2022-2023年高考物理一轮复习 时间和空间的相对性

1.如果①牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫做惯性系.2.力学规律在任何惯性系中都是②相同的.这个论述叫做伽利略相对性原理.3.在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做③匀速直线运动;或者说,任何惯性参考系都是④平权的.1|经典的相对性原理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⑤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⑥相同的.相对论的诞生时间和空间的相对性\n1.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⑦同时的.2.相对论的时空观:“同时”具有⑧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不一定是⑨同时的.3|“同时”的相对性4|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⑩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,其长度总比杆静止时的长度小.设相对于杆静止的人认为杆的长度为l0,与杆相对运动的人认为杆的长度为l,杆相对于人的速度为v,则l、l0的关系是l=l0.\n1.经典的时空观: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.5|时间间隔的相对性设Δτ表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的两个事件的时间间隔,Δt表示相对事件发生地以v高速运动的参考系中观测的同样两事件的时间间隔,则它们的关系是Δt=.\n1.经典的时空观:空间和时间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间和时间之间也是没有联系的.2.相对论的时空观:空间和时间与物质的运动状态有关.6|相对论的时空观\n1.根据相对论的时空观,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.(√)2.相对论时空观认为长度也具有相对性.(√)3.相对论时空观认为空间和时间与物质的运动状态无关.(✕)相对论时空观认为空间和时间与物质的运动状态有关.4.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.(√)5.力学规律在任何惯性系中都是相同的.(√)6.真空中的光速与所选的参考系有关.(✕)真空中的光速与所选的参考系无关.7.任何惯性参考系都是平权的.(√)判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”.\n1|“同时”的相对性“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不一定是同时的.假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶,车厢中央有一个光源发出了一个闪光,闪光照到了车厢的前壁和后壁,这是两个事件.车上的观察者认为两个事件是同时的.车下的观察者却观测到,闪光先到达后壁,后到达前壁.他的解释是:地面也是一个惯性系,闪光向前、向后传播的速度相对地面也是相同的,但是在闪光飞向两壁的过程中,车厢向前行进了一段距离,所以向前的光传播的路程长些,到达前壁的时刻也就晚些,即这两个事件不同时.\n(★★☆)(多选)如图所示,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,你认为木杆是平着落到了地面上;若此时飞飞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.对的B.错的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因为运动是相对的,对运动的描述取决于选择的参考系.当飞飞掠过木杆时,以她自己为参考系,木杆不仅在下落,而且还在朝她运动,因此,她的看法是正确的.答案AC\n2|“动钟变慢”与“动尺变短”主要结论几个结论的理解要点(1)时间间隔及长度的变化都是由于物体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,物体本身的结构并没有变化.(2)两个事件的时间间隔和物质的长度,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.时间间隔的相对性在相对静止的参考系中,观察到两个事件发生的时间间隔为Δτ相对速度为v的参考系中,观察到两事件发生的时间间隔变大,Δt=长度的相对性与杆相对静止的人认为杆的长度为l0若参考系沿杆长度的方向运动,观察到杆的长度减小,l=l0\n(★☆☆)一艘宇宙飞船相对地面静止时的船身长为l0=90m,相对地面以v=0.8c的速度从一观测站的上空飞过.(1)在该观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?(2)宇航员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?\n解析(1)观测站测得船身的长度为l=l0=90m=54m通过观测站的时间间隔为Δt===2.25×10-7s.(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为Δt'===3.75×10-7s.答案(1)2.25×10-7s　(2)3.75×10-7s