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(共44张PPT)
第1节　初识相对论
第2节　相对论中的神奇时空
第3节　探索宇宙的奥秘
第5章　科学进步无止境
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。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　狭义相对论的两个效应与两种关系
知识点一　经典力学体系与狭义相对论
知识点一　经典力学体系与狭义相对论
(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？
提示　(1)分别为v0、v0－v、v0＋v
(2)人观察到的光速都是c
1.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法则是______的。
传播介质
矛盾
2.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。
3.狭义相对论的两个基本假设
(1)相对性原理：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
①惯性系是指牛顿运动定律成立的参考系，相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
②相对性原理表明：在某个惯性系中描述某个物理系统的某个物理过程的物理定律，在其他一切惯性系中对该系统该过程作出描述的物理定律皆保持形式不变。
(2)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(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。
AC
例1 (多选)一列很长的火车沿平直轨道飞快地匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。下列说法正确的是(　　)
A.车厢里的观察者认为闪光是同时到达两壁的
B.静止在地面上的观察者认为闪光是同时到达两壁的
C.静止在地面上的观察者认为闪光先到达后壁
D.静止在地面上的观察者认为闪光先到达前壁
解析　车厢匀速前进，因此车厢是惯性参考系，闪光向前和向后传播的速度相等，而光源在车厢中央，因此闪光同时到达前壁和后壁，A正确；静止在地面上的观察者以地面为参考系(惯性参考系)，闪光向前和向后传播的速度相等，但闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，因此闪光向前传播的路程长些，故闪光先到达后壁，后到达前壁，C正确，B、D错误。
D
解析　根据光速不变原理知，在任何惯性系中测得的真空中的光速都相同，都为c，D正确。
知识点二　狭义相对论的两个效应与两种关系
1.两个原理
(1)相对性原理。
(2)光速不变原理。
3.两种关系
(1)质能关系
①按照相对论及基本力学定律可推出质量和能量有如下关系：E＝mc2，这就是著名的质能方程。
②质量和能量是物质不可分离的属性，当物质的质量减少或增加时，必然伴随着能量的减少或增加，其关系为ΔE＝Δmc2。
AC
角度1　两个效应的理解
例2 (多选)爱因斯坦的相对论时空观告知我们：我们在静止地面看到某物体长度L和运动所间隔的时间t，比较相对地面很大速度v的参考系中对应的该物体的长度和间隔的时间来说(　　)
A.在静止地面物体长度偏大
B.在静止地面物体长度偏小
C.在地面物体运动所间隔的时间t偏大
D.在地面物体运动所间隔的时间t偏小
B
角度2　质能关系的理解
例3 下列关于E＝mc2的说法正确的是(　　)
A.质量为m的物体，就储存有mc2的能量
B.质量为m的物体，对应着mc2的能量
C.如果物体质量减少Δm，就将该质量转化为mc2的能量
D.如果物体质量减少Δm，就将产生Δmc2的能量
解析　由质能关系式可知，能量与质量之间存在着一定的对应关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念，E＝mc2说明质量为m的物体，对应着mc2的能量，A错误，B正确；如果物体质量减少Δm，该减少的质量将转化为Δmc2的能量，但不能说产生Δmc2的能量，C、D错误。
CD
随堂对点自测
2
B
1.(相对论的理解)2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是(　　)
A.经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B.相对于观察者运动的时钟会变慢
C.在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D.同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
解析　经典时空观认为时间和空间是绝对不变的，故A错误；根据钟慢效应，相对论时空观认为相对于观察者运动的时钟会变慢，故B正确；根据爱因斯坦的光速不变原理可知，在所有惯性参考系中光速是恒定的，故C错误；根据长度收缩效应，相对论时空观认为同一物体的长度会随观察者相对参考系的运动而改变，故D错误。
C
2.(两个原理的理解)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。爱因斯坦根据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
解析　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。
C
3.(两个效应的应用)如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中的光速)的飞船反向运动，则下列说法正确的是(　　)
A.甲观察到乙的身高变高
B.甲观察到乙的身高变矮
C.甲观察到乙所乘的飞船变短
D.甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
解析　身高是竖直方向的，他们的运动方向在水平方向上，所以两者看到对方的身高不变，故A、B错误；根据长度收缩效应知，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；根据时间延缓效应，可以推测两人接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙比甲的速度大，因此可以推测，乙所带的钟表要更慢一点，故D错误。
课后巩固训练
3
D
题组一　经典力学体系与狭义相对论
1.经典力学规律不适用于(　　)
A.子弹的飞行 B.飞船绕地球的运行
C.列车的运行 D.粒子以接近光速运动
解析　经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运行，经典力学能适用，故A、B、C错误；粒子以接近光速运动，对于微观的情形经典力学不适用，故D正确。
对点题组练
D
2.下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是(　　)
A.经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B.相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C.相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D.经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
解析　经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D正确。
B
3.下列不属于狭义相对论结论的是(　　)
A.长度收缩 B.时空弯曲 C.时间延缓 D.质量变大
解析　狭义相对论的两个原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，即相对性原理；真空中光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理。长度收缩、时间延缓、质量变大都是基于这两条原理推导出的，属于狭义相对论的结论，A、C、D正确，不符合题意；时空弯曲属于广义相对论的结论，B错误，符合题意。
D
题组二　狭义相对论的两个效应与两种关系
4.如果航天员以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.航天员根据自己的质量在增加发觉自己在运动
B.航天员根据自己的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动
C.航天员根据自己在变小发觉自己在运动
D.航天员永远不能由自身的变化知道自己的速度
解析　根据狭义相对论知识可知，航天员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可发现自身变化，也不能由自身变化知道他的速度，故D正确。
D
5.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(　　)
A.0.4c B.0.5c
C.0.9c D.1.0c
解析　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1.0c，选项D正确。
C
6.如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9 m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为(　　)
A.教室中的时钟变快
B.教室的长度大于9 m
C.从光源发出的光先到达教室后壁
D.光源发出的光，向后的速度小于c
解析　根据爱因斯坦的相对论，可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢，教室的长度变短，即长度小于9 m，A、B错误；教室中的人认为，光向前向后传播的速度相等，光源在教室中央，光同时到达前后两壁。飞行器中的飞行员是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向后壁传播的路程短些，到达后壁的时刻早些，C正确；根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的，D错误。
BC
7.(多选)如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船反向运动。则下列说法正确的是(　　)
A.甲、乙两人相对速度为1.4c
B.甲观察到乙的身高不变
C.甲观察到乙所乘的飞船变短
D.甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
解析　如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值，也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，故A错误；身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；根据相对论的长度收缩，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确； 根据相对论的时间延缓效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点，故D错误。
C
综合提升练
8.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则(　　)
9.已知宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，试求：
(1)粒子运动时的质量与其静止质量的比值；
(2)粒子运动速度与光速的比值。
10.一枚静止时30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者的身边飞过。
(1)火箭上的人测得火箭的长度应为多少？
(2)观察者测得火箭的长度应为多少？
(3)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长度应为多少？
(4)火箭内完好的手表走过了1 min，地面上的人认为经过了多少时间？
答案　(1)30 m　(2)30 m　(3)26 m　(4)1 min
解析　(1)火箭上的人相对火箭永远是静止的，无论火箭速度是多少，火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的长均是l＝30 m。第5章　科学进步无止境
第1节　初识相对论
第2节　相对论中的神奇时空
第3节　探索宇宙的奥秘
(分值：100分)
选择题1～8题，每小题10分，共80分。
对点题组练
题组一　经典力学体系与狭义相对论
1.经典力学规律不适用于(　　)
子弹的飞行
飞船绕地球的运行
列车的运行
粒子以接近光速运动
2.下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是(　　)
经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
3.下列不属于狭义相对论结论的是(　　)
长度收缩 时空弯曲
时间延缓 质量变大
题组二　狭义相对论的两个效应与两种关系
4.如果航天员以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示，下列说法正确的是(　　)
航天员根据自己的质量在增加发觉自己在运动
航天员根据自己的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动
航天员根据自己在变小发觉自己在运动
航天员永远不能由自身的变化知道自己的速度
5.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(　　)
0.4c 0.5c
0.9c 1.0c
6.如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9 m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为(　　)
教室中的时钟变快
教室的长度大于9 m
从光源发出的光先到达教室后壁
光源发出的光，向后的速度小于c
7.(多选)如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船反向运动。则下列说法正确的是(　　)
甲、乙两人相对速度为1.4c
甲观察到乙的身高不变
甲观察到乙所乘的飞船变短
甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
综合提升练
8.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则(　　)
v1>v2，v1＝
v1>v2，v1<
地面上的观察者观察到飞船上的钟在近地点比在远地点走得更慢
根据相对论，飞船中的观察者发现静止于地面的钟走快了
9.(10分)已知宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，试求：
(1)(5分)粒子运动时的质量与其静止质量的比值；
(2)(5分)粒子运动速度与光速的比值。
10.(10分)一枚静止时30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者的身边飞过。
(1)(2分)火箭上的人测得火箭的长度应为多少？
(2)(2分)观察者测得火箭的长度应为多少？
(3)(3分)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长度应为多少？
(4)(3分)火箭内完好的手表走过了1 min，地面上的人认为经过了多少时间？
第1节　初识相对论
第2节　相对论中的神奇时空
第3节　探索宇宙的奥秘
1.D　[经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运行，经典力学能适用，故A、B、C错误；粒子以接近光速运动，对于微观的情形经典力学不适用，故D正确。]
2.D　[经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D正确。]
3.B　[狭义相对论的两个原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，即相对性原理；真空中光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理。长度收缩、时间延缓、质量变大都是基于这两条原理推导出的，属于狭义相对论的结论，A、C、D正确，不符合题意；时空弯曲属于广义相对论的结论，B错误，符合题意。]
4.D　[根据狭义相对论知识可知，航天员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可发现自身变化，也不能由自身变化知道他的速度，故D正确。]
5.D　[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1.0c，选项D正确。]
6.C　[根据爱因斯坦的相对论，可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢，教室的长度变短，即长度小于9 m，A、B错误；教室中的人认为，光向前向后传播的速度相等，光源在教室中央，光同时到达前后两壁。飞行器中的飞行员是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向后壁传播的路程短些，到达后壁的时刻早些，C正确；根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的，D错误。]
7.BC　[如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值，也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，故A错误；身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；根据相对论的长度收缩，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确； 根据相对论的时间延缓效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点，故D错误。]
8.C　[根据开普勒第二定律可知卫星在近地点的速度大于在远地点的速度，即v1>v2，根据G＝m得v＝，将卫星从半径r的圆轨道变轨到图示的椭圆轨道必须在近地点加速使其做离心运动，所以v1>，故A、B错误；根据爱因斯坦的狭义相对论可知，运动具有时间延缓效应，故地面上的观察者看到飞船上的钟变慢了；由于近地点飞船的速度大，则地面上的观察者观察到飞船上的钟在近地点比在远地点走得更慢，故C正确；根据相对论的时间延缓效应，飞船上的人以自己为参考系，认为地球在高速运动，看到地球上的钟变慢了，故D错误。]
9.(1)k　(2)
解析　(1)由E＝mc2，得＝＝k
即粒子的运动质量与静止质量的比值为k。
(2)由m＝，得＝＝k
解得＝，即粒子运动速度与光速的比值为。
10.(1)30 m　(2)30 m　(3)26 m　(4)1 min
解析　(1)火箭上的人相对火箭永远是静止的，无论火箭速度是多少，火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的长均是l＝30 m。
(2)而火箭外面的观察者看火箭时，有相对速度v，则它的测量值要缩短，即l′＜l，由l′＝l可知，当v＝3×103 m/s时，l′＝30× m＝30 m。
(3)由(2)可知当v＝时，l′≈26 m。
(4)火箭上时间τ0＝1 min，火箭的速度v＝3 km/s，所以地面上观测到的时间
τ＝＝ min＝1 min。第5章　科学进步无止境
第1节　初识相对论
第2节　相对论中的神奇时空
第3节　探索宇宙的奥秘
学习目标　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。
知识点一　经典力学体系与狭义相对论
(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.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法则是________的。
2.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。
3.狭义相对论的两个基本假设
(1)相对性原理：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
①惯性系是指牛顿运动定律成立的参考系，相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
②相对性原理表明：在某个惯性系中描述某个物理系统的某个物理过程的物理定律，在其他一切惯性系中对该系统该过程作出描述的物理定律皆保持形式不变。
(2)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(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。
例1 (多选)一列很长的火车沿平直轨道飞快地匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。下列说法正确的是(　　)
A.车厢里的观察者认为闪光是同时到达两壁的
B.静止在地面上的观察者认为闪光是同时到达两壁的
C.静止在地面上的观察者认为闪光先到达后壁
D.静止在地面上的观察者认为闪光先到达前壁
训练 科学家预言，在遥远的将来，离子推进发动机驱动的宇宙飞船很可能会用于宇宙航行，这种飞船能以接近光速的速度飞行。设想在以0.9c飞行的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是(　　)
A.飞船正前方的观察者看到的光速为1.9c
B.飞船正后方的观察者看到的光速为0.1c
C.在垂直飞船前进方向上的观察者看到的光速是c
D.在任何地方的观察者看到的光速都是c
知识点二　狭义相对论的两个效应与两种关系
1.两个原理
(1)相对性原理。
(2)光速不变原理。
2.两个效应
(1)时间延缓效应：爱因斯坦曾预言，两个校准好的时钟，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音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：τ＝。由于v＜c，所以τ＞τ0，即运动的钟比静止的钟走得慢。这种效应被称为时间延缓。
(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，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l0之间的关系：l＝l0，由于v＜c，所以l＜l0。这种长度观测效应被称为长度收缩。
3.两种关系
(1)质能关系
①按照相对论及基本力学定律可推出质量和能量有如下关系：E＝mc2，这就是著名的质能方程。
②质量和能量是物质不可分离的属性，当物质的质量减少或增加时，必然伴随着能量的减少或增加，其关系为ΔE＝Δmc2。
(2)质速关系
①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运动速度的变化而变化。
②关系式：m＝
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。
角度1　两个效应的理解
例2 (多选)爱因斯坦的相对论时空观告知我们：我们在静止地面看到某物体长度L和运动所间隔的时间t，比较相对地面很大速度v的参考系中对应的该物体的长度和间隔的时间来说(　　)
A.在静止地面物体长度偏大
B.在静止地面物体长度偏小
C.在地面物体运动所间隔的时间t偏大
D.在地面物体运动所间隔的时间t偏小
角度2　质能关系的理解
例3 下列关于E＝mc2的说法正确的是(　　)
A.质量为m的物体，就储存有mc2的能量
B.质量为m的物体，对应着mc2的能量
C.如果物体质量减少Δm，就将该质量转化为mc2的能量
D.如果物体质量减少Δm，就将产生Δmc2的能量
角度3　质速关系的理解
例4 (多选)关于公式m＝，下列说法中正确的是(　　)
A.式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B.当物体的运动速度v＞0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学理论不适用
C.当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学理论适用于低速运动，而不适用于高速运动
D.通常由于物体的速度太小，我们感觉不到质量的变化，所以在分析地球上一般物体的运动时，不必考虑质量变化
随堂对点自测
1.(相对论的理解)2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是(　　)
A.经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B.相对于观察者运动的时钟会变慢
C.在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D.同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
2.(两个原理的理解)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。爱因斯坦根据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
3.(两个效应的应用)如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中的光速)的飞船反向运动，则下列说法正确的是(　　)
A.甲观察到乙的身高变高
B.甲观察到乙的身高变矮
C.甲观察到乙所乘的飞船变短
D.甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
第1节　初识相对论
第2节　相对论中的神奇时空
第3节　探索宇宙的奥秘
知识点一
导学　提示　(1)分别为v0、v0－v、v0＋v
(2)人观察到的光速都是c
知识梳理
1.(1)传播介质　(2)矛盾
例1 AC　[车厢匀速前进，因此车厢是惯性参考系，闪光向前和向后传播的速度相等，而光源在车厢中央，因此闪光同时到达前壁和后壁，A正确；静止在地面上的观察者以地面为参考系(惯性参考系)，闪光向前和向后传播的速度相等，但闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，因此闪光向前传播的路程长些，故闪光先到达后壁，后到达前壁，C正确，B、D错误。]
训练 D　[根据光速不变原理知，在任何惯性系中测得的真空中的光速都相同，都为c，D正确。]
知识点二
例2 AC　[静止地面看到某物体长度为L，L＝，静止地面运动所间隔的时间为τ，τ＝τ0，静止地面的物体速度小，长度偏大，地面物体运动所间隔的时间t偏大，故A、C正确。]
例3 B　[由质能关系式可知，能量与质量之间存在着一定的对应关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念，E＝mc2说明质量为m的物体，对应着mc2的能量，A错误，B正确；如果物体质量减少Δm，该减少的质量将转化为Δmc2的能量，但不能说产生Δmc2的能量，C、D错误。]
例4 CD　[公式m＝中的m0是物体静止时的质量，故A错误；当物体的运动速度v>0时，物体的质量m>m0，但是当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动，在分析地球上一般物体的运动时，经典力学理论仍然适用，故B错误，C、D正确。]
随堂对点自测
1.B　[经典时空观认为时间和空间是绝对不变的，故A错误；根据钟慢效应，相对论时空观认为相对于观察者运动的时钟会变慢，故B正确；根据爱因斯坦的光速不变原理可知，在所有惯性参考系中光速是恒定的，故C错误；根据长度收缩效应，相对论时空观认为同一物体的长度会随观察者相对参考系的运动而改变，故D错误。]
2.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。]
3.C　[身高是竖直方向的，他们的运动方向在水平方向上，所以两者看到对方的身高不变，故A、B错误；根据长度收缩效应知，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；根据时间延缓效应，可以推测两人接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙比甲的速度大，因此可以推测，乙所带的钟表要更慢一点，故D错误。]

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