高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第1讲 高速世界课
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预课对习堂点导讲练学义习
第6章——
第1讲 高速世界
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1
预课对习堂点导讲练学义习
第1讲 高速世界 理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
目标定位
1.初步了解爱因斯坦相对论建立的背景.
2.了解高速世界的两个基本原理，知道时间延缓、长度缩短、
质速关系、质能关系和时空弯曲，能应用相对论知识解释简
单的现象.
3.了解经典物理学的局限，知道经典时空观与相对论时空观
之间的关系.
第1Baidu Nhomakorabea 高速世界
2
预课对习堂点导讲练学义习
栏目索引
CONTENTS PAGE
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1 预习导学 梳理·识记·点拨 2 课堂讲义 理解·深化·探究 3 对点练习 巩固·应用·反馈
第1讲 高速世界
第1讲 高速世界
16
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
针对训练1 一列很长的火车在沿平直车道飞快地匀速行
驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到车
厢的前壁和后壁.对这两个事件说法正确的是( )
A.车上的观察者认为两个事件是同时的
B.车上的观察者认为光先到达后壁
C.地面上的观察者认为两个事件是同时的
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
爱因斯坦的理想实验：
1.科学预言： 加速运动能使光线弯曲， 引力也能使光线弯曲.在
宇宙中，物质 能量大、 密度 高的区域时空弯曲大；物质 稀少
的地方，时空弯曲小.
2.实验验证：恒星的光线在太阳附近弯曲数据与广义相对论预
言相当吻合.
3.进一步推理：光线在引力场中的弯曲可等效为空间本身被引
第1讲 高速世界
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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
五、质能关系 按照相对论及基本力学定律可得质量和能量的关系为E＝
mc2 ，称为质能关系式.物质的质量减少(或增加)时，必然 伴随 能量 的减少(或增加)，其关系为ΔE＝ Δmc2 .
第1讲 高速世界
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预六课对习、堂点导时讲练学空义习弯曲
三、长度收缩效应
1.内容：一个一维物体相对另一惯性系沿自身长度方向匀 速运动时，长度变短了，称这种效应为 长度收缩 . 2.公式：l′＝l 1－vc22
第1讲 高速世界
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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
想一想 我们平时为何观察不到这种长度收缩效应呢？
答案 由长度收缩效应表达式
l′＝l
1－vc22，因为日常生活在低速世界中，v≪c 故 l′
近似等于 l，故此现象不明显.
第1讲 高速世界
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四预课对习、堂点导质讲练学速义习关系
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
在经典力学中，物体的质量与物体的运动 无关.但在相对论中，
运动物体的质量随其
m＝
m0 1－vc22
运动速的度变化而变化.
为长度收缩.
第1讲 高速世界
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预例课对习1堂点导讲练关学义习于狭义相对论的基本假设，下列说法正理梳巩解确理固·的深识应是化记用·(探点反A究拨馈D ) A.在不同惯性系中，力学规律都是相同的 B.在不同的惯性系中，真空中的光速是不同的 C.在不同参照系中，一切物理规律都是相同的 D.对任何惯性系，真空中的光速都是相同的 解析 狭义相对论的基本假设均建立在惯性参考系的基础 上，故A、D正确.
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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
一、高速世界的两个基本原理 1.相对性原理：所有物理规律在一切惯性参照系中都具有 相同的形式 . 2.光速不变原理：在一切惯性参照系中，测量到的 真空 中 的光速c 都一样.
第1讲 高速世界
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预二课对习堂点、导讲练时学义习间延缓效应
当一个沿闭合路线运动返回原地时，它记录的时间比原
地不动的钟会慢一些.这已被高精度的铯原子钟超高速环
球飞行实验证实.在相对论时空观中，运动时钟时间与静
止时钟时间的关系：
第1讲 高速世界
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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
Δt＝ Δ1t′－vc22.由于 v＜c，所以 Δt＞Δt′，即运动的钟比静止 的钟走得慢.这种效应被称为时间延缓.
其中m为物体的运动质量，m0为静止质量 ，v为物体相对惯性 系的运动速度.
第1讲 高速世界
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理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
想一想 一个物体被加速、加速、再加速，它的速度会增 大到等于甚至大于光速c吗？为什么？ 答案 由质速关系可知，物体的质量随着速度的增大而增 大，当速度接近光速时，物体的质量趋于无穷大，物体的 加速度趋于零，因此物体被加速时，其速度不可能等于甚 至大于光速.
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1.内容：将一只高速运动的时钟与另一系列静止的同步钟相
比较，发现 运动的钟 变慢了，这个效应叫做时间延缓效
应，时间延缓效应也称作时间膨胀.
Δt＝ 2.表达式：
Δt′ 1－vc22
.
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理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
力弯曲.引力不但影响 空间 ，而且影响 时间即时空弯曲.
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理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
一、对“两个基本原理”和“两个效应”的理解 1.两个基本原理
(1)相对性原理：所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相
同的形式.也就是说，物理学定律与惯性系的选择无关.
第1讲 高速世界
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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)长度收缩效应：按照狭义相对论时空观，空间也与运动密
切相关，即对某物体空间广延性的观测，与观测者和该物体
的相对运动有关.观测长度 l′与静止长度 l 之间的关系：l′ ＝l 1－vc22，由于 v＜c，所以 l′＜l.这种长度观测效应被称
(2)光速不变原理：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的
光速c都一样.也就是说，不管光源与观察者的相对运动如何，
在任一惯性系中的观察者所观测到的真空中的光速都是相等的.
第1讲 高速世界
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2.两个效应
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
(1)时间延缓效应：爱因斯坦曾预言，两个校准过的钟，
D.地面上的观察者认为光到达前壁的时刻晚些
第6章——
第1讲 高速世界
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
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预课对习堂点导讲练学义习
第1讲 高速世界 理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
目标定位
1.初步了解爱因斯坦相对论建立的背景.
2.了解高速世界的两个基本原理，知道时间延缓、长度缩短、
质速关系、质能关系和时空弯曲，能应用相对论知识解释简
单的现象.
3.了解经典物理学的局限，知道经典时空观与相对论时空观
之间的关系.
第1Baidu Nhomakorabea 高速世界
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预课对习堂点导讲练学义习
栏目索引
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理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1 预习导学 梳理·识记·点拨 2 课堂讲义 理解·深化·探究 3 对点练习 巩固·应用·反馈
第1讲 高速世界
第1讲 高速世界
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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
针对训练1 一列很长的火车在沿平直车道飞快地匀速行
驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到车
厢的前壁和后壁.对这两个事件说法正确的是( )
A.车上的观察者认为两个事件是同时的
B.车上的观察者认为光先到达后壁
C.地面上的观察者认为两个事件是同时的
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
爱因斯坦的理想实验：
1.科学预言： 加速运动能使光线弯曲， 引力也能使光线弯曲.在
宇宙中，物质 能量大、 密度 高的区域时空弯曲大；物质 稀少
的地方，时空弯曲小.
2.实验验证：恒星的光线在太阳附近弯曲数据与广义相对论预
言相当吻合.
3.进一步推理：光线在引力场中的弯曲可等效为空间本身被引
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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
五、质能关系 按照相对论及基本力学定律可得质量和能量的关系为E＝
mc2 ，称为质能关系式.物质的质量减少(或增加)时，必然 伴随 能量 的减少(或增加)，其关系为ΔE＝ Δmc2 .
第1讲 高速世界
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预六课对习、堂点导时讲练学空义习弯曲
三、长度收缩效应
1.内容：一个一维物体相对另一惯性系沿自身长度方向匀 速运动时，长度变短了，称这种效应为 长度收缩 . 2.公式：l′＝l 1－vc22
第1讲 高速世界
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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
想一想 我们平时为何观察不到这种长度收缩效应呢？
答案 由长度收缩效应表达式
l′＝l
1－vc22，因为日常生活在低速世界中，v≪c 故 l′
近似等于 l，故此现象不明显.
第1讲 高速世界
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四预课对习、堂点导质讲练学速义习关系
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
在经典力学中，物体的质量与物体的运动 无关.但在相对论中，
运动物体的质量随其
m＝
m0 1－vc22
运动速的度变化而变化.
为长度收缩.
第1讲 高速世界
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预例课对习1堂点导讲练关学义习于狭义相对论的基本假设，下列说法正理梳巩解确理固·的深识应是化记用·(探点反A究拨馈D ) A.在不同惯性系中，力学规律都是相同的 B.在不同的惯性系中，真空中的光速是不同的 C.在不同参照系中，一切物理规律都是相同的 D.对任何惯性系，真空中的光速都是相同的 解析 狭义相对论的基本假设均建立在惯性参考系的基础 上，故A、D正确.
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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
一、高速世界的两个基本原理 1.相对性原理：所有物理规律在一切惯性参照系中都具有 相同的形式 . 2.光速不变原理：在一切惯性参照系中，测量到的 真空 中 的光速c 都一样.
第1讲 高速世界
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预二课对习堂点、导讲练时学义习间延缓效应
当一个沿闭合路线运动返回原地时，它记录的时间比原
地不动的钟会慢一些.这已被高精度的铯原子钟超高速环
球飞行实验证实.在相对论时空观中，运动时钟时间与静
止时钟时间的关系：
第1讲 高速世界
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理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
Δt＝ Δ1t′－vc22.由于 v＜c，所以 Δt＞Δt′，即运动的钟比静止 的钟走得慢.这种效应被称为时间延缓.
其中m为物体的运动质量，m0为静止质量 ，v为物体相对惯性 系的运动速度.
第1讲 高速世界
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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
想一想 一个物体被加速、加速、再加速，它的速度会增 大到等于甚至大于光速c吗？为什么？ 答案 由质速关系可知，物体的质量随着速度的增大而增 大，当速度接近光速时，物体的质量趋于无穷大，物体的 加速度趋于零，因此物体被加速时，其速度不可能等于甚 至大于光速.
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
1.内容：将一只高速运动的时钟与另一系列静止的同步钟相
比较，发现 运动的钟 变慢了，这个效应叫做时间延缓效
应，时间延缓效应也称作时间膨胀.
Δt＝ 2.表达式：
Δt′ 1－vc22
.
第1讲 高速世界
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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
力弯曲.引力不但影响 空间 ，而且影响 时间即时空弯曲.
第1讲 高速世界
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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
一、对“两个基本原理”和“两个效应”的理解 1.两个基本原理
(1)相对性原理：所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相
同的形式.也就是说，物理学定律与惯性系的选择无关.
第1讲 高速世界
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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)长度收缩效应：按照狭义相对论时空观，空间也与运动密
切相关，即对某物体空间广延性的观测，与观测者和该物体
的相对运动有关.观测长度 l′与静止长度 l 之间的关系：l′ ＝l 1－vc22，由于 v＜c，所以 l′＜l.这种长度观测效应被称
(2)光速不变原理：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的
光速c都一样.也就是说，不管光源与观察者的相对运动如何，
在任一惯性系中的观察者所观测到的真空中的光速都是相等的.
第1讲 高速世界
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2.两个效应
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
(1)时间延缓效应：爱因斯坦曾预言，两个校准过的钟，
D.地面上的观察者认为光到达前壁的时刻晚些