特定的参考系来精确描述，这对于卫星的轨道计算和控制至关重要。

在交通运输中，比如火车的相对运动对于列车的调度和安全运行有着重要意义。

第六章相对论 1.牛顿力学中运动的相对性2．狭义相对论的两个基本假设导学案【学习目标】1.知道经典力学相对性原理,知道绝对时空观以及伽利略变换。

2.理解狭义相对论的两个基本假设，知道其提出的事实依据.【重点】1.伽利略相对性原理以及伽利略变换.2.狭义相对论的两个基本假设。

【难点】狭义相对论两个基本假设的理解与应用.【新课程标准】知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论.例1 知道同时的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性。

例2 知道相对论速度叠加规律。

【课前预习案】【使用说明】1．同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；通过梳理知道经典力学相对性原理,知道绝对时空观以及伽利略变换。

.理解狭义相对论的两个基本假设.2．勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。

【教材助读】1．伽利略的相对性原理（1）惯性系定律能够成立的参考系．相对一个惯性系做运动的另一个参考系也是惯性系．(2）非惯件系: 定律不成立的参考系称为非惯件系（3)伽利略相对性原理：对伽利略相对性原理通常有以下两种表述：①在相对做_________运动的惯性参考系中,力学现象都以_____的规律进行.②在任何惯性参考系中，___________都是一样的，都可以用牛顿定律来描述。

力学规律在任何惯性系中都是相同的．2。

经典时空观：牛顿认为：绝对的、真正的和数学的时间在_______、与任何外界事物无关地流逝着；绝对空间与外界任何事物无关，永远是相同的和_____的.时间和空间_________、互不相关. 3。

伽利略速度变换公式:相对地面以速率u开行的车厢内,物体相对于车厢以速率v′向前运动时，物体对地面的速率就是________,如果物体向后运动时，相对于地面的速率就是________。

速率从一个参考系变换到另一个参考系的关系式称为伽利略速度变换公式。

二、狭义相对论的两个基本假设1.牛顿力学与电磁学理论的矛盾:按照麦克斯韦理论,真空中的光速c 应当是一个电磁学常量，在不同惯性系中应当有_____的值，按照伽利略速度变换公式,在不同惯性系中的真空中光速应当有_____的值.2.两个基本假设【预习自测】1．关于非惯性系,下列说法正确的是（）A．匀速行驶的参考系是非惯性系B.变速运动的参考系是非惯性系C。