廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介-完整版獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、4廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解廣義相對(duì)論的基本原理。2.初步了解廣義相對(duì)論的幾個(gè)主要觀點(diǎn)以及主要觀測(cè)證據(jù)。廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介1.超越狹義相對(duì)論的思考:愛(ài)因斯坦思考狹義相對(duì)論無(wú)法解決的兩個(gè)問(wèn)題:(1)引力問(wèn)題:萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入_的框架。(2)非慣性系問(wèn)題:狹義相對(duì)論只適用于_。它們是促成廣義相對(duì)論的前提。狹義相對(duì)論慣性參考系2.廣義相對(duì)性原理和等效原理:(1)廣義相對(duì)性原理:在任何參考系中,物理規(guī)律都是_的。(2)等效原理:一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系_。3.廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論:(1)光線經(jīng)過(guò)強(qiáng)引力場(chǎng)發(fā)生_。(2)引力紅移:引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的_進(jìn)程出現(xiàn)了差別。而使矮

2、星表面原子發(fā)光頻率_。相同等價(jià)彎曲時(shí)間偏低【自我思悟】1.愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論后,為什么還要提出廣義相對(duì)論?提示:愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論后,遇到了狹義相對(duì)論無(wú)法解決的兩個(gè)問(wèn)題:萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論的框架;慣性參考系在狹義相對(duì)論中具有特殊的地位。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題,愛(ài)因斯坦又向前邁進(jìn)了一大步,提出了廣義相對(duì)論。2.怎樣理解廣義相對(duì)性原理?提示:廣義相對(duì)性原理關(guān)鍵一點(diǎn)是適用于任何參考系?！久^(qū)掃描】1.在牛頓力學(xué)中,物體的質(zhì)量是保持不變的。2.在相對(duì)論力學(xué)中,物體靜止時(shí)的質(zhì)量最小。3.靜止的物體也具有能量,稱為靜質(zhì)能。4.E=mc2中能量E包括靜質(zhì)能E0和動(dòng)能Ek,不是物體的內(nèi)能。5.

3、狹義相對(duì)論只適用于慣性參考系。6.相對(duì)論力學(xué)中,物體的質(zhì)量隨物體的速度的增大而增大。7.引力場(chǎng)越強(qiáng),相對(duì)論效應(yīng)越明顯,時(shí)鐘變慢的效應(yīng)越明顯。廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論 拓展延伸1.光線在引力場(chǎng)中彎曲:根據(jù)廣義相對(duì)論,物質(zhì)的引力會(huì)使光線彎曲,引力場(chǎng)越強(qiáng),彎曲越厲害。通常物體的引力場(chǎng)都太弱,但太陽(yáng)引力場(chǎng)卻能引起光線比較明顯的彎曲。2.引力紅移:按照廣義相對(duì)論,引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別。例如,在強(qiáng)引力的星球附近,時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢,因此光振動(dòng)會(huì)變慢,相應(yīng)的光的波長(zhǎng)變長(zhǎng)、頻率變小,光譜線會(huì)發(fā)生向紅光一端移動(dòng)的現(xiàn)象。廣義相對(duì)論所作出的以上預(yù)言全部被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)證實(shí)。還有其他一些事實(shí)也支持廣義相對(duì)

4、論。目前,廣義相對(duì)論已經(jīng)在宇宙結(jié)構(gòu)、宇宙演化等方面發(fā)揮了主要作用?！疚⑺伎肌康厍虮砻嬗幸?為什么說(shuō)在地球表面均勻介質(zhì)中光沿直線傳播?提示:地球表面的引力場(chǎng)很弱,對(duì)光的傳播方向影響很小,所以認(rèn)為光沿直線傳播?！绢}組通關(guān)】【示范題】在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,通過(guò)儀器可以觀察到太陽(yáng)后面的恒星,這說(shuō)明恒星發(fā)出的光()A.經(jīng)過(guò)太陽(yáng)時(shí)發(fā)生了衍射B.可以穿透太陽(yáng)及其他障礙物C.在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲D.經(jīng)過(guò)太陽(yáng)外的大氣層時(shí)發(fā)生了折射【解題探究】(1)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么?提示:障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)小或相差不多。(2)光線是沿直線傳播的,為什么能觀察到太陽(yáng)后面的恒星?提示:光線在引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲。

5、【規(guī)范解答】選C。根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論可知,光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲,所以可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候(如日全食時(shí))通過(guò)儀器觀察到太陽(yáng)后面的恒星,故C正確,A、B、D均錯(cuò)?！就P(guān)1+1】1.(多選)以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.矮星表面的引力很強(qiáng)B.時(shí)鐘在引力場(chǎng)弱的地方比在引力場(chǎng)強(qiáng)的地方走得快些C.在引力場(chǎng)越弱的地方,物體長(zhǎng)度越長(zhǎng)D.在引力場(chǎng)強(qiáng)的地方,光譜線向綠端偏移【解析】選C、D。因矮星體積很小,質(zhì)量卻不小,所以矮星表面引力很強(qiáng),故A正確;根據(jù)廣義相對(duì)論的結(jié)論可知,引力場(chǎng)越強(qiáng),時(shí)間進(jìn)程越慢,物體長(zhǎng)度越短,故B正確,C錯(cuò)誤;在引力場(chǎng)強(qiáng)的地方,光譜線向紅端偏移,稱為“引力紅移”,故D錯(cuò)誤。2.(2

6、014徐州高二檢測(cè))設(shè)想有一艘飛船以v=0.8c的速度在地球上空飛行,如果這時(shí)從飛船上沿其運(yùn)動(dòng)方向拋出一物體,該物體相對(duì)于飛船的速度為0.9c,從地面上的人看來(lái),物體的速度為()A.1.7cB.0.1cC.0.99cD.無(wú)法確定【解析】選C。根據(jù)相對(duì)論速度變換公式：u得u 0.99c，故選項(xiàng)C正確?！咀兪接?xùn)練】(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A.在任何參考系中,物理規(guī)律都是相同的,這就是廣義相對(duì)性原理B.在不同的參考系中,物理規(guī)律都是不同的,例如,牛頓運(yùn)動(dòng)定律僅適用于慣性參考系C.一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià),這就是著名的等效原理D.一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)

7、,這就是著名的等效原理【解析】選A、D。由廣義相對(duì)性原理和等效原理的內(nèi)容知A、D正確?！舅仞B(yǎng)升華】廣義相對(duì)論效應(yīng)(1)光線在引力場(chǎng)中彎曲以及引力紅移現(xiàn)象都是在引力場(chǎng)很強(qiáng)的情況下產(chǎn)生的效應(yīng)。(2)光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的現(xiàn)象在我們的日常生活中仍然成立。 【資源平臺(tái)】相對(duì)論速度變換公式的應(yīng)用【示范題】設(shè)想地球上有一觀察者測(cè)得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行,5.0s后該飛船將與一個(gè)以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞。試問(wèn):(1)飛船中的人測(cè)得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)?(2)從飛船中的時(shí)鐘來(lái)看,還有多少時(shí)間允許它離開(kāi)航線,以避免與彗星碰撞。 【標(biāo)準(zhǔn)解答】這是一個(gè)相對(duì)論速度變換問(wèn)題。取地球?yàn)镾系,飛船為S系,向東為x軸正向,則S系相對(duì)S系的速度v=0.60c,彗星相對(duì)S系的速度u