高中物理 广义相对论初步 探索宇宙课件 鲁科版选修3-4.ppt

高中物理 选修3 4 鲁科版 第2讲广义相对论初步探索宇宙 目标定位 1 了解广义相对论的基本原理 2 初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据 3 了解宇宙起源与宇宙内部构成 一 广义相对论初步1 广义相对论的基本原理 1 广义相对性原理 在参考系 包括非惯性系 中物理规律都是相同的 2 等效原理 参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分 任何 匀加速 2 广义相对论的时空结构 1 引力的存在对时间的影响 在引力场中 时钟变 2 引力的存在对空间的影响 引力的存在会使空间变形 在引力方向上 空间间隔 在与引力垂直的方向上 空间间隔变 发生了弯曲 慢 不变 短 3 广义相对论的实验检验 1 水星近日点的进动爱因斯坦用广义相对论引力场方程 经过复杂的数学运算 得出水星近日点的进动还应有每百年43 03 的附加值 这是时空弯曲对平方反比律的修正引起的 2 光线在引力场中发生 弯曲 3 引力红移现象引力场的存在使原子在太阳表面附近发出光比同类原子在地球表面附近发出光 波长 频率 颜色偏 4 雷达回波延迟 从地球上发出的雷达信号 经太阳附近到达某一星球后再反射回地球 传播时间会有所 长 低 红 延迟 二 探索宇宙1 宇宙的起源宇宙起源于一个 奇点 在该奇点 温度为 物质密度为 空间急剧 即发生宇宙大爆炸之后 宇宙不断 温度不断 大约经历了150亿年 形成了我们今天的宇宙 无穷大 无穷大 膨胀 膨胀 降低 2 宇宙里有什么宇宙中有众多由恒星组成的星系 天穹上大多数光点是银河系中的 太阳是银河系中的一颗 在太阳系中除了八大外还有几十颗 众多小行星 难以计数的彗星和流星体等 恒星 恒星 行星 卫星 对广义相对论的理解1 广义相对性原理与狭义相对性原理并不相同 狭义相对性原理仅适用于惯性系 而广义相对性原理适用于一切参考系 2 光线在引力场中弯曲 以及引力红移现象都是在引力场很强的情况下产生的效应 3 光在同一种均匀介质中沿直线传播的现象 在我们的日常生活中仍然成立 例1 下列说法中正确的是 A 在任何参考系中 物理规律都是相同的 这就是广义相对性原理B 在不同的参考系中 物理规律都是不同的 例如牛顿定律仅适用于惯性参考系C 一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价 这就是著名的等效原理D 一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价 这就是著名的等效原理 解析根据广义相对论基本原理可知 选项A D正确 答案AD 例2 下列说法中正确的是 A 物质的引力使光线弯曲B 光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C 在强引力的星球附近 时间进程会变慢D 广义相对论可以解释引力红移现象 解析从广义相对论的两个基本假设可以得出 物质的引力使光线弯曲 引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别 如在矮星表面的引力很强 那里的时间进程变慢 从而导致引力红移 所以正确的选项为A C D 答案ACD