[K12配套]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。
2017-2018学年高一下学期期末联考物理试卷 含答案
2017-2018学年第二学期期末教学质量检测高一物理测试时间：90分钟满分：100分第Ⅰ部分选择题（共56分）一、单项选择题(12个小题，每小题3分，共36分；在每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项，选对的得3分，选错或不答的得0分)1. 下列说法符合物理学史实的是A．卡文迪许发现了行星的运动规律 B．开普勒发现了万有引力定律C．牛顿发现了万有引力定律 D．牛顿发现了海王星和冥王星2．一质点(用字母O表示)的初速度v0与所受合外力的方向如图所示，质点的运动轨迹用虚线表示，则所画质点的运动轨迹中可能正确的是3. 如图所示是自行车的轮盘与车轴上的飞轮之间的链条传动装置， P是轮盘边缘上的一个点，Q是飞轮边缘上的一个点．关于P、Q两点运动情况，下列说法正确的是A．角速度大小相等 B．周期相同C．线速度大小相等 D．加速度大小相等4. 两个质量均匀的球体相距较远的距离r，它们之间的万有引力为10-8N．若它们的质量、距离都增加为原来的2倍，则它们间的万有引力为A．4×10-8N B．10-8N C．2×10-8N D．10-4N5. 下列有关功率的说法，正确的是A. 做功越多，功率越大B. 由P = W/t 知P与t成反比C. 功率越大，做功越快D. 完成相同的功，所花时间越长，则功率越大6．在下列实例中(不计空气阻力)机械能守恒的是A．物体做平抛运动B．物体沿斜面匀速下滑C．拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升D．物体在粗糙水平面减速滑行7．如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B. 人在最高点时对座位一定不可能产生压力C．人在最低点时对座位的压力等于mgD．人在最低点时对座位的压力大于mg8. 转笔包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的角速度越大B．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的线速度越大C．笔杆做圆周运动的向心力是由万有引力提供的D．若该同学使用中性笔，墨汁可能会因笔快速的转动做离心运动被甩出9．关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是A．其轨道平面不一定与赤道平面重合B．它的运行速度小于7.9 km/sC．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播D．已知其质量是1.24吨，若将其质量增为2.84 吨，则同步轨道半径变为原来的2倍10. 在同一高度将质量相等的三个小球以大小相同的速度分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力．从抛出到落地过程中，三球A．运动时间相同 B．落地时的动能相同C．重力的平均功率相同 D．同落地时的速度相同11．如图所示，在一张白纸上放置一根直尺，沿直尺的边缘放置一块直角三角板。
[配套K12]2017-2018学年高中英语 unit 2 Growing pains课时跟踪练(二
![[配套K12]2017-2018学年高中英语 unit 2 Growing pains课时跟踪练(二](https://img.taocdn.com/s3/m/1a621dee80eb6294dd886ca8.png)
课时跟踪练(二) Welcome to the unit & Reading—Languagepoints一、全练语言点，基稳才能楼高Ⅰ.单词拼写1．It upset (使不高兴) him that he didn’t know what the fact was.2．When the boat sank (下沉) they had to swim for it.3．There is no man that has not his own faults (过错)．4．They were frightened to hear the frightening (令人害怕的) sound.5．Call the police in the event of an emergency (紧急情况).6．There may be a physical explanation (解释) for these strange happenings.7．I think they played well and deserved (应得) the victory.8．They are extremely gentle and friendly and very tolerant (容忍的) of children.9．After three days without food, the men were close to starvation (饿死)．10．I’m afraid we can’t come, but thank for the invitation anyhow (尽管如此)．Ⅱ.单句改错1．I couldn’t do my homework with all that noise goes on outside.goes→going 2．I can’t wait to reading the new book at the weekend.reading→read3．I must have my homework finish first before going out to play.finish→finished 4．It is bad manners to be rude on people. on→to5．She was frightening that the plane would crash.frightening→frightened6.Passengers supposed to buy tickets, but many don’t.supposed前加are7．Let us rise as one man in the defence of our motherland.去掉the8．The boats with the fishers in the harbour make a beautiful scenery.scenery→scene9．I stopped the car but left the motor run.run→running10．Don’t forget to have Mr Brown to come to the party.去掉come前的toⅢ.完成句子1．Now_that (既然) we know each other a little better, we get along well.2．If you have any problems, you can turn_to_your_teacher_for_help (向你的老师求助)．3．The children came running towards us with_some_flowers_in_their_hands (他们手里拿着一些花)．4．As a mother, you are_supposed_to_take_good_care_of (应该好好地照顾) your children.5．With the Spring Festival approaching, most Chinese people can’t wait to go home (迫不及待地回家)．Ⅳ.课文语法填空Daniel and his little brother were in charge 1.of the house and the dog Spot 2.while their parents were on vacation. 3.Unfortunately (fortunate), Spot was ill, so they had to use the cash their parents left them to take 4.it to the clinic, 5.which made them have no time to clean the house. When their parents returned home, and found the room was in 6.a mess, 7.with garbage all over the place, they shouted at Daniel angrily, which made Daniel angry. He ran into his bedroom and 8.shut (shut) the door behind him. His father was very angry, 9.thinking (think) Daniel was rude to them, and wouldn’t be 10.tolerant (tolerate) of his bad behaviour.Ⅴ.串点成篇微表达现在大多数父母对孩子太严厉(be hard on)，所以他们常对孩子所做的每件事都很挑剔(find fault with)。
高中物理 15.1 相对论的诞生 时间和空间的相对性课件
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二预课对、习堂点时导讲练间学义习和空间的相对性
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
相对事件发生地或物体静 相对事件发生地或物体
止的参考系中观察
运动的参考系中观察
同时的相对性 事件同时但不同地点发生 事件不同时发生
两事件发生的时间间隔
时间间隔的相 两个事件发生的时间间隔 变大，Δt＝
Δτ
对性 为Δτ
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预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
4.相对论时空观 (1)经典时空观：空间和时间是脱离物质存在的，是 绝对 的，空间和时 间之间也是 没有联系的. (2)相对论时空观：空间和时间与物质的 运动状态有关.
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
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预课对习堂点导讲练学义习
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
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预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
3.时间间隔的相对性 (1)经典物理学认为：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.
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
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预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
2.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间和空间的相对性
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预课对习堂点导讲练学义习
二、时间和空间的相对性
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
(2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中 观察，它们的时间间隔是 不同 的. 设Δτ表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的两事件的时 间间隔，Δt表示相对事件发生地以v高速运动的参考系中观
高中物理 第十五章 1 相对论的诞生 2 时间和空间的相对性教材梳理教案 新人教版选修34
1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性疱丁巧解牛知识·巧学一、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.伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系中都是相同的.二、相对性原理与电磁规律1.经典力学遇到的困难在经典力学中如果某一惯性系相对另一惯性系的速度为v ，在此惯性系中有一物体速度为c ，那么，此物体相对于另一惯性系的速度是c+v 吗？根据经典力学理论是肯定的，但是这种答案被迈克尔逊的实验否定了.迈克尔逊实验证明了光速是不变的.这和传统的速度合成法是矛盾的.2.迈克尔逊—莫雷实验的结论光的传播速度与参考系（地球）运动的方向和大小无关.三、狭义相对论的两个基本假设1.爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的. 辨析比较 两个相对性原理的区别对于伽利略的相对性原理来说，参考系中的坐标单位与参考系的运动无关；参考系中的时间与参考系的运动无关.其速度合成规律应满足v=v′+u.v′是某个惯性系相对另一个惯性系的速度，u 是物体相对某个惯性系的速度，那么，物体相对另一个惯性系的速度为v=v′+u.以此类推，若u 是光速c ，则在某个惯性系的光速相对于另一个惯性系的速度为v=v′+c .那么，光速是可以变大或变小的（在真空中）.对于狭义相对论的相对性原理来说，力学规律对惯性系来说都是相同的，但是光速是不变的.由于光速是不变的，造成了与经典理论一些不同的结论.这些结论在低速的世界里不易搞清，但从天体的物理现象中却得到了证实.2.光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都相同.深化升华 还要大量的实验来证明，还要经过逻辑推理的大量结论来验证才能成为真正的原理.四、“同时”的相对性由于光速不变，即光速在任何惯性系中都是相同的，那么当另一惯性系的速度能够和光速相比时，同时性就是相对的，即在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一惯性系中就不一定是同时发生的.深化升华 光速不变原理是判断同时相对性的主要依据.可以通过判断某一事件从发生到接收地点所经过的路程来判断接收时间的先后.五、长度的相对性如果在匀速直线运动的火车上沿着运动的方向放着一根木杆，坐在火车上的人测得的木杆头尾坐标之差是木杆的长，但地面上的人则认为他不是同时测得木杆头尾的坐标，因为由于车在运动、杆在运动，他们的同时有相对性，同样，地面上的人认为是同时测量的，火车上的人认为是不同时的，经过严格的推导可得l=l′2)(1c v ，其中l′为车上人测得的长度，l 为地面上的人测得的长度，由于1-(cv )2＜1，所以l ＜l′.其意义是：相对地面以速度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，但是高度却没有什么变化.对于车上的人来说，车上一切和往常一样，只是地面上的物体和距离都变窄了、变短了.学法一得 由于两个参考系相对速度很大，从一个参考系看另一个参考系里的长度，而且是顺着速度方向的长度会变短，这也是严格推算出来的.这可以从两列车高速对开时笛声频率发生变化受到启发，也可以从速度较快的汽车上看到外面的树木感到似乎有某种变化等，可以理解长度变短.误区提示 虽然观测结果不同，物体本身并未收缩，长度收缩效应是一种观测结果.在垂直于速度方向的长度基本不变，这一点在学习时要注意.六、时间间隔的相对性在一匀速前进的车厢顶上有一平面镜，正下方有一光源（闪光源），车顶到光源距离为h ，对火车上的人来说，光从光源经平面镜回到光源所经过的时间为Δt′=ch 2.对于地面上的人看到的光通过的路程为(2v t •∆)2=(2t c ∆•)2-h 2可得Δt=2)(1'cv t -∆，可知Δt＞Δt′.上面的式子具有普遍意义，当从地面观察以速度v 前进的火车时，车上的时间进程变慢了，不仅时间变慢了，物理、化学过程和生命的过程都变慢了.但车上的人都没有这种感觉，他们反而认为地面上的时间进程变慢了.深化升华 时间进程对于同一个参考系（惯性系）是没有变化的，而从另一个参考系来看这个参考系才会有变化.时间进程要能感觉出来必须是两个参考系的相对速度很大，大到能和光速相比.这时在光传播的很短的时间内，相对位移就很大.时间进程变慢在低速世界只能从推算中得知，需要从科技实验中找例证.由于运动是相对的，故在某一个参考系中观察另一个不同参考系里发生的物理事件时，总有时间延缓效应.牛顿的绝对时空观是相对论时空观在低速情况下的近似.七、时空相对性的验证μ子的寿命不长，只有3.0 μs，其速度为0.99 c ，在100 km 的高空，其运动距离只有890 m ，要到达地面是不可能的，但实际上从地面是可以测到的.原因是它的速度很大，达到0.99 c ，这时大气层的厚度不再是100 km ，而是很短的，这样在3.0 μs 的时间内可以到达地面，从而证明了相对论时空观的正确性.八、相对论的时空观时间和空间不能脱离物质和物质的运动状态.时间变慢，空间的长度会变短，这都与物质的运动速度有关.深化升华 在速度较低的时候，长度、时间是感觉不出变化的，所以容易理解为长度、时间与物质之间没有什么关系，尤其是时间会认为是流逝的均匀的坐标.当速度很大时，长度和时间都跟着变化了，这时对宇宙的看法也必然要变化，长度和时间与物质是紧密相关的，长度和时间是不能离开物质而独立存在的.典题·热题知识点一 经典力学的相对性原理例1如图15-1-2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上的观察者看到小球的速度分别是多少？图15-1-2解析：利用经典力学的相对性原理进行计算.答案：对车上的观察者：物体的初速度v 0=0,加速度a=m F =1 m/s 2,10 s 时速度v 1=at=10 m/s. 对地面上的观察者：物体初速度v 0=20 m/s加速度相同a=mF =1 m/s 2 10 s 末速度v 2=v 0 +at=30 m/s.方法归纳 在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个是10 m/s ，另一个是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.知识点二 光速不变原理例2考虑以下几个问题：（1）如图15-1-3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？图15-1-3解析：根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c ，第二种情况应是c+v ，第三种情况应是（c-v ）.而根据狭义相对理论，光速是不变的，都应是c.答案：三种情况都是c.知识点三 时间空间的相对性例3地面上A 、B 两个事件同时发生.对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说（如图15-1-4所示），哪个事件先发生？图15-1-4解析：可以设想，在事件A 发生时A 处发出一个闪光.事件B 发生时B 处发生一个闪光.“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB 的中点，这在不同参考系中看都是一样的.“相遇在中点”这个现象在地面系中很容易解释.火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭的方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离，因此闪光B 传播的距离比闪光A 长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B 发出得早一些.答案：B 事件先发生巧解提示 根据运动的相对性，可以认为火箭不动，地面系向火箭运动.设A 、B 发出闪光，由于地面系中的观察者随地面一起运动，在运动的地面系中观察到A 、B 同时发光，说明观察者位置离B 近些.由于光速是不变的，对火箭上飞行的人来说，应当先接收到B 处闪光，即B 事件先发生.例4一支静止时长30 m 的火箭以3 km/s 的速度从观察者的身边掠过.观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的速度为光的二分之一呢？ 解析：根据长度的相对性，利用公式l=l′2)(1c v -可得.答案：火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上测得的火箭与静止时相同，为l′=30 m.如果火箭的速度为v=3×103 m/s ，地面观察者测得的火箭长l 为 l=l′2)(1c v -=30×283)103103(1⨯⨯- m=30×10101-- m. 如果火箭的速度为v=c/2，地面观察者测得的火箭长l 为 l=l′2)(1c v-=30×2)2/(1cc - m≈26 m. 误区警示 当相对运动速度很小时，相对性效应很微弱，因此在低速运动中牛顿运动定律仍然成立，牛顿运动定律仍是解题的主要依据.全盘否定经典力学的做法是错误的.例5π+介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.6×10-8 s （在它自己参考系中测得）（1）如果此粒子相对于实验室以0.8 c 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）π+介子在衰变前运动了多长距离？解析：Δt′是π+介子在自己参考系中的寿命，在实验中的寿命用Δt=2)(1'c v t -∆来求，衰变前运动的距离可用s=v·Δt 来求得.答案：π+在实验室中的寿命为Δt=282)8.0(1106.2)(1'-⨯=-∆-c v t s=4.3×10-8 s. 该粒子在衰变前，运动的距离s=vΔt=0.8×4.3×10-8×3×108 m=10.32 m方法归纳 π+介子的寿命很短，我们可以通过增大其相对速度的方法“延长”其寿命，以便于观测和研究.例6A 、B 、C 是三个完全相同的时钟，A 放在地面上，B 、C 分别放在两个火箭上，以速度v B 和v C 朝同一方向飞行，v B ＜v C ，地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？ 解析：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.根据公式Δt=2)(1'c v t -∆可知，相对于观察者的速度v 越大，其上的时间进程越慢.地面钟v=0，它记录的两事件的时间间隔最大，即地面钟走得最快.答案：地面上的观察者认为C 钟走得最慢，地面钟走得最快.方法归纳 时间间隔具有相对性，对于不同的参考系，时间间隔是不相同的.例7一飞船以u=9×103 m/s 的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5 s ，用地面上的钟测量经过了多长时间？解析：利用时间间隔的相对性计算.答案：此问题就是在不同参考系中测量时间的问题.u=9×103 m/sΔt′=5 s由时间膨胀效应Δt=221'c ut -∆≈5.000 000 002 s.方法归纳 由此可见，即使在这么高的速度下，时间膨胀还是非常微弱的，所以在一般的速度下，可完全不考虑相对论效应，使用牛顿力学处理.问题·探究交流讨论探究问题 如何理解钟慢效应和尺缩效应？探究过程:刘小露：有一宇宙火箭相对于地球飞行，在地球上的观察者将看到火箭上的物体长度缩短，时钟变慢.张海：火箭上的观察者看到地球上的物体将比火箭上同类物体更长，时间更短.王小刚：根据相对性原理，运动的描述只有相对意义，因此，长度的缩短，时钟的变慢都是相对的，而不是绝对的.在火箭上观察，地球也以同样大的速率向相反方向运动，因此，观察者看到地球上的物体，同样是长度缩短，时钟变慢.李兵：按这样推理，一对孪生兄弟，一个在地球上，一个在高速运动的火箭上，地球上人看到火箭上的人时钟延缓，新陈代谢变缓，若干年后，应当火箭上的人显得年轻.同样，在火箭上的人看地球上的人，也应当显得年轻.其真实情况应如何？王丹丹：根据l=l 02)(1c v -可以看出：v 越大，l 越短，长度收缩效应越明显；当v<<c ，l≈l 0，这时又回到了经典时空观；空间的量度与参考系无关.这也说明，牛顿的绝对时空观是相对论时空观在低速情形下的近似.探究结论:时钟变慢效应和尺缩效应是相对的，只是观察的结果.实际上，对于观察者本人来说，钟慢效应没有实际意义.相对本人所处的惯性系而言，相对速度始终为零，其新陈代谢快慢和时间的长短是不会变化的.思维发散探究问题 根据本节的学习，认识正确的时空观？探究过程:观点一：什么是时间？什么是空间？时间和空间有什么性质？经典物理学对这些问题并没有正面回答.但是从它对问题的处理上，我们体会到，经典物理学认为空间好像一个大盒子（一个没有边界的盒子），它是物质运动的场所.至于某一时刻在某一空间区域是否有物质存在，物质在做什么样的运动，这些对于空间本身没有影响，就像盒子里是否装了东西对于盒子的性质没有影响一样，时间与此相似，它在一分一秒地流逝，与物质的运动无关.换句话说，经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时间之间也是没有联系的.观点二：相对论则认为有物质才有空间和时间，空间和时间与物质的运动状态有关.在一个确定的参考系中观察，运动物体的长度（空间距离）和它物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关.观点三：我们生活在低速运动的世界里，因此自然而然地接受了经典的时空观.使用经典的时空观，处理低速问题是正确的，没有必要有意识地考虑空间和时间的性质.但在处理高速问题时，新的实验事实与传统观念不一致时，我们必须摒弃经典的时空观，应用相对论的时空观来处理和认识我们周围的世界.探究结论:经典的时空观是相对论时空观在低速情况下的近似.。
[K12学习]2017_2018学年高中物理课时跟踪检测十八高速世界鲁科版必修2
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课时跟踪检测（十八）高速世界1．(多选)下列说法中正确的是( )A．光速在任何介质中均为cB．光速在任何惯性参考系中均为cC．在真空中，光速在任何惯性参考系中均为cD．所有物理规律在任何惯性参考系中均具有相同的形式解析：选CD 由狭义相对论的两个基本原理可知选项C、D正确。
2．(多选)下列说法正确的是( )A．由时间延缓效应可知，固有时间最短B．由长度收缩效应可知，静止长度最长C．由质速关系可知，静止质量最大D．加速场和引力场是等效的解析：选ABD 由狭义相对论的时间延缓效应可知固有时间最短，选项A正确；由长度收缩效应可知静止长度最长，选项B正确；由质速关系可知静止质量最小，选项C错误；由广义相对论可知，加速场和引力场是等效的，选项D正确。
3．(多选)根据绝对时空观的观点，下列说法中正确的是( )A．时间和空间是相互联系和影响的B．某事件的发生对任何参考系都是同时的C．在任何参考系中测量的时间间隔和空间距离都是相同的D．物体的质量对不同的参考系是不同的解析：选BC 经典时空观认为时间和空间互不关联，故选项A错误；经典时空观认为物体的质量是永恒不变的，与参考系选择无关，选项D错误。
4.地面上A、B两个事件同时发生，对于坐在高速运动的火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图1所示)，哪个事件先发生( )图1A．A事件先发生B．B事件先发生C．两个事件同时发生D．可能是A事件先发生，也可能是B事件先发生解析：选B 可以设想，在事件A发生时，A处发出一个闪光，在事件B发生时，B处发出一个闪光，两闪光相遇作为一个事件，发生在线段AB的中点，这在不同的参考系中看都是一样的。
这个现象在地面参考系中很容易解释，两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度又一样，当然在线段的中点相遇。
火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭的方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离，因此闪光B 传播的距离比闪光A 长些，既然两个闪光的传播速度相同，一定是闪光B 发出得早一些，所以B 事件先发生，选项B 正确。
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 含解析
第1、2节相对论的诞生__时间和空间的相对性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”。
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: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。
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.。
相对论的诞生 时间和空间的相对性 作业(含解析) (1)
2017-2018学年度人教版选修3-4� 15.1相对论的诞生�作业1．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是( )A. 运动中的物体，其质量无法测量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. 物体质量并不随速度变化而变化2．经典力学不适用下列哪些运动（）A. 火箭的发射B. 微观粒子的波动性C. 宇宙飞船绕地球的运动D. “勇气号宇宙探测器”3．下列说法中正确的是（）A. 经典力学可以解决自然界中所有的问题B. 相对论与量子力学否定了经典力学理论C. 发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船服从经典力学规律D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变4．下列说法正确的是（）A. 变化的磁场周围一定产生变化的电场B. 在电磁波谱中由于y射线的贯穿能力极强，所以在医学上可用来透视人体C. 爱因斯坦相对论认为，物体的质量随物体速度的增加而增大D. 光在真空中的运动速度在不同的惯性系中测得的数值是不同的5．下列说法正确的是A. 不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的B. 当物体运动速度很大(接近光速)时，经典力学理论所得的结果与实际结果之间出现了较大的偏差C. 在经典力学中，物体的质量是不变的，在狹义相对论中，物体的质量随物体速度增大而减小D. 牛顿的引力理论不能用于中子星表面6．下列说法正确的是A. 波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化B. 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同C. 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D. 变化的电场可能产生变化的磁场7．下面的说法正确的是（）A. 电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关B. 刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高C. 根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的D. 利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离8．下列说法正确的是（）A. 哥白尼提出了“地心说”，牛顿总结出了万有引力定律B. 经典力学适用于宏观世界高速运动，量子力学适用于微观世界低速运动C. 在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速度的增大而增大D. 万有引力定律不适用于强引力作用9．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．A. 该光相对小行星的速度为c＋uB. 该光相对小行星的速度为cC. 地球上接收到的小行星所发光的频率大于νD. 地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν10．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．A. 该光相对小行星的速度为c＋uB. 该光相对小行星的速度为cC. 地球上接收到的小行星所发光的频率大于νD. 地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν11．如果观察者测出一个高速运动的电子质量为2m0，问电子速度为多大？(m0为电子的静止质量)12．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？13．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？14．在粒子对撞机中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的0.5倍.试求此时电子的质量变为静止时的多少倍?15．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响.1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功．在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？16．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)参考答案1．B【解析】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误。
(山东省专用)2018-2019学年高中物理 第十五章 相对论简介 课时跟踪检测(六)相对论的诞
课时跟踪检测（六）相对论的诞生 时间和空间的相对性1．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，光速都是一样的解析：选D 相对性原理简单而自然，但在电磁学的领域里，涉及到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，故选项B 、C 错误，D 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．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A 、B 和C 。
【推荐K12】2017_2018学年高中物理课时跟踪检测十八相对论的速度变换公式质能关系教科版选修3_4
课时跟踪检测(十八) 相对论的速度变换公式质能关系1．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程。
下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( )A．若物体能量增大，则它的质量增大B．若物体能量增大，则它的质量减小C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量D．若核反应过程质量增大，则会放出能量2．对相对论的基本认识，下列说法正确的是( )A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了3．在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的是( ) A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车速度之和B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车速度之和C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速4．下列关于爱因斯坦质能关系式的说法中，正确的是( )A．只有运动物体才具有能量，静止物体没有质能B．一定的质量总是和一定的能量相对应C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能D．由ΔE＝Δmc2知质量与能量可以相互转化5．如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，宇航员是否可以根据下述变化发觉自己在运动( )A．他的质量在减少B．他的心脏跳动在慢下来C．他永远不能由自身的变化知道自己是否在运动D．他在变大6．一个物体静止时质量为m0，能量为E0，速度为v时，质量为m，能量为E，动能为E k，下列说法正确的是( )A．物体速度为v时能量E＝mc2B．物体速度为v时动能E k＝12 mc2C ．物体速度为v 时的动能E k ＝12mv 2 D ．物体速度为v 时的动能E k ＝(m －m 0)c 27．已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026 J ，则太阳的质量每秒钟约减少多少t 。
[推荐学习]2017_2018学年高中物理课时跟踪检测十六广义相对论初步探索宇宙鲁科版选修3_4
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课时跟踪检测(十六) 广义相对论初步探索宇宙(时间：30分钟满分：50分)一、选择题(共6小题，每小题5分，共30分，每小题只有一个选项正确。
)1．下列说法中正确的是( )①在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理②在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系③一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理④一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理A．①③B．②③C．②④ D．①④2．对大爆炸理论提供支持的事实是( )A．水星近日点的进动B．光线在引力场中的弯曲C．哈勃发现，遥远恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长变长D．长度缩短效应3．人类最早对宇宙的认识学说是( )A．地心说 B．日心说C．大爆炸学说 D．以上说法都不正确4．大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸。
除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。
上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀。
面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀，如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系，大致是图1中的哪个图像( )图15．矮星表面原子发光的波长与同种原子在地球上发光的波长相比，下列说法正确的是( ) A．矮星表面的原子发光波长较长B．地球表面的原子发光波长较长C．一样长D．无法确定6.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时钟走时最快二、非选择题(共2小题，共20分)7．(8分)哪些实验观测支持广义相对论？8．(12分)(1)假设宇宙飞船是全封闭的，宇航员和外界没有任何联系，宇航员如何判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力？(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲吗？引力对光束的效应告诉我们什么？答案1．选D 由广义相对性原理和等效原理的内容知①④正确，故应选D。
【推荐K12】2017_2018学年高中物理章末通关演练六相对论与天体物理鲁科版选修3_4
章末通关演练(六) 相对论与天体物理(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分，每小题只有一个选项正确。
)1．关于相对论的下列说法，正确的是( )A．狭义相对论只研究力学规律B．狭义相对论只研究惯性系C．广义相对论的等效原理是指惯性系和非惯性系等效D．强引力可导致光线和空间弯曲是狭义相对论的结论2．如图1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( )图1A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮 D．无法判断3．坐在做匀速直线运动的公共汽车上的售票员，观察到车的前、后门是同时关上的，地面上的观察者观察到的是( )A．同时关上 B．前门先于后门关上C．后门先于前门关上 D．不能确定4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运动，其内站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．这个人瘦但不高 B．这个人矮但不胖C．这个人是个瘦高个儿 D．这个人是个矮胖子5．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过，且v A＞v B，在飞机上的人观察结果正确的是( )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宽度比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6．设某人在速度为0.5 c的飞船上，打开了一个光源，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1.5 cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5 cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速可能小于cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c7．经典物理学家认为，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。
但在相对论理论中，对杆长度的说法中正确的是( )A．一条沿自身长度运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小B．一条沿自身长度运动的杆，其长度与静止时杆的长度相等C．在垂直于自身长度方向上运动的杆，其长度小于静止时的长度D．如果两条平行的杆在沿自身的长度方向上运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆变长了8．宇宙飞船相对于地面以速度v做匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过Δt(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为( )A．c·Δt B．v·ΔtC．c·Δt·1－v/c2 D.cΔt1－v/c2二、非选择题(共4小题，共52分。
2017_2018学年高中物理课时跟踪检测十八相对论的诞生时刻和空间的相对性新人教版选修3_4
课时跟踪检测（十八） 相对论的诞生 时刻和空间的相对性1．(多项选择)关于狭义相对论的两个假设，以下说法正确的选项是( ) 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不同的解析：选AC 狭义相对论的两个大体假设别离是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理。
选项A 、C 正确。
2．(多项选择)若是牛顿运动定律在参考系A 中成立，而参考系B 相关于A 做匀速直线运动，那么在参考系B 中( )A ．牛顿运动定律也一样成立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 相关于A 做匀速直线运动，因此参考系B 也是惯性参考系，D 正确；依照狭义相对论知，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．(多项选择)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 ，关于在飞机上的人观看结果，以下说法正确的选项是( )A ．A 飞机上的人观看到足球场的长度比B 飞机上的人观看到的大 B ．A 飞机上的人观看到足球场的长度比B 飞机上的人观看到的小C ．两飞机上的人观看到足球场的长度相同D ．两飞机上的人观看到足球场的宽度相同 解析：选BD 由l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c2(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，能够看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B 正确；可是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，因此两飞机上的人观看到足球场的宽度相同。
4．(多项选择)用相对论的观点判定，以下说法正确的选项是( )A ．时刻和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时刻和一个物体的长度总可不能改变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，可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，“时刻膨胀”和“长度收缩”成效可忽略不计 解析：选BCD 依照相对论的观点，时刻和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观看者静止，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，“时刻膨胀”和“长度收缩”成效可忽略不计，故D 也正确。
配套K12高中物理第十五章相对论简介1相对论的诞生2时间和空间的相对性达标训练新人教版选修3_4
1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性更上一层楼基础·巩固1.著名物理学家“开尔文勋爵”威廉·汤姆孙曾自信地宣称：“科学大厦已经基本完成”，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、电磁场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，一是光的速度.2.根据你的理解，你认为下列哪些观点是正确的（）A.在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B.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C.相对论与量子力学的出现否定了经典力学理论D.伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳演绎法”是经典力学方法的典型答案：ABD3.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.物体运动的速率接近于真空中的光速D.能量的不连续现象解析：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B两项正确，C项错误；能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解释，所以选项D错误.答案：AB4.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三项错误，选项D正确.答案：D5.一只长的标尺以接近光速穿过一根几米长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的.以下哪种叙述最恰当地描述了标尺穿过管子的情况( )A.标尺收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B.标尺收缩变短，因此在某些位置上，标尺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，管子恰好遮住标尺D.所有这些都与观察者的运动情况有关解析：观察者的运动情况不同，选取不同的惯性系，标尺与管子的相对速度也不相同，观察到的标尺和管子的长度也不相同，所以选项D正确.答案：D6.火箭以0.75c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，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对论的原理呢？解析：根据过去熟悉的速度合成法则，光相对于地球的速度是：v=c-0.75c=0.25c.而根据狭义相对论原理，光速与光源、观测者之间的相对运动没有关系，光速仍为c.答案：0.25c c7.一张正方形的宣传画，正贴在铁路旁的墙上，一高速列车驶过时，在车上的司机看来这张宣传画画成了什么样子？解析：取列车为惯性系，宣传画相对于列车高速运动，根据尺缩效应，宣传画在运动方向上将变窄，但在垂直运动方向上没有发生变化.答案：宣传画成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了.综合·应用8.以8 km/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”上花了________________min 时间?解析：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=2)(1'c v t -∆=283)103108(-11⨯⨯ min=(1+3.6×10-10) min. 答案：1+3.6×10-109.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a 星），而后又飞回地球.根据A 在地球上的观测，大角星离地球有40万光年远，这次B 往返飞行经历时间为80.8年.如果B 在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B 回到地球时，A 的年龄为________________岁,B 的年龄为________________岁.解析：设B 在飞船惯性系中经历时间为t′，根据时间延缓效应得：t=221c vt-，即：80.8=29.01'-t ，解得：t′=35.2年.所以B 回到地球时的年龄为20+35.2=55.2（年）答案：A 的年龄为100.8岁，B 的年龄为55.2岁.10.人马星座a 星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016 m.设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座a 星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c ，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需时间________________.如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为________________.解析：以地球上的时钟计算Δt=v s =8161030.999104.32⨯⨯⨯⨯ s=2.87×108 s=9年； 若以飞船上的时钟计算：因为Δt=Δt′/1-(v/c)2所以得Δt′=Δt 2)/(1c v -=2.87×108×20.999-1s=1.28×107 s=0.4年 答案：Δt=9年，Δt ′=0.4年11.长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向长度缩短了.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）宇航员测得船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 022/1c u -=90×20.8-1m=54 m通过观测站的时间间隔为Δt=u L =0.8c54=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=c u L 8.0900 =3.75×10-7 s 牛顿时空观是速度远小于光速时相对论时空观的近似。
高中物理 第十五章 相对论简介 1 相对论的诞生 2 时间和空间的相对性课堂互动学案 新人教版选修3
高中物理第十五章相对论简介1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性课堂互动学案新人教版选修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（高中物理第十五章相对论简介1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性课堂互动学案新人教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性课堂互动三点剖析1。
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系中都是相同的。
2。
同时的相对性，长度的相对性，时间间隔的相对性。
同时的相对性：在经典物理学上,如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的两个假设,同时是相对的.长度的相对性：（1）经典物理学认为，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）如果与杆相对静止的人认为杆长是Ｌ0，与杆相对运动的人认为杆长是L ，则两者之间的关系为L=20)(1cv L - (3)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。
时间间隔的相对性：运动的人认为两个事件时间间隔为Δt′，地面观察者测得的时间间隔为Δt,两者之间关系为Δt=2)(1cv t -'∆。
3.相对论的时空观,相对性与绝对性。
相对论的时空观：相对论认为空间和时间之间是有联系的，与物质的运动状态有关。
相对性与绝对性：时容量度是相对的,但客观事物的存在、发生与发展的过程又是绝对的,不以观察者所处的参考系的不同而改变。
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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。