高中物理必修二 第五章 第二节 相对论时空观

A.0.4c C.0.9c
B.0.5c
√D.c
根据光速不变原理，在一切惯性参考系中测量到的真空中的光速c都一 样，而壮壮所处参考系即为惯性参考系，因此壮壮观察到的光速为c， 选项D正确.
例2 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
(1)沿着运动方向上的长度变短了于运动方向不发生长度收缩效应现象.
例4 A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，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
3.长度收缩：(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为l′＝
l 1－vc2 ，但在垂直于杆的运动方向上，杆的长度 不变 .
4.牛顿力学时空观和相对论时空观的区别 牛顿力学认为时间和空间是 脱离 物质而存在的，时间和空间之间也是 没有 联系的.相对论则认为 有物质 才有时间和空间，时间和空间与 物质的运动状态 有关，因而时间与空间并不是 (填“是”或“不是”) 相对独立的，这在时间延缓效应和长度收缩效应中已体现出来.
本题中正立方体相对于另一坐标系以速度v运动，一条棱与运动方向
平行， 则坐标系中观察者测得该条棱的长度为 l＝l0
1－vc2
测得立方体的体积为 V＝l02l＝l03 1－vc2.
总
结
提 升
1.物体静止长度 l0 和运动长度 l 之间的关系为 l＝l0 1－vc22.
2.相对于地面以速度v运动的物体，从地面上看：
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Part 2 探究重点 提升素养
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，美国伊利诺伊州费米实验室 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)在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？被加速 器加速后的电子的速度属于低速还是高速？ 答案 地球的公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度 属于高速.
知识深化
2.相对论的两个效应 (1)时间延缓：运动时钟会变慢，即 Δt′＝Δt 1－vc2. (2)长度收缩：运动长度会收缩，即 l′＝l 1－vc2.
例1 如图所示，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
测到该光速的传播速度为
由 Δt′＝Δt 1－vc2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 vA＞vB，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.
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Part 1 梳理教材 夯实基础
一、狭义相对论的基本假设
1.相对性原理：在所有的惯性参考系中，一切物理规律都是 相同 的. 2.光速不变原理：在所有的惯性参考系中，测得的真空中的光速都 相同 .
二、时空相对性
1.同时性的相对性：在一个惯性参考系中同时发生的两个事件，在另一 个惯性参考系看来是 不同时的 . 2.时间延缓：(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为Δt′＝ Δt 1－vc2 .
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
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.
例3 在静止坐标系中的正立方体棱长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于 正立方体的一条棱运动.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 l03 1－vc2
第五章
第二节 相对论时空观
梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养
学习目标
1.了解狭义相对论的基本假设、同时性的相对性、时间延缓、长度收缩. 2.认识牛顿力学时空观和相对论时空观的区别. 3.知道时空弯曲. 4.了解科学理论的相对性，体会科学理论是不断发展和完善的.
内容索引
Part 1
Part 2
导学探究
(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 不相同，随飞船旅行的时钟变慢.
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.