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第1节　初识相对论
[学习目标]　1.了解迈克尔孙—莫雷实验对经典物理学造成的困难(重点)。2.知道狭义相对论的两个基本原理的内容(重难点)。
(1)如图所示，小球相对于参考系O以速度v0向右抛出，人相对于参考系O'静止，当参考系O'相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到小球的速度分别为多大？
(2)如图所示，光源相对于参考系O静止，人相对于参考系O'静止，当参考系O'相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到的光源发出光的传播速度分别为多大？
　　　 　　　 　　　
　　　 　　　 　　　
　　　 　　　 　　　
　　　 　　　 　　　
1.经典时空观
经典时空观又叫绝对时空观，认为绝对的时间自身在流逝着，因其本性而在均匀地、与任何外界无关地流逝着；绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关的，永远是相同和不动的。时间和空间与物质及其运动无关，并且时间和空间是完全独立的。
2.迈克尔孙—莫雷实验
(1)经典物理学家曾认为，“以太”是光波的　　　　　　　　，这种介质绝对静止、密度极小，硬度极大、完全透明，充满宇宙空间，渗透于一切物体。
(2)迈克尔孙—莫雷实验证明了光速是不变的，这与传统的速度合成原理是　　　　的。
3.狭义相对论的两个基本假设
(1)相对性原理：所有　　　　　　　　在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
(2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的　　　　　的　　　　　都一样(c=3×108 m/s)。
4.相对论时空观
狭义相对论中的两个基本假设包含了不同于经典力学的新时空观，即相对论时空观，这种时空观认为绝对的时间和绝对的空间是不存在的，时间、空间与物质及其运动都有密切的联系；同时，时间和空间之间也有着紧密的联系。
(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相对另一个惯性系做匀速直线运动。(　　)
例1　下列说法正确的是(　　)
A.牛顿力学能够说明微观粒子的规律性
B.牛顿力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体
C.相对论与量子力学的出现，说明牛顿力学已失去意义
D.对于宏观物体的高速运动问题，牛顿力学仍适用
例2　(多选)下列关于经典力学的时空观，说法正确的是(　　)
A.经典力学的时空观中，同时是相对的，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，对另一个参考系中的观察者来说不是同时发生的
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.经典力学的时空观是一个相对的时空观，时间、空间都与物体的运动有关
例3　(2023·上海市第十中学高一月考)设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源(c为真空中传播的光速)，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1.5c
B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c
D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
例4　(2023·绵阳高一月考)关于牛顿力学理论，下述说法中正确的是(　　)
A.牛顿力学适用于宏观、低速、弱引力场
B.相对论和量子力学证明了牛顿力学是错误和过时的
C.牛顿力学认为时空是相对的
D.牛顿力学可以预言各种尺度下的运动
例5　(2023·福建师大二附中月考)在高速世界里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参考系的选择不同而不同。爱因斯坦基于相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论，下列说法正确的是(　　)
A.相对性原理是指，物理规律在一切参考系中都具有相同的形式
B.光速不变原理是指，在一切参考系中，测量到的真空中的光速c都一样
C.光速不变原理是指，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样
D.上面所述均不正确
答案精析
(1)分别为v0、v0-v、v0+v
(2)人观察到的光速都是c
梳理与总结
2.(1)传播介质　(2)矛盾
3.(1)物理规律　(2)真空中　光速c
易错辨析
(1)√　(2)√　(3)×　(4)√
例1　B　[牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，也不能说明微观粒子的规律性，相对论与量子力学的出现，是一种完善和拓展，牛顿力学并没有失去其存在的意义，B正确，A、C、D错误。]
例2　BC　[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B、C正确，A、D错误。]
例3　D　[根据爱因斯坦的光速不变原理可知，即光在真空中沿任何方向传播速度都是c，则观察者在地面上任何地方和在飞船中观测光的速度均为c，故选D。]
例4　A　[牛顿力学适用于宏观、低速、弱引力场，A正确；相对论和量子力学适用于微观高速粒子的运动，并没有否定牛顿力学，B错误；牛顿力学中，认为时间和空间都是绝对的，C错误；牛顿力学不适用于微观、高速情况下的运动，D错误。]
例5　C　[根据相对性原理，在所有惯性系中，而不是参考系中，物理规律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；光速不变原理，是指在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，故B、D错误，C正确。](共16张PPT)
DIWUZHANG
第5章
第1节　初识相对论
1.了解迈克尔孙—莫雷实验对经典物理学造成的困难(重点)。
2.知道狭义相对论的两个基本原理的内容(重难点)。
学习目标
(1)如图所示，小球相对于参考系O以速度v0向右抛出，人相对于参考系O'静止，当参考系O'相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到小球的速度分别为多大？
答案　分别为v0、v0-v、v0+v
(2)如图所示，光源相对于参考系O静止，人相对于参考系O'静止，当参考系O'相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到的光源发出光的传播速度分别为多大？
答案　人观察到的光速都是c
1.经典时空观
经典时空观又叫绝对时空观，认为绝对的时间自身在流逝着，因其本性而在均匀地、与任何外界无关地流逝着；绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关的，永远是相同和不动的。时间和空间与物质及其运动无关，并且时间和空间是完全独立的。
梳理与总结
2.迈克尔孙—莫雷实验
(1)经典物理学家曾认为，“以太”是光波的________，这种介质绝对静止、密度极小，硬度极大、完全透明，充满宇宙空间，渗透于一切物体。
(2)迈克尔孙—莫雷实验证明了光速是不变的，这与传统的速度合成原理是_____的。
3.狭义相对论的两个基本假设
(1)相对性原理：所有_________在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
(2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的_______的_______都一样(c=3×108 m/s)。
传播介质
矛盾
物理规律
真空中
光速c
4.相对论时空观
狭义相对论中的两个基本假设包含了不同于经典力学的新时空观，即相对论时空观，这种时空观认为绝对的时间和绝对的空间是不存在的，时间、空间与物质及其运动都有密切的联系；同时，时间和空间之间也有着紧密的联系。
(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相对另一个惯性系做匀速直线运动。(　　)
√
√
×
√
　下列说法正确的是
A.牛顿力学能够说明微观粒子的规律性
B.牛顿力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体
C.相对论与量子力学的出现，说明牛顿力学已失去意义
D.对于宏观物体的高速运动问题，牛顿力学仍适用
例1
√
牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，也不能说明微观粒子的规律性，相对论与量子力学的出现，是一种完善和拓展，牛顿力学并没有失去其存在的意义，B正确，A、C、D错误。
　(多选)下列关于经典力学的时空观，说法正确的是
A.经典力学的时空观中，同时是相对的，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，对另一个参考系中的观察者来说不是同时发生的
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.经典力学的时空观是一个相对的时空观，时间、空间都与物体的运动有关
例2
√
√
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B、C正确，A、D错误。
　(2023·上海市第十中学高一月考)设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源(c为真空中传播的光速)，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1.5c
B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c
D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
例3
√
根据爱因斯坦的光速不变原理可知，即光在真空中沿任何方向传播速度都是c，则观察者在地面上任何地方和在飞船中观测光的速度均为c，故选D。
　(2023·绵阳高一月考)关于牛顿力学理论，下述说法中正确的是
A.牛顿力学适用于宏观、低速、弱引力场
B.相对论和量子力学证明了牛顿力学是错误和过时的
C.牛顿力学认为时空是相对的
D.牛顿力学可以预言各种尺度下的运动
例4
√
牛顿力学适用于宏观、低速、弱引力场，A正确；
相对论和量子力学适用于微观高速粒子的运动，并没有否定牛顿力学，B错误；
牛顿力学中，认为时间和空间都是绝对的，C错误；
牛顿力学不适用于微观、高速情况下的运动，D错误。
　(2023·福建师大二附中月考)在高速世界里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参考系的选择不同而不同。爱因斯坦基于相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论，下列说法正确的是
A.相对性原理是指，物理规律在一切参考系中都具有相同的形式
B.光速不变原理是指，在一切参考系中，测量到的真空中的光速c都一样
C.光速不变原理是指，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都
一样
D.上面所述均不正确
例5
√
根据相对性原理，在所有惯性系中，而不是参考系中，物理规律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；
光速不变原理，是指在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，故B、D错误，C正确。

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