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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 基础题】高速运动的μ 子寿命变长这一现象，用牛顿力学无法解释，说明牛顿力
学是有局限性的，牛顿力学的适用范围是（ ）
A．宏观世界，高速运动
B．宏观世界，低速运动
C．微观世界，高速运动
D．微观世界，低速运动
【典例1 基础题】【答案】B
【解析】经典力学不能用于处理微观、高速运动的物体，只适用于宏观世界，低速运动。
故选B。
【典例1 基础题对应练习】经典力学不适用于下列哪种运动（ ）
A．“奋斗者”号的深海潜航
B．“嫦娥五号”的环月运动
C．新能源汽车的续航测试
D．微观粒子的波动
【典例1 基础题对应练习】【答案】D
【解析】经典力学适用于宏观低速运动，“奋斗者”号的深海潜航、“嫦娥五号”的环月
运动、新能源汽车的续航测试均属于宏观低速运动，而经典力学不适用于微观粒子的波动。
故选D。
题型二：狭义相对论光速不变原理的理解
【典例2 基础题】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
v(v 接近光速c)．地面上的人测得它们相距为L，则飞船A 上的人测得两飞船间的距离
____________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B 向A 发出一光信号，飞船A 上的
人测得该信号的速度为____________________．
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【典例2 基础题】【答案】大于 c（或光速）
【解析】根据狭义相对论的光速不变原理，因此飞船A 上的人测得信号的速度仍等于c(或
光速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B 相对A 是静止的，没有尺缩效
应现象，则飞船A 上的人测得两飞船距离应大于L.
【典例2 基础题对应练习】如图所示，在未来某年A 乘坐速度为0.8c（c 为光速）的宇宙飞
船追赶正前方的B，B 的飞行速度为0.6c，A 向B 发出一束光进行联络，则B 观测到该光束
的传播速度为（ ）
A．0.2c
B．0.8c
C．1.0c
D．1.4c
【典例2 基础题对应练习】【答案】C
【解析】根据爱因斯坦的相对论，在任何参考系中光速不变，即光速不随光源和观察者所
在参考系相对运动而改变。所以B 观测到该光束的传播速度为
。故选C。
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 基础题】A、B、C 是三个完全相同的时钟，A 放在地面上，B、C 分别放在以速
度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，且v1＜v2.地面上的观察者认为走得最快的时钟是
（ ）
A．A 时钟
B．B 时钟
C．C 时钟
D．无法确定
【典例3a 基础题】【答案】A
【解析】根据公式
可知，相对于观察者的速度v 越小，其上的时间进程越快，
地面上的钟A 的速度v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快。A
正确。故选A。
类型二：运动的尺子长度缩短了
【典例3b 基础题】如图所示，宇航员驾驶宇宙飞船在观察者上方高速水平飞过。根据相对
论可知，与坐在飞船里的宇航员的观测结果相比，地面上静止的观察者观测到（ ）
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A．飞船长度更小
B．飞船高度更小
C．飞船长度更大
D．飞船高度更大
【典例3b 基础题】【答案】A
【解析】根据尺缩效应可知动长变短，可知地面上静止的观察者观测到的飞船长度更小，
高度不变。故选A。
【典例3b 基础题对应练习】若一列火车以接近光速的速度在高速行驶，车上的人用望远镜
来观察地面上的一只排球，其观察的结果是（ ）
A．像一只乒乓球（体积变小）
B．像一只篮球（体积变大）
C．像一只橄榄球（竖直放置）
D．像一只橄榄球（水平放置）
【典例3b 基础题对应练习】【答案】C
【解析】根据狭义相对论，以观察者为参照系，则排球以接近光速的速度反向运动，由长
度收缩效应可知，观察者测得排球水平宽度变短，竖直长度不变，因此观察的结果是像一
只竖直放置的橄榄球。故选C。
类型三：结论的综合理解及应用
【典例3c 基础题】某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速（约0.3c）飞过，
关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法不正确的是（ ）
A．下方地面上的人观察到火箭上的时钟变慢了
B．下方地面上的人观察到火箭变短了
C．火箭上的人观察到火箭变短了
D．火箭上的人看到下方地面上的物体都变短了
【典例3c 基础题】【答案】C
【解析】根据爱因斯坦相对论（尺缩效应、钟慢效应）可知，地面上的人观察到火箭变短
了，火箭上的时间进程变慢了，火箭上的时钟变慢了，AB 正确，不符合题意。火箭上的
人与火箭之间没有相对运动，所以此人观察到火箭的长度和时间进程均无变化，C 错误，
符合题意。运动是相对的，火箭上的人看到地面上的物体长度变短了，D 正确，不符合题
意。
故选C。
【典例3c 基础题对应练习】一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c 为光速)的速
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度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
【典例3c 基础题对应练习】【答案】B
【解析】飞船上的观测者相对飞船静止，测得的长度仍为30 m，而地球上的观测者观测高
速飞行的飞船，长度缩短了，故A 错误，B 正确；根据狭义相对论的基本假设可知，飞船
和地球上的观测者测得光信号的速度均为c，C、D 均错误．
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