高三物理时间和空间的相对性

高三物理相对性知识点相对性是物理学中一个基础且重要的概念，它描述了物体运动和观察者之间的相对关系。

本文将介绍高三物理中的相对性知识点，包括时间相对性、空间相对性以及相对论速度。

一、时间相对性时间相对性是指不同观察者相对于同一个事件所测得的时间间隔可能不同。

根据相对论的理论，时间会随着运动的速度而发生变化。

具体来说，当一个物体高速运动时，它的时间会变慢，这被称为时间膨胀效应。

而相对静止的物体在时间上则不会发生明显的变化。

例如，考虑一个太空飞船以接近光速的速度飞行，其中一名宇航员在飞船上航行了一段时间后返回地球。

当他回到地球时，他会发现地球上的时间比他在飞船上感觉的时间要快，这就是时间相对性的一个典型例子。

二、空间相对性空间相对性是指不同观察者对于同一个物体的空间距离会有不同的测量结果。

相对论认为空间的尺度会随着运动的速度而发生变化。

当物体以接近光速的速度运动时，它的长度会缩短，这被称为长度收缩效应。

举个例子，假设有一个光源和一个观察者，光源向观察者发射光束。

当观察者以接近光速的速度追逐光束时，他会发现光束的长度会变短，这是由于观察者的运动导致空间相对性引起的。

三、相对论速度相对论速度是指要考虑时间和空间相对性后得到的速度。

在相对论中，速度的相加不是简单地进行代数和运算，而是需要使用相对论速度叠加公式。

该公式将速度的相对性考虑进去，以确保计算的准确性。

相对论速度叠加公式的一般形式为：v' = (v1 + v2) / (1 + v1v2/c^2)其中，v'为相对论速度，v1和v2分别为第一个和第二个物体的速度，c为光速。

这种相对论速度的计算方式可以帮助我们更准确地描述高速运动物体之间的相对运动，并且避免了速度相加产生的错误结果。

总结：相对性是高三物理中的一个重要知识点，涉及时间相对性、空间相对性以及相对论速度。

时间相对性描述了物体运动速度与时间之间的关系，空间相对性则涉及物体运动速度与距离之间的关系。

高三物理相对性知识点汇总相对性知识点汇总相对性是物理学中的重要概念，涉及到物体在不同惯性参照系中运动时，时间、空间的变化以及相对速度等方面的规律。

在高三物理学习中，相对性是一个重要的考点，本文将对高三物理学习中的相对性知识点进行汇总和总结。

1. 相对性原理相对性原理是相对性理论的基础，包括了狭义相对论和广义相对论两个方面。

狭义相对论的相对性原理指出：物理定律在所有惯性参照系中都成立；光在真空中的传播速度是一个恒定值。

广义相对论的相对性原理则扩展了狭义相对论的观点，认为引力和惯性可以互相作用。

2. 时间的相对性根据相对性原理，时间也具有相对性。

在运动参照系中，时间的流逝的快慢是与观察者的速度相关的。

著名的双生子悖论就是基于时间的相对性而提出的。

3. 空间的相对性空间的相对性让我们重新审视了传统的空间观念。

在相对论的框架下，空间的长度在不同参照系中也会有所变化。

同时，空间也与时间有关，构成了四维时空的概念。

4. 相对速度相对速度是物体之间相对运动的速度。

在相对论中，相对速度的计算需要考虑到运动参照系的运动。

根据相对论的相加速度规则，两个物体的相对速度不等于两个物体的速度之差，而是由相对速度的平均值计算得出。

5. 等效原理等效原理指出，处于匀强重力场中的观察者无法通过实验来区分是否处于自由下落的状态。

等效原理是广义相对论的基础，揭示了重力与惯性的等价性。

6. 弯曲时空广义相对论认为，质量和能量会弯曲时空。

质量越大、能量越高的物体会引起时空的弯曲，其他物质体在其周围会受到引力作用。

这正是引力产生的原因。

7. 光的相对性根据相对性原理，光的传播速度在不同参照系中是恒定不变的。

光的传播不受外部参照系的影响，而光速被认为是宇宙的极限速度。

8. 红移和蓝移红移和蓝移是相对论中的一个重要现象。

当光源和观察者相对运动时，光的频率会发生变化。

如果观察者与光源相向运动，则观察到的光会出现蓝移，频率增高；反之，则观察到的光会出现红移，频率减低。

§15-2 时间和空间的相对性◆教学目标一、知识与技能：（1）同时的相对性（2）运动长度的收缩（3）时间间隔的相对（4）了解时空相对性的验证（5）了解相对论时空观与经典物理时空观的主要区别二、过程与方法：（1）理解同时相对性的推演过程（2）理解从“同时相对性”出发得出“运动长度和时间间隔的相对性”的过程三、情感态度和价值观：（1）体会相对论崭新的时空观，体会相对论的建立对人类认识世界的影响。

（2）辩证地看待经典物理理论◆教学重点、难点从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性◆教学方法阅读小结◆教学手段多媒体课件◆教学活动一、“同时”的相对性知道“同时”的相对性是相对论两个假设的直接推论。

讲解过程中要强调理解的出发点必须是两个假设，否则无法理解。

两种情景中点发光情况1：对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于地面就不是同时的车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁讲解关键：在各个参考系中光速都为c情况2：地面 上同时发生的两个事件，对于运动的火车也不是同时的利用相对运动原理，可假设车静人动 ，人和地面相当于火车，结果与前面相似 让学生自己分析课本上的“思考与讨论” 二、长度的相对性1、要让学生知道长度的相对性(动尺缩短)，是“同时”的相对性带来的一个普遍的时空属性，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显著。

2、要讲清利用严格数学推导可以得到洛伦兹变换的相对论长度收缩公式。

3、要让学生理解长度收缩公式的物理意义，必须注意参考系的选择及参考系的运动状态。

三、时间间隔的相对性教学时要分析清楚“动钟变慢”与同时的相对性的联系，使学生知道运动的钟变慢是同时的相对性带来的时空属性。

①时间间隔的相对性可以通过长度的相对性的一些简单例子加以说明。

②要讲清“动钟变慢”(或时间膨胀)是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应，不要误认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化。

高考物理一轮基础复习：7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性一、相对论时空观1．爱因斯坦假设(1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的．(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的．2．时间和空间的相对性(1)时间延缓效应如果相对于地面以速度v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，那么两者之间的关系是Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2. 由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2<1，所以总有Δt >Δτ，此种情况称为时间延缓效应． (2)长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0，沿着杆的方向，以v 相对杆运动的人测得杆长是l ，那么两者之间的关系是l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2. 由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2<1，所以总有l <l 0，此种情况称为长度收缩效应． 3．相对论时空观Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2和l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2表明运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关．它所反映的时空观称作相对论时空观．二、牛顿力学的成就与局限1．牛顿力学的局限性电子、质子、中子等微观粒子，它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来证明．2．牛顿力学的适用范围只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．3．相对论物理学与经典物理学的联系当物体的运动速度远小于光速c时(c＝3×108 m/s)，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别；当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时(h ＝6.63×10－34J·s)，量子力学和牛顿力学的结论没有区别．相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在经典力学中，位移的测量与参考系的运动情况无关．(√)(2)在相对论力学中，运动的时钟和静止的时钟快慢相同．(×)(3)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，这一速度属于相对论中的高速．(×)(4)经典力学一般不适用于微观粒子．(√)(5)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的．(√)2．下列物体的运动不能用经典力学描述的是( )A．飞机的飞行B．人造卫星的运行C．小汽车的行驶D．光子的运动D [经典力学适用于低速宏观的物体，A、B、C不符合题意，选项D符合题意．]3．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是( )A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决C．经典力学适用于宏观低速运动的物体D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体C [经典力学有局限性，经典力学适用于宏观低速运动的物体，但对于一般力学问题仍能用经典力学来解决，所以即使在火车提速后，有关速度问题仍能用经典力学来处理，故A、B错误，C正确；经典力学不仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，也适用一般尺寸的宏观物体，故D错误．故选C.]时间与空间的相对性[要点归纳]爱因斯坦假设中的主要效应(1)长度收缩效应：运动长度l会收缩，即l＝l01－v2c2.(2)时间延缓效应：运动时钟会变慢，即Δt＝Δτ1－v2c2.【例1】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？[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＝l1－⎝⎛⎭⎪⎫vc2代入相应的数据解得l＝100×1－0.62 km＝80 km.[答案] 100 km 80 km由公式l＝l01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2知，相对于地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多.,两种情况：(1)在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象.(2)我们平常观察不到这种长度收缩效应，是因为我们生活在比光速低得多的低速世界里，长度收缩效应极不明显，即使运动物体的速度达到v＝30 000 km/s(即0.1c)，长度收缩效应也只不过是5%，因此，在低速运动中，v≪c，l≈l0，长度收缩效应可忽略不计.1．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A＞v B，在火箭A上的人观察到的结果正确的是( )A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢A [在火箭A上的人看来，地面和火箭B都高速远离自己，由Δt＝Δτ1－⎝⎛⎭⎪⎫vc2知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B上的时钟都变慢了，且v A＞v B，故地面上的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．] 2．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果地球指挥中心希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )A．0.5c B．0.6cC．0.8c D．0.9cC [由l＝l01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2，ll＝35，解得v＝45c，故C正确．]牛顿力学的局限性[观察探究]粒子对撞机可以把质子加速到接近于光速，如图所示．经典力学是否适用于质子的运动规律？如何研究质子的运动规律？提示：不适用．经典力学只适用于宏观低速运动，描述微观高速粒子的运动要用到量子力学．[探究归纳]经典力学与相对论、量子力学的比较(1)区别①经典力学适用于低速运动的物体；相对论是爱因斯坦假设阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律．②经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律．(2)联系①当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别．②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别．③相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形．【例2】关于经典力学、爱因斯坦假设和量子力学，下列说法中正确的是( )A．爱因斯坦假设和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论B．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例C．经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的B [相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误，B正确．经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，选项C、D错误．]3．以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是( )A．低速、宏观的运动问题B．高速、微观的运动问题C．低速、微观的运动问题D．高速、宏观的运动问题[答案] A4．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是( )A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别D [经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，A、B正确．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误．]课堂小结知识脉络1.相对论时空观的两个主要效应：①长度收缩效应l＝l01－v2c2；②时间延缓效应Δt＝Δτ1－v2 c2 .2．经典力学能精确地描述宏观物体的运动规律；量子力学能正确描述微观粒子的运动规律．3．量子力学和相对论都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形.1．对于时空观的认识，下列说法正确的是( )A ．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律B ．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例C ．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用D ．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用B [相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，经典物理学为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用．经典物理学有简捷的优势．因此A 、C 、D 错误，B 正确．]2．(多选)在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D ．火箭上的人看地面上的物体长度变短，时间进程变慢了BCD [因为l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，可知l ＜l 0，Δt ＞Δτ.一个相对地面做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在地面上的人看来，火箭的长度变短了，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间变长了，惯性系速度越大，观察到的火箭的长度越短，所经历的过程时间越长．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化．同样，火箭上的人看地面上的物体长度也是变短，时间进程变慢了，选项B 、C 、D 正确．]3．(多选)经典力学规律适用于下列运动的是( )A ．子弹的飞行B ．飞船绕地球的运行C ．列车的运行D ．粒子接近光速的运动ABC [经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动，经典力学能适用，故A 、B 、C 正确；对于微观、高速的情形经典力学不适用，故D 错误．]4．关于经典力学，下列说法正确的是( )A ．仅适用于微观粒子的运动B ．适用于宏观物体的低速运动C ．经典力学中，物体的质量与其运动速度有关D ．经典力学中，物体的长度与其运动速度有关B [经典力学适用条件为宏观、低速，对微观、高速运动不再适用，故A 错误，B 正确．在相对论力学中，物体的质量、长度与其运动速度有关，经典力学中，物体的质量、长度与其运动速度无关，故C 、D 错误．故选B.]《7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性》专题训练一、相对论时空观1.19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速c .2.1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符(填“相符”或“不符”).3.爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的.4.时间延缓效应(1)如果相对于地面以v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，那么两者之间的关系是Δt ＝Δτ1－(v c )2.(2)Δt 与Δτ的关系总有Δt ＞Δτ，即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态有关.(填“有关”或“无关”) 5.长度收缩效应： (1)如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0，沿着杆的方向，以v 相对杆运动的人测得杆长是l ，那么两者之间的关系是l ＝l 01－(v c)2. (2)l 与l 0的关系总有l ＜l 0，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态有关.(填“无关”或“有关”)二、牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬.2.牛顿力学局限性：牛顿力学的适用范围是低速(填“高速”或“低速”)运动的宏观(填“宏观”或“微观”)物体.(1)当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论不相同.(2)电子、质子、中子等微观粒子的运动不能用牛顿力学来说明.3.牛顿力学不会被新的科学成就所否定，当物体运动的速度远小于光速c 时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别.1.判断下列说法的正误.(1)运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ子的寿命变长.( √ )(2)沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短.( √ )(3)经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了.( × )(4)洲际导弹的速度可达到6 000 m/s ，在这种高速运动状态下，经典力学不适用.( × )(5)当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了.( √ )(6)对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用.( × )2.以约8 km/s 的速度运行的飞船上，一只完好的手表走过1 h ，地面上的时钟显示的时间________(填“大于”“等于”或“小于”)1 h.答案 大于一、相对论时空观 导学探究地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s ，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考：(1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速？(2)在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？答案 (1)地球公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度属于高速.(2)不相同，随飞船旅行的时钟变慢(显示的时间少). 知识深化1.低速与高速(1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体.(2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速.2.相对论的两个效应(1)时间延缓效应：运动时钟会变慢，即Δt ＝Δτ1－(v c )2. (2)长度收缩效应：运动长度会收缩，即l ＝l 01－(v c)2. 3.对于低速运动的物体，相对论效应可以忽略不计，一般用经典力学规律来处理；对于高速运动问题，经典力学不再适用，需要用相对论知识来处理.在静止坐标系中的正立方体边长为l 0，另一坐标系以相对速度v 平行于正立方体的一边运动.问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？答案 l031－(v c )2解析 本题中正立方体相对于另一坐标系以速度v 运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为l ＝l 01－(v c )2 测得立方体的体积为V ＝l 02l ＝l 031－(v c )2.物体静止长度l 0和运动长度l 之间的关系为l ＝l 01－v 2c2 相对于地面以速度v 运动的物体，从地面上看：(1)沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多.(2)在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象. A 、B 两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A ＞v B ，在地面上的人观察到的结果正确的是( )A.火箭A 上的时钟走得最快B.地面上的时钟走得最快C.火箭B 上的时钟走得最快D.火箭B 上的时钟走得最慢答案 B解析 在地面上的人看来，A 、B 两火箭都远离自己，由Δt ＝Δτ1－v2c 2知，地面上的人观察到的结果为：A 、B 两火箭上的时钟都变慢了.又v A ＞v B ，则A 火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B 正确，A 、C 、D 错误.二、牛顿力学的成就与局限性导学探究如图1所示，质子束被加速到接近光速，经典力学适用于质子束的运动规律吗？图1答案不适用.知识深化1.经典力学的成就(1)经典力学体系是时代的产物，是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础.(2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响.2.经典力学的局限性及适用范围(1)经典力学适用于低速运动的物体，相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律.(2)经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律.3.相对论和量子力学没有否定经典力学(1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别；(2)当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别.(3)相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形.下列关于经典力学的说法正确的是( )A.经典力学适用于宏观、低速(远小于光速)运动的物体B.经典力学适用于微观、高速(接近光速)运动的粒子C.相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了D.经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用答案 A解析经典力学是狭义相对论在低速(v≪c)条件下的近似，即只要速度远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为经典力学的公式，故A 正确，B、D错误；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，故C错误.下列运动中不能用经典力学规律描述的是( )A.子弹的飞行B.和谐号从深圳向广州飞驰C.人造卫星绕地球运动D.粒子接近光速的运动答案 D解析子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观、低速，经典力学能适用.而粒子接近光速的运动，不能适用于经典力学，故选D.1.(长度收缩效应)假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )A.这个人是一个矮胖子B.这个人是一个瘦高个子C.这个人矮但不胖D.这个人瘦但不高答案 D解析取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据长度收缩效应，人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选D.2.(时间延缓效应)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，科学无法解释答案 C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，人体新陈代谢越缓慢.3.(相对论效应)来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作μ子的次级宇宙射线，μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs，按常理，μ子不可能穿过高度大于100 km的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多μ子.则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命________(选填“大于”“等于”或“小于”)3.0 μs.如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度______(选填“大于”“等于”或“小于”) 100 km；如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速________c.(选填“大于”“等于”或“小于”)答案大于小于等于解析μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs，根据时间延缓效应知在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于3.0 μs；根据长度收缩效应得，如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度小于100 km；根据光速不变原理得，如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于c.4.(经典力学的成就与局限性)(多选)下列说法中正确的是( )A.经典力学是以牛顿的三大定律为基础的B.经典力学在任何情况下都适用C.当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了D.相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义答案AC解析牛顿运动定律是经典力学的基础，A正确；经典力学只适用于低速、宏观、弱引力场的范围，B错误，C正确；相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，D错误.5.(经典力学的适用范围)关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )A.相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论B.经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例C.经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动D.不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的答案 B解析相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误，B正确；经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，选项C、D错误.6.(经典力学的适用范围)(多选)下列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C.以接近光速飞行的μ子的运动D.地壳的变动答案ABD解析经典力学适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B、D正确；当物体运动的速率接近于光速时，经典力学就不适用了，故C错误.。

人教版高三物理选修3《时间和空间的相对性》说课稿一. 学科背景和教学目标1.1 学科背景《时间和空间的相对性》是高中物理选修3的一章内容，涉及到狭义相对论的基本原理和应用。

通过学习本章内容，学生将会深入了解时间和空间的相对性，并理解爱因斯坦的狭义相对论理论。

1.2 教学目标本节课的教学目标主要有： - 理解时间和空间的相对性；- 了解光的传播特性与相对性理论之间的关系； - 掌握相对论修正之后的时间和空间运动公式； - 能够运用狭义相对论解释实际问题。

二. 教学内容和教学步骤2.1 教学内容本节课主要包括以下内容： - 时间和空间的相对性的基本概念； - 光速不变原理和狭义相对论的基本假设； - 相对论修正之后的时间和空间运动公式； - 相对论的实际应用。

2.2 教学步骤本节课的教学步骤如下：步骤一：引入引入本节课的主题，告诉学生今天我们将学习时间和空间的相对性，探索光速不变原理和狭义相对论的基本原理。

步骤二：概念讲解通过举例和图示的方式，向学生解释时间和空间的相对性。

帮助学生理解相对性是如何改变我们对时间和空间的看法的。

步骤三：光速不变原理和狭义相对论介绍光速不变原理和狭义相对论的基本假设，并解释它们对时间和空间的影响。

可以通过实验和例子来加深学生的理解。

步骤四：时间和空间运动公式介绍相对论修正之后的时间和空间运动公式，并与经典力学中的公式进行对比。

通过计算题来巩固学生对公式的掌握。

步骤五：相对论的实际应用讲解相对论在现代科学中的实际应用，如卫星导航系统的原理和粒子加速器的工作原理等。

通过实例来展示相对论的价值和重要性。

步骤六：小结和总结对本节课的内容进行小结和总结，强调学生对时间和空间的理解是如何被相对性理论所改变的，并鼓励他们在日常生活中应用相对论的思维方式。

三. 教学方法和教学资源3.1 教学方法本节课将采用多种教学方法，包括讲解、示范、探究和讨论等。

通过学生参与互动，引导学生主动思考和发现问题，提高他们的学习兴趣和学习效果。