高中物理 15.4廣義相對(duì)論簡介課件 新人教版選修3-4.ppt

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第十五章相對(duì)論簡介 第四節(jié)廣義相對(duì)論簡介 復(fù)習(xí) 一 狹義相對(duì)論的兩點(diǎn)假設(shè) 1 狹義相對(duì)性原理在不同的慣性參考系 一切物理規(guī)律都是相同的2 光速不變?cè)碚婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中是相同的 光速與光源 觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系 二 由狹義相對(duì)論推出的幾個(gè)結(jié)論1 同時(shí) 的相對(duì)性2 動(dòng)尺變短3 動(dòng)鐘變慢4 速度變換公式 5 相對(duì)論質(zhì)量6 質(zhì)能方程 閱讀思考題 1 狹義相對(duì)論遇到哪兩個(gè)無法解決的問題 2 廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理是什么 與狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)有什么不同 3 根據(jù)廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理可以導(dǎo)出那些重要結(jié)論 一 超越狹義相對(duì)論的思考 愛因斯坦思考狹義相對(duì)論無法解決的兩個(gè)問題 1 引力問題萬有引力定律無法納入狹義相對(duì)論的理論框架 2 非慣性系問題 狹義相對(duì)論只適用于慣性系 為什么慣性系具有這樣的地位 狹義相對(duì)論無法解釋 二 廣義相對(duì)性原理和等效原理 1 廣義相對(duì)性原理 在任何參考系中 物理規(guī)律都是相同的 伽利略相對(duì)性原理力學(xué)規(guī)律在任何慣性系都是相同的 愛因斯坦狹義相對(duì)性原理 1905年 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都有是相同的 愛因斯坦廣義相對(duì)論原理 1916年 在任何參考系中 包括非慣系 所有的物理規(guī)律都是相同的 稱為廣義相對(duì)性原理 邏輯形式逐漸簡約 2 等效原理 一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià) 如果飛船做勻加速運(yùn)動(dòng) 在光向右傳播的同時(shí) 飛的速度也在不斷增大 因此船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條拋物線 三 廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論 1 物質(zhì)的引力使光線發(fā)生彎曲 如果飛船做勻速直線運(yùn)動(dòng) 船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條直線 虛線 飛船外觀察者看到這束光是直線傳播的 水平向右 通常物體的引力場都太弱 20世紀(jì)只能觀測(cè)到太陽引力場引起的光線彎曲 太陽 由于太陽引力場的作用 我們有可能觀測(cè)到太陽后面的恒星 最好的觀測(cè)時(shí)間是發(fā)生日全食的時(shí)候 1919年5月29日 發(fā)生日全食 英國考察隊(duì)分赴幾內(nèi)亞灣和巴西進(jìn)行觀測(cè) 證實(shí)了愛因斯坦的預(yù)言 這是對(duì)廣義相對(duì)論的最早證實(shí) 透鏡效應(yīng) 星球的強(qiáng)引力場能使背后傳來的光線匯聚 這種現(xiàn)象叫做引力透鏡效應(yīng) 星體 星體 無法觀測(cè) 黑洞 宇宙中很可能存在黑洞 它不輻射電磁波 因此無法直接觀測(cè) 但是它的巨大質(zhì)量和極小的體積使其附近產(chǎn)生極強(qiáng)的引力場 引力透鏡是探索黑洞的途徑之一 2 引力場的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別 對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤 除了轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置外 各點(diǎn)都在做加速運(yùn)動(dòng) 越是靠近邊緣 加速度越大 方向指向盤心 地面上看到 越是靠近邊緣 速度越大 根據(jù)狹義相對(duì)論 靠近邊緣部位的時(shí)間進(jìn)程較慢 圓盤上的人認(rèn)為 盤上存在引力場 方向由盤心指向邊緣 靠近邊緣的位置引力勢(shì)較低 得出 引力勢(shì)較低的位置 時(shí)間進(jìn)程比較慢 各類星體對(duì)比 宇宙中有一類恒星 體積很小 質(zhì)量卻很大 叫做矮星 引力勢(shì)比地球低的多 矮星表面的時(shí)間進(jìn)程比較慢 哪里的發(fā)光的頻率比同種的原子在地球上發(fā)光頻率低 看起來偏紅 這個(gè)現(xiàn)象叫做引力紅移 3 引力紅移 由于物質(zhì)的存在 實(shí)際空間并不是均勻的 空間發(fā)生了 彎曲 狹義 廣義相對(duì)論比較 狹義相對(duì)論 廣義相對(duì)論 不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的 任何參考系 包括非慣性系 中物理規(guī)律都是相同的 真空中的光速在不同慣性參考系中都是相等的 一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià) 更進(jìn)一步 等效原理 光速恒定 愛因斯坦相對(duì)性原理 廣義相對(duì)性原理 對(duì)于時(shí)空觀的認(rèn)識(shí) 物質(zhì)本身的存在決定時(shí)空的性質(zhì) 時(shí)空性質(zhì)和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān) 狹義相對(duì)論 廣義相對(duì)論 慣性系平權(quán) 所有參考系平權(quán) 時(shí)空觀 光速恒定 等效原理 課題研究 題目 一 愛因斯坦的貢獻(xiàn) 二 方興未艾的宇宙學(xué) 三 有趣的相對(duì)論佯謬 四 黑洞的研究愛因斯坦與狹義相對(duì)論的建立 組織 小組 2 3人 方案 利用圖書館 互聯(lián)網(wǎng)資源寫一篇愛因斯坦與狹義相對(duì)論建立的科普小文章 要求 文章的時(shí)間脈絡(luò)清晰 無科學(xué)性錯(cuò)誤