时间和空间的相对性
爱因斯坦的相对论物理学的知识点
爱因斯坦的相对论物理学的知识点相对论是爱因斯坦创立的一套物理理论体系，它在20世纪的物理学发展中具有重要地位。
相对论主要包括狭义相对论和广义相对论两部分，下面将介绍这两个方面的主要知识点。
一、狭义相对论（Special Theory of Relativity）狭义相对论是爱因斯坦于1905年提出的，它主要涉及到时空观念的变革，包括以下几个主要知识点：1. 时间和空间的相对性：狭义相对论认为，时间和空间不是绝对的，而是相对于观察者的参考系而言的。
不同的观察者在不同的参考系中测量时间和空间的长度会产生偏差。
2. 光速不变原理：狭义相对论提出了光速不变的原理，即光在真空中的速度是恒定的，与观察者的运动状态无关。
这一原理引起了许多有关时间膨胀和长度收缩等概念的推导。
3. 相对论速度叠加原理：相对论速度叠加原理指出，当两个物体以相对于某一观察者的速度相对运动时，它们的速度并不是简单地相加，而是按照相对论公式进行运算。
二、广义相对论（General Theory of Relativity）广义相对论是爱因斯坦于1915年提出的，相对于狭义相对论而言，广义相对论更加普适，涵盖了引力和引力场的描述，主要包括以下几个知识点：1. 引力的等效原理：广义相对论提出引力的等效原理，即在引力场中的物体的运动情况与处于等加速度情况下的自由下落物体的运动情况是完全相同的。
这一原理有效地将引力与惯性运动相统一。
2. 弯曲时空：广义相对论认为物质和能量会使时空产生弯曲，形成引力场。
物体沿着弯曲的时空轨迹运动，同时也会影响周围的时空结构。
3. 爱因斯坦场方程：广义相对论使用爱因斯坦场方程描述了物质和能量分布对时空的影响，并得到了描述引力场的具体数学形式。
爱因斯坦的相对论物理学在当代物理学中具有极其重要的地位，不仅为人类对宇宙的认识提供了基础框架，还推动了一系列科学研究的发展。
通过狭义相对论和广义相对论的学习，可以更好地理解时空、运动和引力等基本物理概念，并为进一步研究和探索开辟了新的路径。
时间和空间的相对性
时间和空间的相对性时间和空间是我们生活中最基本的概念，它们存在于我们的日常生活而且在我们的科学研究中扮演着重要的角色。
但是，我们是否真正理解时间和空间的本质呢？以下我们会探讨时间和空间的相对性，以更深入的理解它们的本质。
爱因斯坦和相对论在我们今天所熟知的物理学中，爱因斯坦的相对论无疑是最重要的贡献之一。
相对论改变了人类的物理世界观，揭示了时间和空间的相对性，使我们重新认识了宇宙。
在相对论中，两个人在不同的速度下观察相同的物体或事件，得到的结果是不同的。
特别是当物体以光速移动时，时间和空间会变得更加复杂。
相对论还揭示了时间和空间的相对性- 就是说，时间和空间的观察是相对的，取决于观察者的运动状态。
这意味着什么？对于我们来说，最重要的是，它改变了我们认识世界的方式。
从牛顿时代开始，人们认为时间和空间是绝对的，我们都生活在同样的真实空间和时间中。
但是，相对论揭示了它们实际上是相对的，取决于我们所处的位置和运动。
这样一来，我们所熟知的时间和空间就变得相对了- 某件事对我来说是过去，对另一个人来说可能是现在，或甚至是未来。
空间的折叠相对论还揭示了另一个奇妙的概念 - 空间的折叠。
这是一个十分复杂的概念，但是它产生了一种让我们的脑海空间感到屈服的效果，从而能让我们对于时间和空间的相对性有更深入的理解。
我们可以设想一块布，上面画着地球和月球。
此时，我们还可以在布上描绘出第三个纬度 - 高度。
这是一个真实空间的描述，它占据了三个维度。
但是，当物体被加入到其中时，它的质量和能量就重写了这个描述。
空间的折叠代表了一种新的三维空间。
在这个空间中，我们可以设想两个地点可以连接起来，然后我们就可以沿着这些连接的空间移动。
这一概念是物理学上非常重要的，并且已经应用了很多次。
其中一个例子是通过相对论测量引力场的强度。
总结虽然我们还没有妥善解释时间和空间的相对性，但是相对论对于我们深入理解它们的本质具有重大意义。
它完全颠覆了我们认知宇宙的方式，让我们开始意识到它是多么的复杂和神秘。
时间和空间的相对性
根据前面的讨论
你并没有同时测量 M、N两点的坐标
我在同时测量M、 N两点的坐标
火车上的观察者认为，地 面观察者测得的杆长比自 己测得的数值小一些
长度的相对性
杆相对于车是静止的
与杆相对静止的人认为杆长是 与杆相对运动的人认为杆长是l
固有长度或本征长度
长度的相对性的理解
严格的数学推导还证
空间收缩效应是相对的。火
1971年，科学家将铯原子钟放在喷 气式飞机中作环球飞行，然后与地 面的基准钟对照。实验结果与理论 预言符合的很好。这是相对论的第 一次宏观验证。
时空相对性的实验验证
早在1941年，科学家通过对宇宙线的观测证实了相对论的结论。
美国科学家罗西和霍尔在不同高度统 计了宇宙线中μ子的数量，结果与相 对论预言完全一致。
车上的观察者认为： 车厢是惯性系，光向前、后传播的 速度相同。 光同时到达车厢的前后两壁
同时的区分性
一列火车在沿平直轨道上飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了
一个闪光。
站台上的观察者认为：
地面是一个惯性系，光向前后传播的
速度相同。
但在光的传播过程中，车厢向
前行进了一段距离
车厢上的人和地面上的人看 到车厢中间灯光到达前后车
明，在垂直于运动方
车里的人测量静止在地面上
向上，杆的长度没有
的沿运动方向而放置的刚性
变化
杆长度，也小于其静长。
与杆相对运动的人观察到的杆长l 总小于
与杆相对静止的人观察到的杆长
动尺变短（空
一条沿自身长度方向运动的杆，其长度
间收缩效应）
总比杆静止时的长度小
长度的相对性的理解
一观察者测得运动着的米尺长0.5m，问此尺以多大的速度接 近观察者？ 解： 由长度收缩公式：
15.2 时间和空间的相对性 课件(人教版选修3-4)
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
时间间隔的相对性
由光速不变原理便得 到不同的时间间隔 高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对 于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车 厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的．
时间间隔的相对性
ct
2 h
vt
2
对于车厢内的人： t 2h c
L=C·t2+v·t2 ③
v·t2
假设：地面观察者看到M发出的光束经N反射后M接受
的时间为t，则有： t=t1+t2
④
联立①②③④可得： l l0
1
v
2
c
结论：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;在垂直运动方向上，杆的长
度没有变化
即：动尺缩短，这是“同时”的相对性带来的一个普遍的 时空属性，他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，这种收缩效上的观察
M
N者认为尺子是静止的：
2L0=c·t0
①
L
M
地面观察者看到光束到N时，所用时间
t1 ，在t1内，尺子向前运动了V·t1 ，L为
N 地面观察者看到尺子长度:
M
V·t1+L=c·t1
②
N
光束经N反射后到达M所用时间t2，在
v·t1
t2时间内尺子的M端向前运动了Vt2
t0 1 v 2
c
三、时间间隔的相对性
（1）经典物理学认为，某两个事件，在不同的惯性参考 系中观察，他们的时间间隔总是相同的
（2）运动的人认为两个事件的时间间隔为，地面观察 者测得的时间间隔为△t，则两者关系为：
相对论简介时间和空间的相对性
15.2 时间和空间的相对性
【例1】(key:
5.000 000 002s) （2）6400m，可以到达)
【例2】(key:（1）640m，不能到达
【例3】
key:4.999 999 998m
【例4】（key:
a v c 1 b
2
）
15.2 时间和空间的相对性
附：洛伦兹变换
x vt x 2 2 1 v / c y y z z v t 2 x t c 1v 2 / c 2
x vt x 2 2 1 v / c y y z z v t 2 x t c 1v 2 / c 2
V(m/s) 0.1c 0.5c 0.8c 0.9c 0.99c 0.999c 0.9998c ⊿t(s) • 1.01 • 1.15 • 1.67 • 2.29 • 7.1 • 22.4 • 50
可见，相对速度越大，延时现象越明显。
15.2 时间和空间的相对性
2.4 时空相对性的验证
（请阅读教科书）
（）若计及时间延迟效应，地面上是否观测到μ 子？
15.2 时间和空间的相对性
【例3】原长为5m的飞船，若相对地面的速度为v=9 ×103 m/s，求地面对其测长为多少？
【例4】长为a宽为b的长方形刚性框，沿长度方向要
以多大的对地速度运动，地面上的观察者会认为其形状
2.5 相对论的时空观
（请阅读教科书）
15.2 时间和空间的相对性
【例1】飞船以 v=9 ×103 m/s（32400km/h）的速率 相对地面飞行。飞船上的钟走了5s，问用地面上的钟测
量经过了几秒？
【例2】 微观粒子子是在高空大气顶层形成的，静 止平均寿命为τ ＝2.1510－6s，速率为v= 0.995c.
相对论简介：时间与空间
相对论简介：时间与空间相对论是由爱因斯坦提出的一种物理理论，它对时间和空间的观念进行了彻底的颠覆和重构。
在相对论中，时间和空间不再是绝对的，而是相对的，它们的性质和相互关系也发生了根本性的变化。
本文将简要介绍相对论对时间和空间的重新定义以及其对我们对世界的认识所带来的深远影响。
一、时间的相对性在经典物理学中，时间被认为是绝对的，即所有观察者在任何情况下都会得到相同的时间流逝。
然而，相对论的提出改变了这一观念。
根据相对论，时间的流逝速度取决于观察者的运动状态。
当一个物体以接近光速的速度运动时，时间会变得相对较慢，这被称为时间膨胀效应。
这意味着，对于一个以接近光速运动的观察者来说，他所经历的时间比一个静止观察者所经历的时间要慢。
这一现象在实验中得到了验证，如同步钟实验和双子星实验等。
二、空间的相对性在经典物理学中，空间被认为是绝对的，即所有观察者在任何情况下都会得到相同的空间结构。
然而，相对论的提出改变了这一观念。
根据相对论，空间的结构取决于观察者的运动状态。
当一个物体以接近光速的速度运动时，空间会发生收缩，这被称为长度收缩效应。
这意味着，对于一个以接近光速运动的观察者来说，他所测量的物体长度比一个静止观察者所测量的要短。
这一现象同样在实验中得到了验证，如米歇尔逊-莫雷实验等。
三、时空的统一相对论将时间和空间统一为时空，即将时间和空间视为一个整体。
在相对论中，时空是弯曲的，物体的质量和能量会使时空发生弯曲，从而影响物体的运动轨迹。
这被称为引力效应。
相对论的一个重要预测是黑洞的存在，黑洞是由质量极大的物体引力弯曲时空形成的，它具有极强的引力，甚至连光都无法逃离。
四、相对论的影响相对论的提出对我们对世界的认识产生了深远的影响。
首先，相对论揭示了时间和空间的相对性，打破了我们对时间和空间的传统观念，使我们意识到时间和空间并不是绝对的，而是与观察者的运动状态相关。
其次，相对论的引力效应改变了我们对引力的理解，使我们能够更好地解释宇宙中的一些奇特现象，如黑洞和宇宙膨胀等。
时间和空间的相对性理论
时间和空间的相对性理论时间和空间，是我们日常生活中非常常见、且相对稳定的概念。
然而，在爱因斯坦的相对性理论中，时间和空间却被重新定义了。
相对性理论认为，时间和空间的本质是相互依存的，它们的性质和度量方式都受到观察者的影响。
在这篇文章中，我们将深入了解相对性理论中的时间和空间，并探讨其对我们的认知世界带来的影响。
1. 时间的相对性相对性理论中，时间的本质是没有绝对的“时刻”或“时间点”。
时间的度量被视为与空间的度量相同，可以随观察者的参照系而变化。
在相对性理论中，时间的概念被重新界定为存在于事件之间的时间间隔。
当我们观测到两个事件发生时，我们可以根据它们之间的时间间隔来确定时间的流逝。
然而，这个时间间隔会随着我们的参照系的移动而变化。
换句话说，时间的流逝是相对的，它取决于观察者的位置和速度。
一个例子可以帮助我们更好地理解时间的相对性。
考虑一个粒子在一个大房间里自由运动。
现在假设这个房间是由两个观察者A和B分别观察的。
如果A站在房间的一端，B站在另一端，他们会发现同一份子在两个观察者的参照系中运动的速度是不同的。
因此，他们也会观察到这个粒子在他们各自的时间轴上运动的时钟速度是不同的。
这个例子显然表明了时间的相对性。
即使是在同一个房间里，不同的参照系也会导致不同的时间流逝速度。
2. 空间的相对性与时间一样，空间的度量也是相对性理论中的一个重要议题。
在相对性理论中，空间的度量就像时间一样被视为与参照系有关的。
例如，在一个观察者的参照系中，两个物体之间的距离可能会比在另一个参照系中短或长。
这是因为在一个参照系中，由于长度的测量本身被影响，因此物体之间的距离也受到了影响。
我们可以看这个例子：以太德儒特效应是相对性理论类比电介质引起的哪科惠约克位移，在早期的电磁学中也被称为“介质的运动引起的相对运动”。
如果我们在两条不同的铁轨上放置一个测量棒，那么在两个观察者的参照系中，棒的长度可能会有所不同。
例如，当另一个观察者靠近测量棒时，测量棒的长度就会缩短，因为按照狭义相对论的解释，貌似棒子的分子被其他物体撞击的次数增加，导致棒子的内部线缆变短，使得棒子总的长度变小。
相对论的奥秘时间和空间的相对性
相对论的奥秘时间和空间的相对性相对论的奥秘：时间和空间的相对性相对论是现代物理学的重要理论之一，由爱因斯坦在20世纪初提出。
这一理论解释了时间和空间的相对性，引发了人们对宇宙本质的深思。
本文将介绍相对论的奥秘，探讨时间和空间在相对论中的相对性。
一、时间的相对性在经典物理学中，时间是绝对且普遍的，所有观察者的时钟都是一致的。
然而，在相对论中，时间是相对的，与观察者的运动状态有关。
根据相对论的理论，当一个物体接近光速时，时间会相对地变慢，这被称为时间膨胀效应。
时间膨胀效应最早由哈雷和费涅曼等科学家提出，并在后来的实验证实。
实验证实了时间的相对性，即不同观察者在不同速度下所测量到的时间并不相同。
这一现象使得时间变得相对起来，不再是一个普适的标准。
二、时空的相对性在经典物理学中，空间被认为是三维的且与物体无关。
然而，在相对论中，空间与时间一起被统一为四维时空。
根据相对论的观点，时空是可弯曲的，不同的引力场会导致时空的弯曲效应。
爱因斯坦的广义相对论提出了引力场与时空的关系。
根据他的理论，质量和能量会导致时空的弯曲，物体在弯曲的时空中运动会受到引力的作用。
这一理论得到了后来的实验证实，成为解释引力的重要理论。
三、光速不变原理相对论中的一个重要原理是光速不变原理。
无论观察者的运动状态如何，光速在真空中的数值都是不变的，约为每秒299,792,458米。
这意味着光在不同参考系中传播的速度是一样的。
光速不变原理引发了相对论中的矛盾和奇特现象。
当一个物体以接近光速的速度运动时，它的长度会相对地缩短，这被称为长度收缩效应。
同时，物体的质量也会增加，这被称为质量增加效应。
结论相对论的奥秘在于时间和空间的相对性。
在相对论中，时间是相对的，观察者的运动状态会影响时间的流逝速度。
空间也是相对的，引力场会导致时空的弯曲效应。
光速不变原理是相对论的基石，引发了长度收缩和质量增加效应。
相对论的提出颠覆了经典物理学的观念，揭示了宇宙本质的新面貌。
狭义相对论：时间和空间的相对性
狭义相对论：时间和空间的相对性狭义相对论是由爱因斯坦在1905年提出的一种理论，它描述了时间和空间的相对性。
在这篇文章中，我将详细解读狭义相对论的定律，并介绍进行实验时的准备和过程。
此外，我还将讨论该理论在实际应用中的重要性以及其他专业性角度。
首先，我将解释狭义相对论所涉及的两个基本定律：时间相对性和空间相对性。
时间相对性是指观察者的时钟在不同速度下会显示不同的时间流逝速度。
具体而言，根据相对论，当一名观察者以接近光速的速度运动时，他的时钟会比相对静止的观察者的时钟慢下来。
这就意味着，时间的流逝速度是相对的，而不是绝对的。
空间相对性是指物体的长度和形状也会随着观察者的运动速度而改变。
当一个物体以接近光速的速度运动时，它的长度会变短，并且在运动方向上会变得更扁平。
这个现象被称为洛伦兹收缩。
根据狭义相对论，空间也具有相对性，观察者的角度决定了他们所测量到的长度和形状。
为了验证狭义相对论的这些定律，物理学家进行了许多实验。
其中一个经典的实验是钟差实验，也被称为哈佛度量时间实验。
在这个实验中，两个精确的原子钟被放置在飞机上，一个放在飞机上空，一个放在地面上。
然后飞机以高速飞行，飞行过程中两个时钟的时间差被记录下来。
在这个实验中，根据狭义相对论，飞机上的时钟由于飞行速度快而慢于地面上的时钟。
这是因为飞机的高速导致了时间的相对流逝速度减慢。
通过测量时钟之间的时间差，可以验证狭义相对论的时间相对性定律。
另一个实验证实了狭义相对论的空间相对性定律是米歇尔逊-莫雷实验。
在这个实验中，一束光被分成两束，然后在一个光程长的设备中反射，并最终重新相遇。
如果光的速度是绝对恒定的，那么两束光应该按照预期相遇。
然而，根据狭义相对论的空间相对性定律，实验结果显示光程的长度对光的速度没有影响。
这是因为观察者的运动引起了空间的相对性，从而导致了实验结果与经典物理学的预期不符。
这些实验仅仅是验证狭义相对论的一小部分。
目前，狭义相对论在许多领域的应用中发挥着重要作用。
相对论时间与空间的相互关系
相对论时间与空间的相互关系相对论是由爱因斯坦提出的一种物理学理论，它深刻地改变了人们对时间和空间的理解。
在相对论中，时间和空间不再是绝对的，而是相对的。
本文将探讨相对论时间与空间之间的相互关系。
1. 相对论的基本原理相对论的基本原理是：物理定律在不同参考系中具有相同的形式。
也就是说，无论在哪个参考系中观测，物理定律都是一样的。
这意味着时间和空间不再是绝对的，而是与观测者的参考系相关。
2. 时间的相对性在相对论中，时间的流逝是相对的。
观察不同参考系中的时钟，会发现它们的时间流逝速度是不一样的。
当一个物体以接近光速运动时，其时间似乎减慢下来，而相对静止的物体则经历正常的时间流逝。
这就是所谓的时间膨胀效应。
3. 空间的相对性与时间类似，空间也具有相对性。
当一个物体以接近光速运动时，它的长度在运动方向上会缩短，这被称为长度收缩效应。
这意味着在不同的参考系中，同一个物体的长度会有所不同。
4. 时间与空间的结合在相对论中，时间和空间是紧密结合在一起的，构成了四维时空的统一。
相对论将时间和空间统一为时空，使得物体的运动不再仅仅是在三维空间中发生，而是同时涉及到时间的流逝。
5. 弯曲时空根据相对论的理论，物体的质量和能量会弯曲周围的时空。
这就是著名的引力效应。
大质量物体会在其周围形成一个弯曲的时空，轨迹经过这个时空区域的物体会受到引力作用。
这解释了为什么行星围绕太阳旋转，以及为什么光线会在重力场中偏折。
6. 时间与空间的相互影响在相对论中，时间和空间是相互影响的。
运动速度越快，时间的流逝越慢，空间的长度越短。
这种相互影响在高速运动的粒子加速器中得到了验证。
而我们在日常生活中无法直接感受到这种影响，是因为地球上的运动速度相对较慢。
总结：相对论给我们带来了对时间和空间的全新理解。
时间和空间的相对性使得我们对宇宙的观测和解释更加准确和全面。
相对论将时间和空间紧密结合在一起，构成了时空的统一。
同时，相对论也揭示了时间与空间的相互关系，运动速度的变化会引起时间的流逝速度和空间长度的变化。
时间和空间是相对的
时间和空间是相对的时间和空间是两个我们每天都在经历和感知的抽象概念。
无论我们意识到与否，我们的生活都受时间和空间的限制和影响。
然而，仔细思考时间和空间的本质，我们会发现它们实际上是相对的。
首先，让我们来讨论时间的相对性。
在日常生活中，我们使用钟表来测量和管理时间。
从小时到分钟再到秒，时间以一种线性的方式前进。
然而，这种线性的时间观念在现代物理学中受到了挑战。
爱因斯坦的相对论表明，时间的流逝是相对的，取决于观察者的速度和重力场。
根据相对论的观点，当两个人以不同的速度运动时，他们会感知到时钟的速度不同。
这被称为时间相对论。
时间的相对性可以从更常见的例子中得到证实。
比如，当我们乘坐火车或飞机旅行时，我们会发现自己的钟表与目的地的钟表有所不同。
这是因为当我们以高速移动时，时间的流逝速度会变慢。
这也是为什么在太空中，宇航员们的时间会比地球上的时间慢一些。
因此，从这个角度来看，时间是相对的。
另一方面，让我们来看看空间的相对性。
经典物理学认为，空间是一个三维的坐标系统，具有长度、宽度和高度。
我们可以用尺子测量物体之间的距离，并将其表示为固定的数值。
然而，在相对论的框架下，空间也是相对的。
爱因斯坦提出的广义相对论表明，物体的质量和引力会扭曲空间和时间的结构。
这导致了我们熟知的引力效应，例如行星围绕太阳运行。
相对论还引入了“时空”的概念，将时间和空间合并为一体。
根据相对论的观点，时空是一种弯曲的结构，物体沿着曲线而不是直线运动。
这就解释了为什么行星的轨道是椭圆形的，而不是直线。
在这个理论中，时空的形状和质量的分布密切相关，形成了一个复杂的相互作用关系。
对于我们日常生活中的普通观察者而言，时间和空间的相对性可能并不明显。
然而，当我们进入高速和高重力的领域时，这些相对性变得更加突出。
例如，我们可以考虑黑洞的情况。
在黑洞的事件视界内，时间的流逝几乎停止，空间被严重弯曲。
这种极端情况表明了时间和空间的相对性的极端程度。
此外，相对性还对我们对宇宙起源和演化的理解产生了深远影响。
时间与空间的相对性
时间与空间的相对性时间和空间，是人类日常生活中不可或缺的概念。
它们在我们的日常生活中起着至关重要的作用，我们无时无刻不在感受着它们的存在。
然而，根据相对论的理论，时间和空间并不是绝对的，它们的相对性告诉我们，我们对时间和空间的感知是不准确的。
爱因斯坦的相对论理论可以追溯到20世纪初。
相对论告诉我们，时间和空间是互相影响的。
根据这一理论，时间的流逝速度取决于观察者的运动状态。
当一个物体相对于另一个物体运动时，它们会感受到不同的时间流逝速度。
这被称为时间膨胀。
举例来说，设想有两架飞机，分别从地面上的A点和B点起飞。
一架直飞B点，另一架先以与地球自转方向相同的速度绕地球飞行一圈，然后再飞往B点。
尽管两架飞机都以相同的速度移动，但那架绕地球飞行的飞机所经历的时间会比直飞的飞机时间少。
这是因为绕地球飞行的飞机相对于地面上的观察者来说速度更快，时间相对于地面上的观察者来说会流逝得更慢。
空间的相对性也是相对论的重要概念。
根据相对论，物体的长度会随着观察者的相对运动状态而变化。
当一个物体以接近光速的速度运动时，它的长度会在观察者看来缩短。
这一现象被称为长度收缩。
因此，根据相对论的观点，时间和空间并不是绝对和固定的，而是相对于观察者而言的。
这一理论不仅在物理学中有重大的影响，也在其他学科中产生了深远的影响。
在日常生活中，我们也可以感受到时间和空间的相对性。
举例来说，当我们乘坐火车或汽车时，当相对于车窗观察外界景象时，我们会发现对于经过的景物来说，时间流逝得更快。
这是因为我们与运动的车的相对速度更慢，我们的时间流逝相对较快。
空间的相对性也可以通过GPS卫星系统来体现。
GPS系统在确定位置时需要考虑到导航设备相对于卫星的运动速度，因为相对速度的变化会导致时间流逝的差异，进而影响到导航的准确性。
时间和空间的相对性对我们对世界的理解带来了一定的挑战。
它们告诉我们，我们的直觉和感知并不总是可靠的。
我们对时间和空间的感知受到了我们所处的运动状态的影响。
时间与空间的相对性理论
时间与空间的相对性理论时间与空间的相对性理论是由爱因斯坦于20世纪初提出的重要理论，它极大地改变了我们对时间和空间的认知。
这一理论的核心思想是：时间和空间并非绝对存在，而是与观察者的参考系密切相关，且受到物体质量和速度的影响。
根据相对性理论，时间和空间不再是独立的概念，而是构成一个整体。
它们相互影响并交织在一起，形成了时空的统一。
换言之，时间和空间在各种参考系中都具有不同的表现形式。
首先，我们来探讨时间的相对性。
根据狭义相对论的观点，时间并非绝对流逝，而是相对于观察者的移动速度而变化的。
当一个物体以接近光速的速度运动时，其所经历的时间会减慢，而在静止参考系中的时间相对稳定。
这种被称为时间膨胀的现象是由于物体的速度越快，其质量越大，所以时间会相对变慢。
此外，空间的相对性也是相对性理论的重要内容。
根据相对性理论，空间并非是一个静态的框架，而是根据观察者的参考系而变化的。
当观察者运动时，空间会出现收缩的现象。
这被称为长度收缩，即物体沿着运动方向变短。
当物体的速度接近光速时，空间的收缩效应就会显著。
时间和空间的相对性理论在科学和现实生活中都有重要意义。
首先，它对电磁波的传播速度提供了解释。
根据相对性理论，电磁波的传播速度是恒定不变的，与光速相等。
只有通过对时间和空间的相对性进行考虑，才能解释电磁波穿过空间的特点。
其次，相对性理论在导航系统中也起到了重要作用。
在卫星导航系统中，通过考虑卫星与接收器之间的相对运动，可以修正位置测量中的误差。
这些修正是通过计算卫星和接收器之间的相对时间差和空间收缩来实现的。
此外，时间和空间的相对性理论对宇航员在太空中的时间流逝也有重要影响。
由于太空船的速度相对较快，宇航员在太空中的时间会比地球上的时间慢。
这意味着宇航员在宇宙中旅行一段时间后，与地球上的时间进行对比，他们的时间会比地球上的时间少。
这是因为宇航员的速度相对较快，他们所处的时间参考系与地球上的时间参考系不同。
总结起来，时间和空间的相对性理论改变了我们对时间和空间的观念。
15.2 时间和空间的相对性
二、长度的相对性
一根杆MN沿车厢运动的方向固定在火车上，火车上和地面上都 有一个观察者利用坐标轴测量杆长。
地面观察者认为自己同时测得了杆两端的坐标，而火车上的观察 者认为他不是同时测量的，他认为N端读数先发生，M端读数后发生， 在这期间杆已经相对地面向前运动了一截，所以他认为地面观察者测 得的杆长会比自己测得的数值小一些。
1915年，爱因斯坦创立广义相对论。
一、“同时”是相对的 二、长度的相对性
三、时间间隔的相对性
四、相对论的时空观
l l0
1 v 2 c
t
1 v 2 c
三、时间间隔的相对性
高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对于车上的人来 说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的人认为被接收的反射光 是沿斜线传播的．
对于车厢内 的人：
对于车厢外 的人：
2h c
t 4h2 c2 v2
t
1
v
2
c
运动物体的时间进程比静止时要慢。这称为“钟慢效应”。
从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢。可是飞船上的人自己没有 这样的感觉。飞船上的人认为地面上的时间进程比飞船上的慢，因为他们看到， 地面正以同样的速度朝相反的方向运动！
第十五章 相对论简介
15.2 时间和空间的相对性
课标解读
1.知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论 2.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，
体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响 3.通过实例，了解时间和空间的相对性，体会相对
论时空观与低速世界情境的差异
一、同时的相对性
假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发 出了一个闪光，闪光照到了前壁和后壁。
时间空间的相对性
空间和时间的绝对性和相对性
空间和时间既具有绝对性，又具有相对性，是绝对性和相对性的辩证统空间和时间的绝对性是指空间和时间的客观实在性。
空间和时间是运动着的物质存在的基本形式，在空间和时间之外不可能有任何物质的存在。
既然运动着的物质是不依赖于人的意识而客观存在着，是永恒的，无条件的，绝对的，那么，空间和时间也必然具有客观实在性，是永恒的，无条件的，绝对的。
空间和时间的相对性是指空间和时间的具体性、可变性。
空间的广延性是指运动着的物质的广延性，时间的顺序性、持续性是指运动着的物质的顺序性，持续性。
因此，空间和时间随着物质特性和运动状况的不同而不同，随着物质运动状况的变化而变化。
辩证唯物主义关于空间和时间是绝对性和相对性的辩证统一的原理已为科学的发展所证实。
爱因斯坦的相对论不仅证明了空间和时间的客观实在性，而且深刻揭示了空间和时间同物质运动的内在联系，揭示了物质运动的特性制约着空间和时间的特性。
辩证唯物主义关于空间
和时间相统一的原理，不仅驳斥了唯心主义时空观，而且也是对形而上学唯物主义时空观的有力批判。
唯心主义者利用人们时空观念改变的事实，宣称空间和时间只不过是人们意识的产物，时空的客观性已不复存在，唯物主义已被推翻。
形而上学唯物主义时空观虽然承认时空的客观性，但否认时空的可变性。
这两种时空观都是违背科学事实的。
总体的相对性从原则上说理应允许其局部的绝对性，否则这相对性就是虚妄的，是以相对性窃取绝对对性的地位。
爱因斯坦相对论的基础原理
爱因斯坦相对论的基础原理爱因斯坦相对论是现代物理学中的一项重要理论，其独特的思想和表述方式对于科学的发展产生了深远的影响。
本文将详细探讨爱因斯坦相对论的基础原理，以期更深入地理解这一理论的内涵和意义。
第一部分：时间和空间的相对性爱因斯坦相对论最重要的基础原理是时间和空间的相对性。
传统上我们认为时间和空间是绝对的，即在不同的参考系中时间和空间的度量是一致的。
但是爱因斯坦相对论指出，在不同的参考系中，时间和空间的度量可能会有所不同，即时间和空间的度量是相对的。
这个想法首先由汉斯·克里斯蒂安·威尔逊和亨利·洛伦兹提出，称为洛伦兹变换。
爱因斯坦在这个基础上进行了深入发掘，提出了相对论的独特思想，主张时间和空间的相对性是客观存在的，无论我们是否认识到这一事实，都不会对自然界产生任何影响。
这个思想对于物理学产生了重要的影响。
在经典物理学中，质量和能量是绝对的，其中质量是不变量。
但是在相对论中，质量和能量是相对的。
爱因斯坦打破了传统的物理观念，用深刻的思考、夸张的假设和严密的推理揭示了各种非常规现象的可能性。
第二部分：光速不变原理爱因斯坦相对论的另一个基础原理是光速不变原理。
在不同的参考系中，光速是相同的，不会因为观察者的移动而发生改变。
这一原理是爱因斯坦相对论的重要基石，也是该理论与经典物理学的重要区别。
光速不变原理是基于洛伦兹变换而提出的。
光速不变原理意味着，无论我们如何移动或观察光的传播，光的速度都是一个不变量。
这样，我们才能建立一个相对论，来描述物体的行为，即使这些物体在不同的参考系中移动。
爱因斯坦相对论的光速不变原理具有深远的影响。
它揭示了应该如何处理时间和空间，以及光的行为如何相对于不同的参考系进行描述。
因此，它不仅对于物理学和天文学有重要的影响，而且还具有广泛的应用，例如，它已经应用到GPS等现代科技中。
第三部分：等效原理等效原理是相对论的第三个基础原理，也是一个重要且有趣的概念。
时间和空间的相对性
二、相对性原理与电磁规律发生矛盾 相对性原理与电磁规律发生矛盾
任何参照系中测得的光在真空的速 率都应该是一样的． 率都应该是一样的．
这一结论还特别为后来的很多精确的 实验所证实，最著名的是1887 1887年迈克尔 实验所证实，最著名的是1887年迈克尔 逊和莫雷所做的实验。 逊和莫雷所做的实验。它们都明确无误 地证明光速的测量结果与光源和测量者 的相对运动无关，亦即与参照系无关。 的相对运动无关，亦即与参照系无关。 可见光和电磁波的运动不服从伽利略 相对原理. 相对原理.
狭义相对论的结论已经完全得到证实， 狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际 上它已经成为微观粒子研究的基础之一． 上它已经成为微观粒子研究的基础之一．
四、时空相对性的实验验证
根据相对论， 根据相对论，时间 在运动中会进行的比 较缓慢，也就是说， 较缓慢，也就是说， 在空间中高速移动的 时钟， 时钟，比固定于地面 上的时钟走得慢． 在不同的惯性参考系， 在不同的惯性参考系，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是 相同的，光速与光源、 相同的，光速与光源、观察者间的相对运 动没有关系。 动没有关系。 就是在看来如此简单且最一般的两个假设的 基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论—— ——狭 基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论——狭 义相对论
3对两个基本原理的正确理解
①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁 自然规律不仅包括力学规律， 学规律等其他所有的物理学规律； 学规律等其他所有的物理学规律； ②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于 光源或观察者的运动， 光源或观察者的运动，也不依赖于光的传 播方向 ③几十年来科学家采用各种先进的物理技术 测量光速，结果都不违背光速不变原理。 测量光速，结果都不违背光速不变原理。
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1相对论的诞生2时间和空间的相对性(教师用书独具)●课程要求1 .知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设．2 .知道狭义相对论的几个主要结论．3 .了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响．●课标解读1 .理解经典的相对性原理．2 .了解光的传播与经典的速度合成法则之间的矛盾．3 .理解狭义相对论的两个基本假设．4 .理解同时的相对性、时间间隔的相对性和长度的相对性．5 .知道时间和空间不是脱离物质而单独存在的．●教学地位本节介绍相对论的简单知识，使学生对相对论有一个初步认识．(教师用书独具)●新课导入建议1971年人类将三只铯原子钟分别放到地面和喷气式飞机上验证相对论：在地面将三个铯原子钟调整同步，把两个分别放在向东、向西在赤道上空高速飞行的飞机上，飞行一周后与留在地面的铯原子钟比较，三只铯原子钟跑的不一样快，为什么会出现这种现象呢？通过这节课的学习，将明白其中的道理．●教学流程设计课前预习安排1.看教材.2.学生合作讨论完成【课前自主导学】.步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效果步骤3：师生互动完成“探究1”教师讲解例题步骤7：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】步骤6：指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评课标解读重点难点1.知道经典的相对性原理，能说出狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设.2.能说出狭义相对论的几个主要结论.3.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响.1.狭义相对论的两个基本假设．(重点)2.时间与空间的相对性的理解．(难点)相对论的诞生1 .(1)经典的相对性原理①表述一：力学规律在任何惯性系中都是相同的．②表述二：在一个惯性参考系进行的任何力学实验都不能判断这个惯性参考系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动．③表述三：任何惯性参考系都是平权的．(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系中都是相同的．2 .思考判断(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．(×)3 .探究交流一只苍蝇从一列时速300千米的火车里起飞，按理说，它的飞行时速至少要达到300千米才能追得上火车．请问：当它起飞后，它是会被甩到车尾摔死，还是安然无恙？【提示】苍蝇起飞前相对火车静止，所以已经拥有火车300千米的时速，因此起飞后安然无恙．时间和空间的相对性1(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可能不是同时的．(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，其长度总比静止长度小，但在垂直于杆的运动方向上，杆的长度没有变化．③相对长度公式：设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，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、l0、v的关系是：l＝l1－（vc）2．(3)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，惯性系速度越大，惯性系中的时间进程进行得越慢．非但如此，惯性系中的一切物理、化学过程和生命过程都变慢了．③相对时间间隔公式：设Δτ表示静止的惯性系中观测的时间间隔，Δt表示以v高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是：Δt＝Δτ1－（v c）2.2 .探究交流运动的时针变慢是不是因为时钟的结构因运动发生了改变？【提示】运动的时钟变慢是在两个不同的惯性系中进行时间比较的一种效应，不是因为时钟的结构或精度因运动而发生了改变．经典的相对性原理与狭义相对性原理【问题导思】1 .惯性系与非惯性系有何不同？2 .如何理解相对性原理？1. 惯性系和非惯性系牛顿运动定律能够成立的参考系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．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，即任何惯性参考系都是平权的．3. 相对性原理与电磁规律根据麦克斯韦的电磁理论，真空中的光速在任何惯性系中都是一个常量，但是按照伽利略的相对性原理，在不同惯性系中的光速应是各不相同的．迈克耳—莫雷实验证明：不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的．4. 迈克耳一莫雷实验(1)实验背景：根据麦克斯韦的电磁理论可以直接得到真空中电磁波的速度，并不需要初始条件，也就是说，“电磁波的速度是c”，这本身就是电磁规律的一部分，而不是电磁规律应用于某个具体事物的结论．于是，问题出现了：麦克斯韦的电磁理论相对哪个参考系成立？如果它相对参考系S是正确的，另外还有一个参考系S′，S′相对于S以速度v运动，那么光相对于S′的速度应该是(c －v)而不是c，好像电磁规律不是对任何惯性系都一样．(2)实验结论：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的．狭义相对论认为：光速c是宇宙中的最大速度，实际物体无论怎样加速，其速度只能接近而不能超越光速c.飞船在高空以0.1c的速度向目标飞行，从飞船上向目标方向发射出一个光信号，则在地面的观察者看来光信号的速度是1.1c吗？【解析】由经典力学的相对性原理可知，光信号相对地面的速度v＝c＋0.1c＝1.1c，但这一结论是错误的．根据狭义相对论知，真空中的光速相对于飞船为c，相对于地面也为c，对不同的惯性参考系都是相同的，这一判断已被麦克耳—莫雷实验所证实．【答案】在地面的观察者看来光信号的速度为c，不是1.1c.1 .下列关于经典力学的时空观，正确的是( )A．在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不变的量值，而与参考系的选取无关D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间、空间与物体的运动无关【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，故A、B、C、D均正确．【答案】ABCD怎样理解“动尺变短”和“动钟变慢”1 .如何理解动尺变短？2 .“动钟变慢”的实质是什么？1. 怎样理解“动尺变短”狭义相对论中的长度公式：l＝l01－（vc）2中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可以认为是杆沿自己的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测量的长度．还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v 运动时测出的杆的长度．2. 怎样理解“动钟变慢”时间间隔的相对性公式：Δt＝Δτ1－（vc）2中，Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔．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. 理解要点(1)时间间隔、长度的变化，都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应，它与所选取的参考系有关，物质本身的结构并没有变化．(2)两个事件的时间间隔和物体的长度，必须与所选取的参考系相联系，如果在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸，是没有任何意义的．以上结论是狭义相对论的必然结论，而狭义相对论的正确性已被实验证实，所以以上结论是高速世界中必然发生的现象，是客观存在的事实，绝不是人们的主观臆造，人们之所以平常观察不到这些现象，是因为我们生活在低速运动的世界里．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0.6 c，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0.6 c时，由相对论长度公式l＝l01－（vc）2代入相应的数据解得：l＝100×1－0.62km＝80 km.【答案】100 km 80 km2 .一观察者测得运动着的米尺为0.5 m长，求此米尺以多大的速度移动．【解析】以观察者为一参考系测得的长度为l，米尺为另一参考系，测得米尺的长度为l′，根据公式l＝l′1－（vc）2，可得：v＝c l′2－l2 l′c＝3.0×108 m/s，l′＝1 m，l＝0.5 m 所以：v＝0.866 c＝2.60×108 m/s. 【答案】 2.60×108 m/s1. 牛顿运动定律不适用下列哪些情况( )A．研究原子核外部电子绕核运动的情况B．研究“神舟”八号的升空过程C．研究地球绕太阳公转D．研究超音速飞机的运动【解析】经典力学不适用于微观世界，故A错；B、C、D三个选项中，各种运动的速率都是比较大的，但相对于光速来说都是低速运动，完全可以用牛顿运动定律研究其规律，故选A.【答案】 A2. 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】CD3. 假设有一天某人坐在“神舟”号飞船上，以0.5c的速度遨游太空，当他打开一个光源时，下列说确的是( )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cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c【解析】根据狭义相对论的假设(2)，真空中的光速相对于不同的惯性参考系是相同的，即在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c，A、B错误，C、D正确．【答案】CD4. 属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比【解析】本题考查了相对论的基本知识，对于这类问题的解答重点在于有关基本知识的记忆上．由狭义相对论的基本假设可知A项是正确的．【答案】 A5. 考虑几个问题：(1)如图15－1－1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？图15－1－1(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动时，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向左运动时，人看到的光速又是多少？【解析】根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况是c－v，第三种情况应是c＋v.而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.【答案】三种情况都是c1. 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【解析】由狭义相对论的两个基本假设可知，A、B均正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故C正确，D错误．【答案】 D2. 爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的重大革命，因为它( )A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C．否定了牛顿力学的原理D．修正了能量、质量相互转化的理论【解析】爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性．【答案】 A3 .有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速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，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，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢D．这是神话，科学无法解释【解析】根据狭义相对论的理论，运动的时钟会变“慢”，哥哥相对于弟弟而言以接近光速的速度运动，因而哥哥显得比弟弟年轻，故选C.【答案】 C4. 下列说法中不正确的是( )A．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，这是经典物理学家的观点B．一根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．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0D．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，C选项正确．【答案】 C图15－1－25. 如图15－1－2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，你认为这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( )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，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斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的．【答案】AC6. 如图15－1－3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15－1－3A．0.4c B．0.5cC．0.9c D．c【解析】由狭义相对论的基本假设：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可知D正确．【答案】 D7. 惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A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象是( )【解析】由相对论知识l＝l01－（vc）2得运动方向上的边的边长变短，垂直运动方向的边的边长不变，C图象正确．【答案】 C8. (2013·高二检测)假设甲在接近光速的火车上看地面上乙的手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲的手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说确的是( )A．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C．乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D．乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同【解析】由l＝l01－（vc）2可知，运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观察运动的尺子时，都发现对方手中的尺子比自己手中的变短了，故B正确，A、C、D错误．【答案】 B9. 用相对论的观点判断下列说法不正确的是( )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】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝Δτ1－（vc）2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对于观察者静止，时钟准确，B正确；由l＝l01－（vc）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．【答案】 A10. 地面上A、B两个事件同时发生．如图15－1－4所示，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说，哪个事件先发生？图15－1－4【解析】以地面为参考系，A、B两个事件同时发生，即如在A、B连线中点C放一时钟，将同时接收到来自A、B的信号．设想该时钟以与火箭相同的速度飞行，则先接收到来自B的信号，后接收到来自A的信号，即以火箭(或火箭上的人)为参考系，B事件先发生．【答案】B事件先发生11 .一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝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＝L01－u2/c2＝901－0.82m＝54 m，通过观测站的时间间隔为Δt＝Lu＝54 m0.8c＝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＝Lu＝900.8c＝3.75×10－7 s.【答案】(1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s12. 一列火车以速度v相对地面运动，如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁(如图15－1－5所示)，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？图15－1－5【解析】由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，在光向前后两壁传播的过程中火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然光源离前壁较近，各个方向的光速又都是一样的，当然闪光先到达前壁．火车上的人依据光速不变原理来解释自己的测量结果．【答案】见解析。