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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提高题】1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，关于狭义相对论下列理解正确的是
（ ）
A．相对性原理只适用于力学规律，其他规律就不成立了
B．如果两个事件在一个参考系中是“同时”的，在另一个参考系中一定也是“同时”的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
D．伽利略相对性原理就是狭义相对论原理
【典例1提高题】【答案】C
【解析】相对性原理不只适用于力学规律，其他规律也成立，故A错误；根据狭义相对论，
如果两个事件在一个参考系中是“同时”的，在另一个参考系中有可能是“相对”的，故
B错误；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，故C正确；
伽利略相对性原理与爱因斯坦狭义相对论原理有着本质区别，故D错误。故选C。
【典例 1 提高题对应练习】关于牛顿力学、相对论、量子力学，下列说法正确的是
（ ）
A．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都适用
B．牛顿力学适用于高速运动的物体，相对论适用于低速运动的物体
C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D．相对论与量子力学否定了牛顿力学理论
【典例1提高题对应练习】【答案】C
【解析】牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动，故A错误，
C正确；牛顿力学适用于低速运动的物体，相对论适用于低速运动的物体，也适用于高速
运动的物体，故B错误；相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论，牛顿力学理论在宏
1
学科网（北京）股份有限公司观低速运动中仍适用，故D错误。故选C。
题型二：狭义相对论光速不变原理的理解
【典例2提高题】地面上的观察者测得真空中的光速为v，在匀速直线运动的列车内，观
1
察者测得真空中的光速为v，根据狭义相对论，下列判断正确的是（ ）
2
A．v>v B．v<v C．v＝v D．无法确定
1 2 1 2 1 2
【典例2提高题】【答案】C
【解析】根据狭义相对论光速不变原理，光在真空中总是以确定的速度传播，速度的大小
同光源的运动状态无关，在真空中的各个方向上，光信号传播速度的大小均相同，光速同
光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关，可知v＝v 故选C。
1 2
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提高题】你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C
的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考
试所用时间
A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定
【典例3a提高题】【答案】A
【解析】根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察
者认为此考生考完这场考试所用的时间 ，可知飞船上的观察者认为此考生
考完这场考试所用的时间大于100分钟．选项A正确．故选A．
类型二：运动的尺子长度缩短了
【典例3b提高题】（多选）假设一列100m长的火车以接近光速的速度穿过一根100m长
的隧道，它们的长度都是在静止状态下测量的，下列关于看到的现象判断正确的是( )
A．相对隧道静止的观察者会看到，火车变短，在某些位置上，隧道能完全遮住它
B．相对隧道静止的观察者会看到，隧道变短，在某些位置上，火车从隧道的两端伸出来
C．相对火车静止的观察者会看到，火车变短，在某些位置上，隧道能完全遮住它
D．相对火车静止的观察者会看到，隧道变短，在某些位置上，火车从隧道的两端伸出来
【典例3b提高题】【答案】AD
【解析】相对于隧道静止的观察者看到火车在运动，所以火车比隧道短，在某些位置火车
会完全处在隧道内部，A正确，B错误；相对火车静止的观察者会看到隧道在运动，所以
隧道比火车短，在某些位置火车两端都伸出隧道，C错误，D正确。故选AD。
【典例3b提高题对应练习】如图所示，两艘飞船A，B沿同一直线同向飞行，相对地面的
速度均为 （ 接近光速 ）。地面上测得它们相距为 ，根据相对论时空观，则A测得两
飞船间的距离（ ）
2
学科网（北京）股份有限公司A．大于 B．等于 C．小于 D．与 无关
【典例3b提高题对应练习】【答案】A
【解析】根据 ，L 为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中
0
的长度，地面上测得它们相距为L，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参
考系的长度，大于L。
故选A。
类型三：结论的综合理解及应用
【典例3c提高题】如图所示，位于教室中央的光源发出一个闪光，闪光照到了教室的前壁
和后壁。教室的长度为 。在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者（ ）
A．测得照到前壁的光速度小于c
B．观测到飞船上的时间进程比教室慢
C．测得教室的长度小于
D．观察到光同时到达前、后壁
【典例3c提高题】【答案】C
【解析】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
等于 ，教室相对于飞船向左运动，则光到前壁的路程变短，光先到达前壁，故AD错误；
根据爱因斯坦的相对论，可知飞太空飞船上的观察者认为看到教室中的时钟变慢，即观测
到飞船上的时间进程比教室快，教室的长度变短小于 ，故B错误，C正确。
故选C。
【典例3c提高题对应练习】如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，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（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．教室中的时钟变快
B．教室的长度大于9m
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
【典例3c提高题对应练习】【答案】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9m，选项AB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，选项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，选项D
错误；故选C。
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