《2018-2019學(xué)年高中物理 第6章 相對(duì)論與天體物理 第2講 廣義相對(duì)論初步 探索宇宙學(xué)案 魯科版選修3-4》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第6章 相對(duì)論與天體物理 第2講 廣義相對(duì)論初步 探索宇宙學(xué)案 魯科版選修3-4(4頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第2講 廣義相對(duì)論初步 探索宇宙
[目標(biāo)定位] 1.了解廣義相對(duì)論的基本原理.2.初步了解廣義相對(duì)論的幾個(gè)主要觀點(diǎn)以及主要觀測(cè)證據(jù).3.了解宇宙起源與宇宙內(nèi)部構(gòu)成.
一、廣義相對(duì)論初步
1.廣義相對(duì)論的基本原理
(1)廣義相對(duì)性原理:在任何參考系(包括非慣性系)中物理規(guī)律都是相同的.
(2)等效原理:勻加速參考系中的慣性力場(chǎng)與均勻引力場(chǎng)不可區(qū)分.
2.廣義相對(duì)論的時(shí)空結(jié)構(gòu)
(1)引力的存在對(duì)時(shí)間的影響:在引力場(chǎng)中,時(shí)鐘變慢.
(2)引力的存在對(duì)空間的影響:引力的存在會(huì)使空間變形,在引力方向上,空間間隔不變.在與引力垂直的方向上,空間間隔變短,發(fā)生了彎曲.
3.廣義相對(duì)論的
2、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(duì)論引力場(chǎng)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(duì)平方反比律的修正引起的.
(2)光線在引力場(chǎng)中發(fā)生彎曲.
(3)引力紅移現(xiàn)象
引力場(chǎng)的存在使原子在太陽表面附近發(fā)出的光比同類原子在地球表面附近發(fā)出的光,波長(zhǎng)長(zhǎng)、頻率偏低、顏色偏紅.
(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),溫度為無窮大,物質(zhì)密度為無窮大,空間急劇膨脹,即發(fā)生宇宙大爆炸之后,宇宙不斷膨
3、脹,溫度不斷降低,大約經(jīng)歷了150億年,形成了我們今天的宇宙.
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)是銀河系中的恒星,太陽是銀河系中的一顆恒星.在太陽系中除了八大行星外還有幾十顆衛(wèi)星、眾多小行星、難以計(jì)數(shù)的彗星和流星體等.
對(duì)廣義相對(duì)論的理解
1.廣義相對(duì)性原理與狹義相對(duì)性原理并不相同.狹義相對(duì)性原理僅適用于慣性系,而廣義相對(duì)性原理適用于一切參考系.
2.光線在引力場(chǎng)中彎曲,以及引力紅移現(xiàn)象都是在引力場(chǎng)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
4、系中,物理規(guī)律都是相同的,這就是廣義相對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(duì)論可以解釋引力紅移現(xiàn)象
解析 從廣義相對(duì)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
5、力場(chǎng)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
對(duì)廣義相對(duì)論的理解
1.廣義相對(duì)論的兩條基本原理分別如下,廣義相對(duì)性原理:____________________________;等效原理:______________________________.
答案 在任何參考系中,物理規(guī)律都是相同的 一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)
2.在日全食的時(shí)候,通過儀器可以觀察到太陽后面的恒星,這說明星體發(fā)出的光( )
A.經(jīng)太陽時(shí)發(fā)生了衍射
B.可以穿透太陽及其他
6、障礙物
C.在太陽引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲
D.經(jīng)過太陽外的大氣層時(shí)發(fā)生了折射
解析 根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論可知,光線在太陽引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲,所以可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候(如日全食時(shí))通過儀器觀察到太陽后面的恒星,故C正確.
答案 C
3.下列說法中正確的是( )
A.萬有引力可以用狹義相對(duì)論作出正確的解釋
B.電磁力可以用狹義相對(duì)論作出正確的解釋
C.狹義相對(duì)論是慣性參考系之間的理論
D.萬有引力理論無法納入狹義相對(duì)論的框架
答案 BCD
4.關(guān)于廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論之間的關(guān)系.下列說法正確的是( )
A.它們之間沒有任何聯(lián)系
B.有了廣義相對(duì)論,狹義相對(duì)論就沒
7、有存在的必要了
C.狹義相對(duì)論能夠解決時(shí)空彎曲問題
D.為了解決狹義相對(duì)論中的參考系問題提出了廣義相對(duì)論
解析 狹義相對(duì)論之所以稱為狹義相對(duì)論,就是只能對(duì)于慣性參考系來講的,時(shí)空彎曲問題是有引力存在的問題,需要用廣義相對(duì)論進(jìn)行解決.
答案 D
5.下列說法中,正確的是( )
A.由于太陽引力場(chǎng)的影響,我們有可能看到太陽后面的恒星
B.強(qiáng)引力作用可使光譜線向紅端偏移
C.引力場(chǎng)越強(qiáng)的位置,時(shí)間進(jìn)程越快
D.由于物質(zhì)的存在,實(shí)際的空間是彎曲的
解析 由廣義相對(duì)論可知:物質(zhì)的引力使光線彎曲,因此選項(xiàng)A、D是正確的;在引力場(chǎng)中時(shí)間進(jìn)程變慢,而且引力越強(qiáng),時(shí)間進(jìn)程越慢,因此我們能觀察到引力紅移現(xiàn)象,所以選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤.
答案 ABD
6.若宇宙飛船是全封閉的,航天員與外界沒有任何聯(lián)系,當(dāng)他發(fā)現(xiàn)飛船內(nèi)沒有支撐的物體都以某一加速度落向艙底,由此,他作出如下判斷中,正確的說法是( )
A.此飛船一定是停在某個(gè)星球的表面上
B.此飛船一定是正在遠(yuǎn)離任何天體的空間加速飛行
C.此飛船可能是停在某個(gè)星球的表面上,也可能是正在遠(yuǎn)離任何天體的空間加速飛行
D.此飛船可能在遠(yuǎn)離任何天體的空間中勻速飛行
答案 C
4