物理：15.4《广义相对论简介》课件(新人教版选修3-4)

15.4广义相对论简介复习一、狭义相对论的两点假设：1、狭义相对性原理在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的2、光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。二、由狭义相对论推出的几个结论1、“同时”的相对性2、动尺变短3、动钟变慢4、速度变换公式21cvuvuu201cvtt201cvll5、相对论质量6、质能方程2mcE201cvmm阅读思考题1、狭义相对论遇到哪两个无法解决的问题？2、广义相对论的两个基本原理是什么？与狭义相对论的两个假设有什么不同？3、根据广义相对论的两个基本原理可以导出那些重要结论？一、超越狭义相对论的思考爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题：1、引力问题万有引力定律无法纳人狭义相对论的理论框架；2、非惯性系问题，狭义相对论只适用于惯性系，为什么惯性系具有这样的地位？狭义相对论无法解释二、广义相对性原理和等效原理1、广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的。伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系都是相同的爱因斯坦狭义相对性原理(1905年)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都有是相同的；爱因斯坦广义相对论原理（1916年）在任何参考系中(包括非惯系）所有的物理规律都是相同的，称为广义相对性原理。逻辑形式逐渐简约2、等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。如果飞船做匀加速运动，在光向右传播的同时，飞的速度也在不断增大，因此船上观察者记录下的光的径迹是一条抛物线。三、广义相对论的几个结论1、物质的引力使光线发生弯曲如果飞船做匀速直线运动，船上观察者记录下的光的径迹是一条直线（虚线）飞船外观察者看到这束光是直线传播的（水平向右）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，这是对广义相对论的最早证实．透镜效应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一．2、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，靠近边缘的位置引力势较低，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．3、引力红移由于物质的存在，实际空间并不是均匀的，空间发生了“弯曲”：点击观看狭义、广义相对论比较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（一）爱因斯坦的贡献（二）方兴未艾的宇宙学（三）有趣的相对论佯谬（四）黑洞的研究爱因斯坦与狭义相对论的建立.组织：小组（2-3人）方案：利用图书馆、互联网资源写一篇爱因斯坦与狭义相对论建立的科普小文章.要求：文章的时间脉络清晰，无科学性错误.课题研究题目：（一）爱因斯坦的贡献（二）方兴未艾的宇宙学（三）有趣的相对论佯谬（四）黑洞的研究爱因斯坦与狭义相对论的建立.组织：小组（2-3人）方案：利用图书馆、互联网资源写一篇爱因斯坦与狭义相对论建立的科普小文章.要求：文章的时间脉络清晰，无科学性错误.;喝了。”于是大家停了手，分头去东、西两边屋子洗手擦脸。然后，耿家父子们过西边屋子里喝茶。乔氏端来一大盘子洗干净的苹果和脆枣儿放在圆桌上，说：“吃点儿果子和枣儿吧！这脆枣儿是对门儿的王婆婆今儿个早上让她大孙娃子送过来的，我吃了一个，又脆又甜！”小青说：“你们吃吧，我才不吃这枣儿呢！”白百大说：“丫头你不要这样说话，婆婆是一番好心意啊！她听说爹回来了，就送来脆枣儿。我们可是多年的好街坊了。”小青赌气地说：“那我也不吃！”乔氏开始打圆场了，连声说：“好好好，你不用吃，我们吃。耿大哥，你抓一把。英丫头，你吃，也给你哥和你弟抓一些。好吃着呢！”歇息一会儿，大家又去继续干活儿。到乔氏招呼大家吃午饭时，已经腾挪得只剩下四根准备做房梁用的大木材了。白百大说：“咱们吃饭去。下午，我多找几个有经验，有力气的人来。当年，这四根大木材可是十来个大汉才给抬进院儿里来的呢！还有，拆这几间棚子，也得请大家一起帮忙了。”从农历九月初六破土动工开始，白家五间新瓦房的修建工程进展得很顺利。那天傍晚，腾挪开盖房子的地方以后，白百大亲自动手象征性地挖了几铁锹，就算是已经破土了。次日早饭后，他请来了本镇上的几个具有丰富造房经验的工匠，拉开皮尺量好了五间新房各间地基的尺寸。然后，两家人就开始自己动手挖地基了。按照工匠们的要求挖好地基后，白百大又请来了十几个年轻力壮的街坊帮忙，大家齐心协力打地基、铺石子、垫柱基、立柱、起架、上梁、砌墙、铺椽、装前挡仅仅一个半月的时间，五间新屋的主体工程就已经完成了一大半。接下来需要做的是新屋封顶了。新屋封顶也叫“按栈”，是盖房过程中最紧张的一项工程。完成这一工程时，小伙子们光脚下泥盘，边刨边踩，光着脊梁，用长柄泥叉或泥耙往房顶上搭泥，房顶上小工们奔走如飞地运泥，泥匠师傅左右开弓挥舞抹刀抹泥。不管是几间房，都要一口气干完才能吃饭。因此，这一天是最需要较多人手来帮忙的。在新屋封顶的前一天，白百大和耿老爹就在院子里的西墙根儿下砌了两个临时的炉灶。小青则带领耿正兄妹三人，从街坊邻居那里借来了足够的桌椅板凳和碗呀碟呀的一应餐具；然后，又推着小推车到菜地，从菜农那里买回了好多各种各样的新鲜蔬菜；最后，他们又一起来到镇上的肉铺里，买回了不少的鸡、鸭、鱼、肉。新屋封顶当天的上午，好多街坊邻居都早早地赶来帮忙。挑水的、和泥踩泥搭泥运泥的、抹顶的大家都为白家起新屋感到非常高兴，干得热火朝天。不知不觉地日头已经接近正午了。此时，新屋封顶的工程也圆满完成了。那一天，街坊邻居的婆姨们也没有闲着。早饭后，她们也都早早地来到了白家，帮助乔氏操持