高中物理 廣義相對論初步 探索宇宙課件 魯科版選修3-4.ppt

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,,高中物理·選修3-4·魯科版,,,第2講 廣義相對論初步 探索宇宙,[目標(biāo)定位] 1.了解廣義相對論的基本原理.2.初步了解廣義相對論的幾個(gè)主要觀點(diǎn)以及主要觀測證據(jù).3.了解宇宙起源與宇宙內(nèi)部構(gòu)成．,一、廣義相對論初步 1．廣義相對論的基本原理 (1)廣義相對性原理：在 參考系(包括非慣性系)中物理規(guī)律都是相同的． (2)等效原理： 參考系中的慣性力場與均勻引力場不可區(qū)分．,任何,勻加速,2．廣義相對論的時(shí)空結(jié)構(gòu) (1)引力的存在對時(shí)間的影響：在引力場中，時(shí)鐘變 ． (2)引力的存在對空間的影響：引力的存在會(huì)使空間變形，在引力方向上，空間間隔 ．在與引力垂直的方向上，空間間隔變 ，發(fā)生了彎曲．,慢,不變,短,3．廣義相對論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) (1)水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng) 愛因斯坦用廣義相對論引力場方程，經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，得出水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)還應(yīng)有每百年43.03″的附加值，這是時(shí)空彎曲對平方反比律的修正引起的． (2)光線在引力場中發(fā)生 ．,彎曲,(3)引力紅移現(xiàn)象 引力場的存在使原子在太陽表面附近發(fā)出光比同類原子在地球表面附近發(fā)出光，波長 、頻率 、顏色偏 ． (4)雷達(dá)回波延遲：從地球上發(fā)出的雷達(dá)信號(hào)．經(jīng)太陽附近到達(dá)某一星球后再反射回地球，傳播時(shí)間會(huì)有所 ．,長,低,紅,延遲,二、探索宇宙 1．宇宙的起源 宇宙起源于一個(gè)“奇點(diǎn)”，在該奇點(diǎn)，溫度為 ，物質(zhì)密度為 ，空間急劇 ，即發(fā)生宇宙大爆炸之后，宇宙不斷 ，溫度不斷 ，大約經(jīng)歷了150億年，形成了我們今天的宇宙．,無窮大,無窮大,膨脹,膨脹,降低,2．宇宙里有什么 宇宙中有眾多由恒星組成的星系，天穹上大多數(shù)光點(diǎn)是銀河系中的 ，太陽是銀河系中的一顆 ．在太陽系中除了八大 外還有幾十顆 、眾多小行星、難以計(jì)數(shù)的彗星和流星體等.,恒星,恒星,行星,衛(wèi)星,對廣義相對論的理解 1．廣義相對性原理與狹義相對性原理并不相同．狹義相對性原理僅適用于慣性系，而廣義相對性原理適用于一切參考系． 2．光線在引力場中彎曲，以及引力紅移現(xiàn)象都是在引力場很強(qiáng)的情況下產(chǎn)生的效應(yīng)． 3．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．,【例1】 下列說法中正確的是 ( ) 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，例如牛頓定律僅適用于慣性參考系 C．一個(gè)均勻的引力場與一個(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)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理,解析 根據(jù)廣義相對論基本原理可知，選項(xiàng)A、D正確． 答案 AD,【例2】 下列說法中正確的是 ( ) A．物質(zhì)的引力使光線彎曲 B．光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用 C．在強(qiáng)引力的星球附近，時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢 D．廣義相對論可以解釋引力紅移現(xiàn)象,解析 從廣義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)可以得出：物質(zhì)的引力使光線彎曲；引力場的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別，如在矮星表面的引力很強(qiáng)，那里的時(shí)間進(jìn)程變慢，從而導(dǎo)致引力紅移，所以正確的選項(xiàng)為A、C、D. 答案 ACD,