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
6.1-6.3 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设 时间、长度的相对性 [来源：学优高考网795648]
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•力学的相对性原理 •力 学的相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说，都遵从 同样的规律；或者说，在研究力学规律时，一切惯性系都是等价 的、平权的．因此无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运 动状态．
一、牛顿力学中运动的相对性
延伸思考
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一辆匀速行驶的汽车车厢内，实验者是否可以不受场地的
一、牛顿力学中运动的相对性
2.经典时空观
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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′ ；若人向车后跑时， 相对地面的速率为v＝ u－v′ .
(1)根据伽利略速度变换公式，计算当参 考系O′与参考系O相对静止时，O′相 对于O以速度v向右匀速运动时以及O′
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图1 相对于O以速度v向左匀速运动时人看到的光速分别是多少？
(2)根据狭义相对论原理，在不同的参考系中，光速的大小是
不同的吗？
(3)伽利略速度变换公式是错误的吗？
二、狭义相对论的两个基本假设
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图1 相对于O以速度v向左匀速运动时人看到的光速分别是多少？
(2)根据狭义相对论原理，在不同的参考系中，光速的大小是
不同的吗？
(3)伽利略速度变换公式是错误的吗？
二、狭义相对论的两个基本假设
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答案 (1)分别为c、c－v、c＋v (2)光速对不同的参考系，值是相同的，即光速不变
(3)伽利略速度变换公式适用于低速运动的情况
(1)经典时空观：空间和时间脱离物质而存在，是绝对的， 空间和时间 没有联系 ，即与物质的运动 无关 .
高中物理第六章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课件教科版选修3_4
3.伽利略速度变换 同向:v=u+v' 反向:v=u-v' 4.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,这 一结论称为爱因斯坦相对性原理. (2)光速不变原理: 真空中的光速在任何惯性参考系中都是相等的.
探究一 探究二
对两个相对性原理的认识 (1)伽利略相对性原理: 伽利略相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说,都遵从同 样的规律;或者说,在研究力学规律时,一切惯性系都是等价的、平 权的.因此无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运动状态. (2)狭义相对性原理: 狭义相对性原理指的是物理规律在所有惯性系中都是相同的,因 此各个惯性系都是等价的,不存在特殊的、绝对的惯性系.因此狭 义相对论原理所指范围更大,内容更丰富.
【例题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,则经过10 s时,车厢里的观察 者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少?
点拨:
解析:对车上的观察者:
物体的初速v0=0,
探究一 探究二
对光速不变原理的认识 我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度的值也不同,这 是经典力学中速度的概念.但是,1887年麦克尔孙—莫雷实验中证 明的结论是:不论取什么样的参考系,光速都是一样的,也就是说光 速的大小与选取的参考系无关.光的速度是从麦克斯韦方程组中推 导出来的,它没有任何前提条件,所以这个速度பைடு நூலகம்是指相对某个参 考系的速度.
答案:D
反思对于高速(参考光速)运动的物体,伽利略速度合成法则不再
适用,光速在任何惯性系中都是不变的.
狭义相对论两个基本原理
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。
高中物理6.1-6.3牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设时间、
二、时间和长度的相对性
相对事件发生地或物体静止
的参考系中观察
同时的 相对性
事件同时但不同地点发生
时间间 隔的相
两个事件发生的时间间隔为
对性 Δτ
长度的 相对性
杆的长度为 l0
相对事件发生地或物体运动 的参考系中观察
事件不同时发生
两事件发生的时间间隔变
大．τ＝
τ0 1－uc22
若参考系沿杆的方向运动，观
预习导学
第1讲 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设 时间、长度的相对性
4．相对论时空观
(1)时间和空间的量度都与运物动体的 相对有关，
是 的．运
同时
动棒的长度的测量紧建密联立系在必须 测的基础上，说明
进行观
时间和空间的量度又是相互
的．
(2)经典时空观是相对论时空观的特殊表现.
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τ0 运动的观察者测得两事件发生的
时间间隔为 τ，则 τ＝
1－uc22
≥τ0，u 是相对运动的观
察者的速率．
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第1讲 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设 时间、长度的相对性
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第1讲 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设 时间、长度的相对性
(3)电磁振荡
电容器不断地充电和放电，电周路期中性就出现了 变化的振荡电流，这种现象叫做电磁振荡．
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第1讲 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设 时间、长度的相对性
牛顿力学与狭义相对论的描述比较
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。
6.1牛顿力学中运动的相对性62狭义相对论的两个基本假设1上课用.课件
二、经典时空观（绝对时空观）
1、绝对的、真正的、数学的时间在均匀地、与任 何外界事物无关地流逝着。 2、绝对空间永远相同、不动，与外界事物无关。
3、时间和空间相互独立、互不相关。
三、伽利略速度变换
设车厢对地速率为u，行人对车速率为vˊ向前时：
则人对地的速度为v=u+ vˊ
设车厢对地速率为u，行人对车速率为vˊ向后时：
二、光速不变原理
光在真空中运动的速度在任何惯性系中测 得的数值都是相同的。
C=299792458m/s 3.00108 m / s
1m的规定： 光在真空中
1 299792458
s内传播的距离。
①相对性原理： 对于不同的惯性系，物理规律
（包括力学和电磁学）都是一样的。
②光速不变原理： 光速与惯性系的选择无关。
(2) 质能关系统一了质量守恒定律和能量守恒定律. 当质量发生变化m时, 能量也有相应变化E.
(3) 质能关系是人类打开核能宝库的钥匙.
E mc 2 c2m
经典时空观
相对论时空观
同时的绝对性
主 要
时间间隔的绝对性
结 论
空间距离的绝对性
质量不变
同时的相对性 运动的时钟变慢 运动的尺子变短 质量随速度的增大而增大
主 要 内 容
时间和空间彼此独立, 互不关联，且不受物 质或运动的影响。
时间和空间相互关联，质 量随物体的运动状态的改 变而改变。
注意：速度要接近光速时，相对论效应才会明显。
t 1 v 2
c
当v接近光速时，这种偏差是非常大的。
三、长度的相对性
l l0
1
u2 c2
一个物体相对于观察者静止，观察
者在运动方向上观测，它的长度缩短，速度 越快，缩得越短。即运动的尺子要缩短。
《牛顿力学中运动的相对性》 讲义
《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。
高中物理第六章相对论第节牛顿力学中运动的相对性教学案教科版选修
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。
物理(教科版选修3-4)课件：第6章 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
D．参考系B也是惯性参考系
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．
答案：ACD
谢谢观看！
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是物体相对于某个惯性系的速度，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，光速可以变大或变小(在真空中)． 而狭义相对论指的是物理规律在所有惯性系中都是相同 的，因此，各个惯性系都是等价的，不存在特殊的绝对的惯性 系．因此，狭义相对论原理所指范围更大，内容更丰富．
动，选项C正确，选项D错误． 答案：AC
2 ． ( 多选 ) 关于时间和空间，在学习狭义相对论后我们应
认识到( ) A．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察
到的时间进程都是相同的
B．空间与时间之间是没有联系的 C．有物质才有空间和时间 D．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和 时间进程跟物体的运动状态有关
解析：经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是 绝对的，空间与时间之间也是没有联系的．在相对论力学中，
时间和空间是和物质的运动相联系的．只有在物质存在时才有
空间和时间的概念，时间和空间是相互联系且是相对的． 答案：CD
3．(多选)下列说法中正确的是(
)
A．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释
4．下列关于狭义相对论的说法，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
狭义相对论的两个原理和两个条件
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
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。
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
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。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为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的全部内容。
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。
第六章 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
牛顿力学中运动的相对性
[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。
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”。
2．绝对时空观的认识 (1)绝对时间：两个同时发生的事件，不论是静止参考系中 的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者， 他们测得这两个 事件发生的时刻都是相同的， 某事件经历的时间不会因参考系不 同而不同。可见，“同时”是绝对的，时间也是绝对的，时间永 远均匀地流逝着，与物质无关，与运动无关。
答案：CD
4．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
《牛顿力学中运动的相对性》 讲义
《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。
教科版高中物理3-4 6.1-6.2 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设(导学案)
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。
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第六章相对论
6、1-6、3 牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设
时间、长度的相对性
题组一经典的相对性原理
1、通常我们把地球与相对地面静止或匀速运动的参考系瞧成惯性系,若以下列系统为参考系,
则其中属于非惯性系的有( ）
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、以较大速度匀速运动的磁悬浮列车
解析由惯性系与非惯性系的概念可知B正确、
答案 B
2、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就是相同的
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就是否在匀速运动
D、在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系就是否在匀速运动
解析由伽利略相对性原理可知A、C正确、
答案AC
题组二狭义相对论
3、如果牛顿定律在参考系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、牛顿定律也同样成立
B、牛顿定律不能成立
C、A与B两个参考系中,一切物理定律都就是相同的
D、参考系B也就是惯性参考系
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就是相同的,则C 正确，故选A、C、D、
答案ACD
4、设某人在以速度为0、5c飞行的飞船上,打开一个光源,则下列说法正确的就是
（)
A、飞船正前方地面上的观察者瞧到这一光速为1、5c
B、飞船正后方地面上的观察者瞧到这一光速为0、5c
C、在垂直飞船前进方向地面上的观察者瞧到这一光速就是c
D、在地面上任何地方的观察者瞧到的光速都就是c
解析由爱因斯坦的狭义相对论可得,真空中的光速在不同的惯性参考系中都就是相同的、故正确答案为C、D、
答案CD
5、下列几种说法：
（1）所有惯性系统对物理基本规律都就是等价的、
(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）就是正确的
B、只有(1)（3)就是正确的
C、只有(2）（3)就是正确的
D、三种说法都就是正确的
解析狭义相对论认为:物体所具有的一些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从的物理规律却就是相同的，即(1）(2）都就是正确的;光速不变原理认为:在不同的惯性参考系中，一切物理定律都就是相同的、即光在真空中沿任何方向的传播速度都就是相同的、(3)的说法正确、故选D项、
答案 D
题组三时间与长度的相对性
6、有两辆较长的火车A与B,火车A静止不动，中央有一个光源,在某时刻发出一个闪光、
火车B以一较大的速度在平行于火车A的轨道上匀速运动，如图6－1－4所示、关于火车A与火车B上的观察者观察到的现象，下列说法正确的就是（)
图6－1－4
A、火车A上的观察者瞧到闪光先到达火车A的前壁
B、火车A上的观察者瞧到闪光同时到达火车A的前、后壁
C、火车B上的观察者瞧到闪光不同时到达火车A的前、后壁
D、火车B上的观察者瞧到闪光同时到达火车A的前、后壁
解析由于火车A静止,光源发出的光传播到前、后壁的距离相同,所以火车A上的观察者瞧到闪光同时到达火车A的前、后壁,选项A错误,选项B正确；火车B上的观察者感到火车A的前、后壁到光源的距离不同,而光速不变,所以火车B上的观察者瞧到闪光不同时到达火车A的前、后壁,选项D错误,选项C正确、
答案BC
7、下列说法中不正确的就是（)
A、一条杆的长度不会因为观察者就是否与杆做相对运动而不同,这就是经典物理学家的
观点
B、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
C、一条杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0
D、如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察
者都会认为对方的杆缩短了
解析若杆沿垂直于自身长度的方向运动,它的长度将不变，选项C不正确、
答案 C
8、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,观察的结果就是（)
A、这个人就是一个矮胖子
B、这个人就是一个瘦高个子
C、这个人矮但不胖
D、这个人瘦但不高
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、
答案 D
9、用相对论的观点判断下列说法,其中正确的就是（）
A、时间与空间都就是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间与一个物体的长度
总不会改变
B、在地面上瞧,以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快,但就是飞船中的宇航员
却瞧到时钟就是准确的
C、在地面上的人瞧来,以10 km/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瞧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"与“时间膨胀”效果可忽略不计
解析时间与空间都就是相对的，没有绝对准确的时间与空间，所以A、B错误；由l ＝l0错误!可知两处的人都感觉l＜l0，所以C正确;由尺缩效应与钟慢效应公式可知,当v远小于c时,尺缩效应与钟慢效应都可以忽略不计，所以D正确、
答案CD
10、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就是
( ）
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、这就是神话，科学无法解释
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、化学反应等也就是成立的、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、
答案 C
11、甲、乙两人站在地面上时身高都就是L0，甲、乙分别乘坐速度为0、6c与0、8c（c为
光速)的飞船同向运动,如图6－1－5所示、此时乙观察到甲的身高L________L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1,则t1________t0(均选填“＞”、“＝"或“＜”）、
图6－1－5
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、
答案＝＞
12、如图6－1－6所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接
近光速c）、地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”、“等于”或“小于”)L、当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________、
图6－1－6
解析根据运动的尺子缩短,A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离L、根据狭义相对论的光速不变假设，当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为c、
答案大于c（或光速)
13、相对论认为时间与空间与物质的速度有关;在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然
按下手电筒，使其发出一道闪光,该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等,都为c,站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度________(填“相等"、“不等”）、并且，车上的乘客认为,电筒的闪光同时到达列车的前、后壁,地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的________(填“前”、“后"）壁、
图6－1－7
解析车厢中的人认为,车厢就是个惯性系,光向前向后传播的速度相等,光源在车厢中央,闪光同时到达前后两壁、地面上人以地面为一个惯性系,光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些,到达前壁的时刻晚些、
答案相等后
14、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
人瞧到铁路的长度应该为多少?如果火箭的速度达到0、6c，则火箭上的人瞧到的铁路的长度又就是多少？
解析当火箭速度较低时，长度基本不变，还就是100 km、
当火箭的速度达到0、6c时，由相对长度公式
l＝l0错误!代入相应的数据得:
l＝（100×错误!） km＝80 km、
答案100 km 80 km
15、π＋介子就是一不稳定粒子，平均寿命就是2、6×10－8 s(在它自己的参考系中测得）,
则：
(1)如果此粒子相对于实验室以0、8c的速度运动,那么在实验室参考系中测量它的寿命
为多长？
(2）它在衰变前运动了多长距离？
解析（1）已知Δτ＝2、6×10－8s,v＝0、8c,根据τ＝错误!得它在实验室中的寿命
为
t＝错误!s≈4、3×10－8 s、
（2）在衰变前它运动的距离为s＝v·t＝0、8×3×108×4、3×10－8 m＝10、32 m、答案(1)4、3×10－8 s (2)10、32 m。