【步步高】2014-2015学年高中物理 5.3 奇特的相对论效应课件 沪科版选修3-4

第5章新时空观的确立学案3走近广义相对论无穷的宇宙1.了解广义相对论的两个基本原理.2.初步了解广义相对论的几个结论及主要观测证据.3.了解宇宙的演化.学习目标定位知识储备区知识链接1.大于2.(1)过程和规律(2)加速3.时空光线变低海市蜃楼4.伽莫夫宇宙大爆炸极高极大极小膨胀黑洞新知呈现学习探究区一、广义相对论的两个基本原理二、广义相对论的预言与证实三、无穷的宇宙一、广义相对论的两个基本原理问题设计乘电梯时，当电梯开始启动上升时，你有什么感受？如果电梯一直加速上升，你又会有什么感受？答案电梯启动实际上是一个加速过程，正是这个加速度使你感到被向下压，产生沉重的感觉，即出现超重.也就是说，在电梯加速上升时，好像地球对你的引力增加了，因此，我们完全可以认为，电梯这个加速参考系就相当于给你加上了一个均匀向下的引力.要点提炼广义相对论的两个基本原理1.广义相对性原理：在中(包括惯性参考系)，物理过程和规律都是的.2.等效原理：一个均匀场与的参考系等价.任何参考系引力一个做加速运动相同例1假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系.但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底.根据这一现象航天员能判断飞船处于某一星球表面吗？解析飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中.实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在某个行星的表面.答案不能问题设计二、广义相对论的预言与证实你知道广义相对论的一些有趣的结论吗？答案时空弯曲、光线弯曲、引力红移要点提炼广义相对论的几个结论1.时空弯曲：广义相对论认为，时空不是平直的，而是的，扭曲的根本原因在于时空中物质的或的分布.如果质量越大，时空弯曲的程度也就越大.弯曲或“扭曲”质量能量2.光线弯曲：在场存在的情况下，光线是沿的路径传播的.3.引力红移：在强引力场中，时钟要走得些.因此，光在引力场中传播时，它的频率会，波长会.引力弯曲慢变低变长例2按照爱因斯坦的广义相对论，下列说法中正确的是()A.天体之间的引力作用是时空弯曲的原因B.光线经过太阳附近时会发生弯曲C.氢原子发射的光从太阳传播到地球时，它的频率要比地球上氢原子发射的光的频率低D.光在真空中是沿直线传播的解析根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力越强，弯曲越厉害，因此在地球上看到的星体位置与实际位置不符.在强引力的星球附近时间进程会变慢，光线的波长变长，频率变小，故A、B、C正确，D错误.答案ABC返回问题设计三、无穷的宇宙关于宇宙起源，目前比较有影响的理论是什么？答案比较有影响的理论是宇宙大爆炸学说，即我们的宇宙是从一个尺度极小的状态发展演化出来的.1929年美国天文学家哈勃发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开的速度越大，后来的分析表明，这是由于我们所处的宇宙正在膨胀，因此星系间距离在不断增大，在任何地方看起来，其他星系都在远离自己.1.宇宙的起源(1)关于宇宙起源，目前最有影响的理论是宇宙的.(2)宇宙大爆炸的证据：宇宙空间存在当时产生的辐射.要点提炼大爆炸学说微波2.宇宙的演化(1)天文学家哈勃用望远镜对远距离星云观测时发现遥远的恒星发出的光谱线普遍存在“红移”现象.这一现象表明：那些恒星正离我们，也说明星系系统处于一种膨胀状态.(2)在宇宙演化过程中，是恒星演化的结果.(3)黑洞本身不能发出光线，所以不可能直接显示它的存在.但是，可以观察到它巨大的引力场对周围物质产生的效应.远去黑洞例3观察遥远的恒星发出的光谱会出现“引力红移”说明什么？答案根据多普勒效应，如果恒星向着我们运动，光的颜色偏蓝；如果恒星离我们而去，光的颜色偏红.遥远的恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，其波长变长，即向红色的一端移动，这说明：不管往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去.返回课堂要点小结1.走近广义相对论两个基本原理广义相对性原理等效原理广义相对论的几个结论时空弯曲光线弯曲引力红移课堂要点小结返回2.无穷的宇宙宇宙的起源大爆炸学说大爆炸的证据：微波辐射宇宙的演化膨胀状态黑洞是恒星演化的结果自我检测区123412341.宇宙的大爆炸学说是俄裔美国物理学家提出的.伽莫夫12342.黑洞是演化的结果.恒星12343.广义相对论的两个基本原理是指()A.光速不变原理B.广义相对性原理C.等效原理D.同时的相对性解析根据广义相对论基本原理内容.BC12344.下列说法中正确的是()A.物质的引力使光线弯曲B.光线弯曲的原因是由于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由广义相对论的几个结论可知A、C、D正确.ACD