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高中物理选修3-4相对论知识点中学物理相对论学问点一、狭义相对论的基本假设;狭义相对论时空观与经典时空观的区分爱因斯坦狭义相对性原理的两个基本假设：⑴狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的。
⑴光速不变原理：在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的。
即光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
相对论的时空观：经典物理学的时空观(牛顿物理学的肯定时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是肯定的，空间与时间之间没有任何联系。
相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。
相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。
二、同时的相对性、长度的相对性、质能关系时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性：指两个事务，在一个惯性系中视察是同时的，但在另外一个惯性系中视察却不再是同时的。
2.长度的相对性：指相对于视察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。
而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。
长度收缩公式：3.时间间隔的相对性：指某两个事务在不同的惯性系中视察，它们发生的时间间隔是不同的。
中学物理选修3-4学问点1、机械振动：物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动，叫做机械振动。
机械振动产生的条件是：①回复力不为零;②阻力很小。
使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力，回复力属于效果力，在详细问题中要留意分析什么力供应了回复力。
2、简谐振动：在机械振动中最简洁的一种志向化的振动。
对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解：①物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。
②物体的振动参量，随时间按正弦或余弦规律改变的振动，叫做简谐振动。
3、描述振动的物理量探讨振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外，为适应振动特点还要引入一些新的物理量。
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.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.牛顿定律在非惯性系中不再成立D．牛顿定律在非惯性系中仍然成立2．下列关于经典力学的评价正确的是( )A．经典力学揭示了自然界的运动规律，是不可否定的B．经典力学的时空观符合我们周围的客观事实是完全正确的C.经典力学只适用于宏观低速现象D．经典力学既然有误，不能再用来解决我们日常生活的问题3.【判一判】(1)以牛顿运动定律为基础的经典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；只适用于宏观世界，不适用于微观世界.( )(2)相对论与量子力学的出现否定了经典力学理论.( )(3)伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳演绎法”是经典力学方法的典型.( )4.飞船在高空以0.1c的速度向目标飞行，在飞船上向目标方向发射一个光信号，则在地面的观察者看来光信号的速度是1.1c吗?【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面【课内探究案】探究一伽利略相对性原理问题1．如何理解经典相对性原理？问题2小船在平静的水面上静止，从桅杆上释放一小球，船上和岸上的人观测到小球都做自由落体运动，若小船在平静的水面上匀速航行，再从桅杆上释放小球，船上的人观测到小球仍做自由落体运动，落到小船静止时相同的落地点，而岸上的人则观察到小球做平抛运动，很显然这两个人观察到的运动现象不一样，那么小球在这两次下落中是否遵循同样的运动规律呢?【小结】1．经典力学的相对性原理力学规律在任何惯性参考系中都是相同的．2．绝对时空观认为：(1)同时性是绝对的，是不随参考系的变化而变化的．(2)某事件经历的时间是不会因参考系不同而不同，即时间是绝对的．(3)空间也是绝对的，与物体的运动无关，与观测者是否运动也无关．(4)宇宙中存在一个绝对静止的惯性参考系．(5)两个观察者分别在不同的惯性系中，观察同一事物的结果时，可以通过伽利略变换将他们的观察结果联系起来．3．经典的相对性原理在电磁学领域里遭遇到了困惑，绝对时空观遭遇了著名的麦克尔逊一莫雷实验“零结果”事实的严峻挑战．探究二如何理解经典时空观问题1)经典力学理论对时间和空间的认识问题2经典时空观的意义探究三伽利略速度变换如图6-1-19课本）在一节相对地面以速率u开行的车厢内，小丽相当于车厢的速率v′向前急跑时，她对地面的速率v是多少？如果她向后跑时，相对地面的速率v又是多少？例1如图所示，在列车车厢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的观察者看到小球的速度大小分别是多少?方法一：应用牛顿定律和运动学公式方法二：根据速度合成法则【规律总结】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．探究四狭义相对论的两个基本假设问题1.在经典力学中如果某一惯性系如果存在一个特殊的参考系O，光对这个参考系的速度是c，另一个参考系O′以速度v沿光传播的方向相对参考系O运动，那么在O′中观测到的光速就应该是c-v吗？，如果参考系O′逆着光的传播方向运动，在参考系O′中观测到的光速就应该是c+v？.问题2狭义相对论的两个假设这两个假设是麦克尔逊的直接结论，但由于是有限的几次实验的结论还要大量实验来证明．还要经过逻辑推理的大量推论来验证才能成为真正的原理．问题3.(1)如图所示，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，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，人看到的光速又是多少?【规律总结】光速在任何惯性参考系中的速度是不变的，对于高速物体，伽利略速度变换公式不再适用．☆探究五．总结提高问题1.惯性系和非惯性系的区别问题2.两个相对性原理的区别【本堂检测】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．其中哪些说法是正确的（)．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2．一艘轮船在静水中的航行速度为30 km／h．如果在长江中航行，江水的流速为4 km ／h。
《牛顿力学中运动的相对性》知识清单一、牛顿力学的基本概念在深入探讨运动的相对性之前，我们先来了解一下牛顿力学中的一些基础概念。
牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
这一定律为我们理解物体运动的本质提供了重要的基础。
牛顿第二定律则表明，物体的加速度与作用在它上面的合力成正比，与物体的质量成反比。
用公式表示就是 F ＝ ma ，其中 F 是合力， m是质量， a 是加速度。
牛顿第三定律指出，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。
二、什么是运动的相对性运动的相对性，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。
举个例子，当我们坐在一辆行驶的汽车中，如果以车外的道路和建筑物为参考系，我们是在运动的；但如果以车内的座椅等为参考系，我们则是静止的。
这就表明，运动不是绝对的，而是相对的。
同一物体在不同的参考系中，其运动状态可能完全不同。
三、参考系的选择在牛顿力学中，参考系的选择是非常关键的。
我们可以选择地面作为参考系来研究物体的运动，这是我们日常生活中最常用的参考系。
但在某些情况下，为了方便研究问题，我们也会选择其他的参考系。
比如，研究天体的运动时，可能会选择太阳作为参考系；研究飞机的飞行时，可能会选择地球的自转轴作为参考系。
不同的参考系会导致对物体运动的描述和分析产生差异。
因此，在具体问题中，需要根据实际情况合理地选择参考系。
四、相对速度当涉及到多个物体在不同参考系中的运动时，相对速度的概念就显得尤为重要。
假设物体 A 在参考系 S1 中的速度为 v1 ，物体 B 在参考系 S2 中的速度为 v2 ，那么物体 A 相对于物体 B 的速度 vAB 就等于 v1 v2 。
例如，一辆汽车以 60 千米/小时的速度向东行驶，另一辆汽车以 80 千米/小时的速度向东行驶，那么后车相对于前车的速度就是 20 千米/小时。
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3 时间、长度的相对性[学习目标] 1.了解牛顿力学中运动的相对性.2.了解伽利略相对性原理及其速度变换公式.3.了解狭义相对论的两个基本假设.4.了解狭义相对论的几个主要结论.5.了解经典时空观与相对论时空观的重要区别.一、牛顿力学中运动的相对性1.伽利略相对性原理：在任何惯性参考系中，力学的规律都是一样的.2.经典时空观经典时空观认为时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，时间和空间是相互独立、互不相关的.3.伽利略速度变换公式若车厢相对地面以u向前行驶，车厢内人相对车厢以速率v′向前跑，则人对地面的速率为v＝u＋v′；若人向车后跑，相对地面的速率为v＝u－v′.二、狭义相对论的两个基本假设1.爱因斯坦相对性原理对不同的惯性系，物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的.2.光速不变原理光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是相同的.三、时间、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.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τ＝τ01－u2 c2，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.3.长度的相对性(动棒缩短效应)(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“动棒缩短”：狭义相对论中的长度公式：l＝l01－u2c2，但垂直于杆的运动方向上，杆的长度不变.4.相对论时空观时间和空间的量度与物体的运动有关，是相对的.[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，这是经典物理学的观点.( √)(2)一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0.( ×)(3)“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化.( ×)(4)高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了.( √)一、伽利略相对性原理与狭义相对论[导学探究] (1)如图1所示，小球相对于参考系O以速度v0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)分别为v0、v0－v、v0＋v(2)人观察到的光速都是c[知识深化]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系，相对于地面做变速运动的物体都是非惯性系.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.例1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.狭义相对论在任何情况下都适用答案 D解析根据狭义相对论的基本假设可知，选项A、B正确；狭义相对论只涉及惯性参考系，不涉及非惯性参考系，选项D错误，C正确.例2如图3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3答案 D解析根据爱因斯坦狭义相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，所以壮壮观测到该光束的传播速度为c，所以A、B、C错误.1.各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们遵循的物理规律是相同的.2.光速不变原理强调真空中的光速恒定不变，与光源、观察者间的相对运动没有关系.二、时间和长度的相对性[导学探究] 如图4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4(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，他认为列车长 (3)不是t ，他认为这个时间比t 长例3 假设地面上长100km 的直铁路上空有一火箭沿铁路方向以30km/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 100km 80km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－(uc )2代入相应的数据解得：l ＝100×1－0.62km ＝80 km.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4 π＋介子是一种不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s.(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)4.3×10－8s (2)10.32m解析 (1)π＋介子在实验室中的寿命为 τ＝τ01－(u c)2＝2.6×10－81－0.82 s ≈4.3×10－8 s. (2)该粒子在衰变前运动的距离为x ＝u Δt ＝0.8×3×108×4.3×10－8m ＝10.32 m.1.(伽利略相对性原理)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答案 D解析 在所有惯性系中，一切力学规律都是等价的，故D 正确，C 错误；经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似，所以经典物理规律只适用于低速运动的物体，而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况，故A 、B 错误.2.(狭义相对论)(多选)下面说法正确的是( )A.在以11000c 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11000c 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11000c 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11000c 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.3.(空间的相对性)惯性系S 中有一边长为l 的正方形(如图5所示).从相对S 系沿x 轴方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是( )图5答案 C解析 从相对S 系沿x 轴方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察S 中的正方形，根据相对论效应可知，沿x 轴方向正方形边长缩短，而沿y 轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形，故C 正确，A 、B 、D 错误.4.(时间的相对性)如图6所示，A 、B 、C 是三个完全相同的时钟，A 放在地面上，B 、C 分别放在以速度v B 和v C 朝同一方向飞行的两枚火箭上，且v B ＜v C .地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？图6答案 火箭C 上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快解析 根据公式τ＝τ01－⎝ ⎛⎭⎪⎫u c 2可知，相对于观察者的速度u 越大，其上的时间进程越慢，地面上的观察者认为C 钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大；由τ＝τ01－(u c )2知τ0<τ，故地面上的时钟走得最快.一、选择题考点一 伽利略相对性原理与狭义相对论1.(多选)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.在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否在匀速运动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在匀速运动答案 AC2.经典力学规律不适用于( )A.子弹的飞行B.飞船绕地球的运行C.列车的运行D.粒子的接近光速的运动答案 D解析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、列车的运行，经典力学均能适用，故A、B、C错误；粒子的接近光速的运动，对于微观高速的情形经典力学不适用，故D正确.3.(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也是惯性参考系答案ACD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定律都是相同的.4.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(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答案 D解析狭义相对论认为：物体所具有的一些物理量可能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.光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，光速都是相同的.即光在真空中沿任何方向的传播速度都是相同的.考点二时间和空间的相对性5.如图1所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′.则S和S′的大小关系是( )图1A.S >S ′B.S ＝S ′C.S <S ′D.无法判断 答案 A解析 观察者B 以0.8倍光速平行y 轴正方向运动，根据尺缩效应可知，B 观察到的钟沿y 轴方向的直径将减小，而沿z 轴方向的直径不变，钟的面积将比静止的观察者看到的面积要小，即S 大于S ′，故选A.6.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，根据尺缩效应，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.7.(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10km/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10km/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 、B 错误；由l ＝l 01－(uc )2可知两处的人都感觉l ＜l 0，所以C 正确；由尺缩效应和时间延缓效应公式可知，当u 远小于c 时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以D 正确.8.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τ＝τ01－(u c )2可知，C 时钟走时最慢，A 时钟走时最快，故选项C 正确.9.如图3，假设一根10m 长的梭镖以光速穿过一根10m 长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的.以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是( )图3A.梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B.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.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.所有这些都与观察者的运动情况有关答案 D解析 如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部.然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子，故D 正确，A 、B 、C 错误.二、非选择题10.(时间和空间的相对性)甲、乙两人站在地面上时身高都是L 0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c 和0.8c (c 为光速)的飞船同向运动，如图4所示.此时乙观察到甲的身高L ________L 0；若甲向乙挥手，动作时间为t 0，乙观察到甲动作时间为t 1，则t 1________t 0(均选填“＞”“＝”或“＜”).图4答案＝＞解析在垂直于运动方向上长度不变，则有L＝L0；根据狭义相对论的时间延缓效应可知，乙观察到甲的动作时间变长，即t1＞t0.。
第1讲牛顿力学中运动的相对性第2讲狭义相对论的两个基本假设第3讲时间、长度的相对性[目标定位] 1.了解牛顿力学中运动的相对性.2.了解伽利略相对性原理及其速度变换公式.3.了解狭义相对论的两个基本假设.4.了解狭义相对论的几个主要结论.5.了解经典时空观与相对论时空观的重要区别．一、牛顿力学中运动的相对性1．伽利略相对性原理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(1)时间：反映物质运动过程的长短、久暂，常用年、月、日、时、分、秒等作为量度单位．(2)空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的距离等，常用光年、千米、米、毫米、微米、纳米等作为量度单位．(3)时间和空间是相互独立、互不相关的．3．伽利略速度变换公式若车厢相对地面以u向前行驶，车厢内人相对车厢以速率v′向前跑，则人对地面的速率为v＝u＋v′；若人向车后跑时，相对地面的速率为v＝u－v′.二、狭义相对论的两个基本假设1．爱因斯坦相对性原理对不同的惯性系，物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的．2．光速不变原理光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是相同的．三、时间、长度的相对性1．同时的相对性(1)经典物理学认为：时间的测量与参考系无关，即时间测量是绝对的．(2)狭义相对论的时空观认为：在一个参考系中同时发生的两件事，在另一参考系中不同时发生，这就是同时的相对性．2．运动时钟的变慢(1)定量计算设与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为τ0，与事件发生者相对运动的观察者测得两事件发生的时间间隔为τ，则ττ0，u是相对运动的观察者的速率．(2)定性描述同样的两件事，在它们发生于同一地点的参考系内所经历的时间最短；在其他参考系内观测，这段时间要长些．这一现象称为时间的相对性，也称为“动钟变慢”．3．长度的相对性(1)定量计算如果与棒相对静止的人认为棒长为l0，以速率u与棒相对运动的人认为棒长为l，则l(2)定性描述一根棒在运动时的长度总要比它静止时的长度小( 1－u2c2＜1)．这一现象称为相对论长度收缩或洛伦兹收缩，也常通俗地称为“动棒缩短”．4．相对论时空观(1)时间和空间的量度都与物体的运动有关，是相对的．运动棒的长度的测量建立在必须同时进行观测的基础上，说明时间和空间的量度又是相互紧密联系的．(2)经典时空观是相对论时空观的特殊表现.一、对狭义相对论的理解1．各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们遵从的物理规律是相同的．2．光速不变原理强调真空中的光速不变，与光源、观察者间的相对运动没有关系．例1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。
