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知识点 8：狭义相对论
【知识思维方法技巧】
（1）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，光速与光源、观测者
间的相对运动没有关系．
（2）狭义相对论的三个有用的结论:
①时间延缓效应： 运动的时钟变慢了
②长度收缩效应： 运动的尺子长度缩短了
相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状
态有关。
③运动的物体质量增大了。
题型一：狭义相对论的理解
【典例1拔尖题】下列说法正确的是（ ）
A．狭义相对论下的时空观是一种绝对时空观
B．牛顿力学取得了巨大成就，适用于一切领域
C．现代物理学的发展说明牛顿力学是错误且毫无意义的
D．狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的
【典例1拔尖题】【答案】D
【解析】经典力学的时空观是一种绝对时空观，经典力学的时空观认为，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，对不同参考系中的观察者来说也是同时发生的，故A错误；牛顿力学适用于宏观、低
速的物体，故B错误；现代物理学的发展说明牛顿力学是正确且十分具有意义的，故C错
误；狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的，故
D正确。故选D。
【典例1拔尖题对应练习】（多选）物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了
科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，根据狭义相对论下列
说法正确的是( )
A．真空中的光速是不变的
B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短
C．物体的质量取决于物体所含物质的多少，与物体的运动速度无关
D．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变
【典例1拔尖题对应练习】【答案】ABD
【解析】真空中的光速是不变的，故A正确；狭义相对论的几个基本结论：①钟慢效应：
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学科网（北京）股份有限公司运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎
停止了；②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，
尺子缩成一个点．故B正确；由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的
质量明显大于静止时的质量，故C错误；质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测
者的相对运动状态而改变，故D正确。故选ABD。
题型二：狭义相对论光速不变原理的理解
【典例2拔尖题】设某人在速度为0.5c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
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
【典例2拔尖题】【答案】D
【解析】根据狭义相对论的两个基本假设之一：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，则观察者在地面上和在飞船中观测光的速度均为c。故选D。
题型三：狭义相对论结论的理解及应用
类型一：运动的时钟变慢了
【典例3a拔尖题】 (多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船
和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
【典例3a拔尖题】【答案】AC
【解析】相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人相对飞船上的钟是静止的，
而观测到地球上的钟是高速运动的，因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟
快，A项正确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是高速运动的，因此地球
上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项正确，D项错误．
类型二：运动的尺子长度缩短了
【典例3b拔尖题】相对于地球的速度为v的一飞船，要到离地球为5光年的星球上去。若
飞船的宇航员测得该旅程为3光年，则v应为( )
A. B. C. D.
【典例3b拔尖题】【答案】D
【解析】根据l＝l ，得v＝c＝c，故D正确。
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学科网（北京）股份有限公司【典例3b拔尖题对应练习】如下图所示，惯性系S中有一边长为l的立方体，从相对S系
沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察该立方体的形状是（ ）
A． B．
C． D．
【典例3b拔尖题对应练习】【答案】D
【解析】根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，沿y轴方向正方形边长不变。
故选D。
类型三：结论的综合理解及应用
【典例3c拔尖题】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．甲观察到乙的身高变短了
C．甲观察到乙所乘坐的飞船变短
D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
【典例3c拔尖题】【答案】C
【解析】甲、乙两人速度均相对于同一参考系，现以甲为参考系，则原参考系相对于甲以
0.6c的速度向右运动，乙相对于原参考系以0.8c的速度向右运动，则甲、乙的相对速度
故A错误；
因为身高方向与他们的运动方向垂直，所以两人看到对方的身高不变，故B错误；
根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；
根据相对论的钟慢效应，可知甲观察到乙所带的钟表显示时间变慢，故D错误。
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学科网（北京）股份有限公司【典例3c拔尖题对应练习】（1）一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，
某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的情况是什么呢？
（2）远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，
求在此星球上测其闪光周期为多大？
【典例3c拔尖题对应练习】【答案】（1）车头的灯先亮；（2）3(昼夜)
【解析】（1）车厢顶上的人与火车运动方向相同，根据同时的相对性，故会看到车头的灯
先亮。
（2）因为 ，所以 ；由Δt＝5(昼夜)，v＝0.8c
所以 (昼夜)
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