高三物理广义相对论简介

高中物理新人教版选修３-4系列课件15.4《广义相对论简介》教学目标•知识与技能：•（1）了解广义相对论基本原理广义相对性原理和等效原理•（2）广义相对论主要结论物质的引力使光线弯曲和强引力场附近的时间进程会变慢•（3）介绍广义相对论的实验验证•过程与方法：•（1）了解爱因斯坦思考和推演广义相对论思维过程•情感态度和价值观：•（1）体会在宇宙中人类的渺小和科学的巨大力量•教学重点、难点：•1、广义相对性原理和等效原理2、广义相对论的主要结论：引力使光线弯曲和强引力场附近的时间进程会变慢相对论简介19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁本质．我们已经知道，电磁波是以巨大且有限的速度传播的，因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现．相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑．如果在一个参考系中牛顿定律能够成立，这个参考系称作惯性参考系，牛顿运动定律不能成立的参考系则是非惯性参考系．在不同参考系中观察物体的运动情况非惯性系和惯性系非惯性系和惯性系以车厢为参考系，当列车加速运行时，小球会相对于车厢加速向后运动．aa光滑表面非惯性系和惯性系加速运动的列车是个非惯性参考系aa为了让牛顿定律在非惯性系中能够成立，引入惯性力．maFi光滑表面非惯性系和惯性系牛顿第二定律的表达式惯性力的定义式maFimaF“－”号表示惯性力的方向与非惯性系的加速度方向相反．注意不要混淆非惯性系和惯性系以加速上升的电梯为参考系，我们可以认为乘坐电梯的人除了受到重力的作用，还受到一个向下的惯性力，重力和惯性力的合力使人感受到了超重．aamaG21世纪，人类在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，可以将空间站设计成一个大转轮，绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，因此，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这就是所谓的人造重力．非惯性系和惯性系惯性质量和引力质量地面静止加速飞行a引力和惯性力都可以使物体加速下落引力质量惯性质量广义相对论简介牛顿第二定律的表达式惯性力的定义式maFimaF“－”号表示惯性力的方向与非惯性系的加速度方向相反．注意不要混淆“m”应该叫做惯性质量．惯性质量和引力质量事实上，到目前为止的一切实验研究都没有找到惯性质量和引力质量之间的差别，这向我们提示：加速运动的参考系和万有引力，二者之间可能存在某种深刻的联系．广义相对论简介狭义相对论广义相对论不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的任何参考系（包括非惯性系）中物理规律都是相同的真空中的光速在不同惯性参考系中都是相等的一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价更进一步等效原理光速恒定爱因斯坦相对性原理广义相对性原理广义相对论的两个基本原理可以得出一些意想不到的结论．广义相对论简介广义相对论简介在一个引力可以忽略的宇宙空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，船上的观察者记录光的径迹是一条抛物线．a半透明屏光源等效原理物体的引力能使光线弯曲假设飞船静止，而在船尾存在一个巨大的物体，在它的引力场作用下，飞船内的物理过程受到影响．广义相对论简介通常物体的引力场都太弱，20世纪只能观测到太阳引力场引起的光线弯曲．太阳由于太阳引力场的作用，我们有可能观测到太阳后面的恒星，最好的观测时间是发生日全食的时候．1919年5月29日，发生日全食，英国考察队分赴几内亚湾和巴西进行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对相对论的最早证实．广义相对论简介星球的强引力场能使背后传来的光线汇聚，这种现象叫做引力透镜效应．星体星体无法观测黑洞宇宙中很可能存在黑洞，它不辐射电磁波，因此无法直接观测，但是它的巨大质量和极小的体积使其附近产生极强的引力场，引力透镜是探索黑洞的途径之一．时间间隔与引力场有关引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．对于高速转动的圆盘，除了转动轴的位置外，各点都在做加速运动，越是靠近边缘，加速度越大，方向指向盘心．地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对论，靠近边缘部位的时间进程较慢．圆盘上的人认为：盘上存在引力场，方向由盘心指向边缘，引力势较低，得出：引力势较低的位置，时间进程比较慢．各类星体对比宇宙中有一类恒星，体积很小，质量却很大，叫做矮星，引力势比地球低的多，矮星表面的时间进程比较慢，哪里的发光的频率比同种的原子在地球上发光频率低，看起来偏红，这个现象叫做引力红移．时间间隔与引力场有关引力场的存在使得空间不同位置的杆的长度出现了差别．地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对论，靠近边缘部位的杆的长度较短．圆盘上的人认为：引力势较低的位置，杆的长度越短．杆的长度与引力场有关引力势由高到低变化杆的长度与引力场有关由于物质的存在，实际空间并不是均匀的，空间发生了“弯曲”：点击观看对于时空观的认识物质本身的存在决定时空的性质时空性质和物质的运动有关狭义相对论广义相对论惯性系平权所有参考系平权时空观光速恒定等效原理广义相对论与几何学几何学反应的是人对空间关系的认识．有史以来人们只在比较小的空间尺度中接触比较弱的引力场．这种情况下空间的弯曲可以忽略，在此基础上人类发展了欧几里得几何学，它反映了平直空间的实际．广义相对论告诉我们实际空间是弯曲的，因此描述实际空间的应该是更具有一般意义的非欧几何．作为非欧几何的特例，欧几里得几何学在它的适用范围内仍是正确的，还将继续发挥作用．sunbet官网手机版sunbet哇，应该快有书信回来了呢！”大家都说：“是啊，这都要满一年了，应该快有书信回来了！”门外摇火团儿的欢呼声儿停息了以后，二壮拉着董妞儿和耿兰回来了。他见裴氏和耿憨都还在，就对他们说：“憨叔，婶儿，青山和青海见你们家的门儿开着呢，已经都回去了。”耿憨笑着说：“看这俩家巴子，倒是忘不了回家哦！”裴氏轻轻地说：“回去了好，省得他们姐姐一个人在家里闷着。”很快，大壮也回来，但他只是和大家伙儿打个招呼以后，就自个儿闷着头进屋里去了。郭氏看在眼里，知道这憨厚的男娃儿今儿晚上心情不佳的原因。再看看耿憨夫妻，他们尽管是在尽量地遮掩着，但也都免不了流露出一些心事重重的样子，于是就对董家成和刘氏说：“天儿不早了，明儿个还要收秋哩。俺们这就各回各家哇，你们也好歇息了！”董家成看到他们三人几乎同时站了起来，就真挚地挽留说：“再坐会儿哇，这天儿还早着呢！”刘氏却笑着瞥了丈夫一眼，说：“你当谁都和你这头牛一样吗！自己倒是干惯了地里的活计了不觉得有多么累，憨子他可不是每天都下地的人哇。这大收秋的，能不累嘛！还有哇，弟妹明儿个还要带兰兰去水田里掰苞米呢，是该回去歇息了呢！”说完这话，她又抬头冲着屋里大声说：“壮子，把桌子上放的那一篮子鲜果子提上，给你婶儿和兰兰送过去！”127第十五回端午节日乐消遣|（事事皆顺心情好，好事随之入梦来；端午节日收铺后，父子四人乐消遣。）托张老乡带回去书信以后，耿家父子四人干得更欢了，“耿记粮油零售店”的收益也越来越好。端午节那天一早起来，耿老爹特别高兴。因为就在昨儿晚上，他梦见张老乡把书信送回家啦！梦见妻子郭氏拿着书信给左邻右舍看，还梦见了小女儿耿兰高兴地蹦着跳着。直到天亮了醒来，耳朵里还满是耿兰“咯咯咯”的笑声。这个梦可真好啊！转身看看，耿正和耿直兄弟俩也都醒了。耿直瞪着眼问：“爹，你做什么好梦来？都笑出声了！”耿老爹高兴地说“是做了个好梦啊，梦见你们张伯伯把书信送回家啦，你妹妹在‘咯咯咯’地笑呢！怎么，我笑出声了？”耿正笑着说“可不是笑出声了，声音还很大哩，都把我们俩给吵醒了！”“哈哈哈，爹笑醒了高兴，你们被笑声吵醒了也不赖。起床！”爷儿三个高高兴兴地起床。耿正收拾床铺，耿直跑姐姐屋里去了。耿老爹打开窗户，无比清香的新鲜空气扑面而来。抬头看看，晴空万里，天儿瓦蓝瓦蓝的。不远处，几只白鸽飞过，留下一串清脆的哨铃声。放眼望去，整洁的青石板街道两旁，铺面林立，无数座平房和小楼沐浴在晨风中；这些房屋虽然高低不一，但错落有致，一点儿也不显得凌乱。在一些人家的屋顶上，已经飘起来袅袅炊烟。耿老爹第一次发现