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文檔簡(jiǎn)介
1、高中物理新人教版選修- 4系列課件,15.4廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與技能: (1)了解廣義相對(duì)論基本原理 廣義相對(duì)性原理和等效原理 (2)廣義相對(duì)論主要結(jié)論 物質(zhì)的引力使光線彎曲和強(qiáng)引力場(chǎng)附近的時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢 (3)介紹廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 過程與方法: (1)了解愛因斯坦思考和推演廣義相對(duì)論思維過程 情感態(tài)度和價(jià)值觀: (1)體會(huì)在宇宙中人類的渺小和科學(xué)的巨大力量 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) : 1、廣義相對(duì)性原理和等效原理2、廣義相對(duì)論的主要結(jié)論:引力使光線彎曲和強(qiáng)引力場(chǎng)附近的時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢,相對(duì)論簡(jiǎn)介,19世紀(jì)后半葉,關(guān)于電磁場(chǎng)的研究不斷深入,人們認(rèn)識(shí)到了光的電磁本質(zhì)我們已經(jīng)知道,電磁波是以
2、巨大且有限的速度傳播的,因此在電磁場(chǎng)的研究中不斷遇到一些矛盾,這些矛盾導(dǎo)致了相對(duì)論的出現(xiàn) 相對(duì)論不僅給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律,而且改變了我們對(duì)于時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí),它的建立在物理學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展史上樹立了一座重要的里程碑,如果在一個(gè)參考系中牛頓定律能夠成立,這個(gè)參考系稱作慣性參考系,牛頓運(yùn)動(dòng)定律不能成立的參考系則是非慣性參考系,在不同參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況,非慣性系和慣性系,非慣性系和慣性系,以車廂為參考系,當(dāng)列車加速運(yùn)行時(shí),小球會(huì)相對(duì)于車廂加速向后運(yùn)動(dòng),非慣性系和慣性系,加速運(yùn)動(dòng)的列車是個(gè)非慣性參考系,為了讓牛頓定律在非慣性系中能夠成立,引入慣性力,光滑表面,非慣性系和慣性系,牛頓
3、第二定律的表達(dá)式,慣性力的定義式,“”號(hào)表示慣性力的方向與非慣性系的加速度方向相反,注意不要混淆,非慣性系和慣性系,以加速上升的電梯為參考系,我們可以認(rèn)為乘坐電梯的人除了受到重力的作用,還受到一個(gè)向下的慣性力,重力和慣性力的合力使人感受到了超重,21世紀(jì),人類在空間站中長(zhǎng)期生活,為了克服失重帶來的不利影響,可以將空間站設(shè)計(jì)成一個(gè)大轉(zhuǎn)輪,繞軸自轉(zhuǎn),其上各點(diǎn)都有一個(gè)指向轉(zhuǎn)動(dòng)軸的向心加速度,因此,以空間站為參考系,與它一起旋轉(zhuǎn)的物體都受到一個(gè)背離轉(zhuǎn)動(dòng)軸的慣性力,這就是所謂的人造重力,非慣性系和慣性系,慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量,地面靜止,加速飛行,引力和慣性力都可以使物體加速下落,引力質(zhì)量,慣性質(zhì)量,廣義相
4、對(duì)論簡(jiǎn)介,牛頓第二定律的表達(dá)式,慣性力的定義式,“”號(hào)表示慣性力的方向與非慣性系的加速度方向相反,注意不要混淆,“m”應(yīng)該叫做慣性質(zhì)量,慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量,事實(shí)上,到目前為止的一切實(shí)驗(yàn)研究都沒有找到慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量之間的差別,這向我們提示:加速運(yùn)動(dòng)的參考系和萬(wàn)有引力,二者之間可能存在某種深刻的聯(lián)系,廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,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(chǎng)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,廣義相對(duì)論的
5、兩個(gè)基本原理可以得出一些意想不到的結(jié)論,廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,在一個(gè)引力可以忽略的宇宙空間有一艘宇宙飛船在做勻加速直線運(yùn)動(dòng),船上的觀察者記錄光的徑跡是一條拋物線,半透明屏,光源,等效原理,物體的引力能使光線彎曲,假設(shè)飛船靜止,而在船尾存在一個(gè)巨大的物體,在它的引力場(chǎng)作用下,飛船內(nèi)的物理過程受到影響,廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,通常物體的引力場(chǎng)都太弱,20世紀(jì)只能觀測(cè)到太陽(yáng)引力場(chǎng)引起的光線彎曲,太陽(yáng),由于太陽(yáng)引力場(chǎng)的作用,我們有可能觀測(cè)到太陽(yáng)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(guó)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)相對(duì)論的最早
6、證實(shí),廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,星球的強(qiáng)引力場(chǎng)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(wú)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(wú)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(chǎng),引力透鏡是探索黑洞的途徑之一,時(shí)間間隔與引力場(chǎng)有關(guān),引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別,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(chǎng),方向由盤心指向邊緣,引力勢(shì)較低,得出:引力勢(shì)較低的位置,時(shí)間進(jìn)程比
7、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,時(shí)間間隔與引力場(chǎng)有關(guān),引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的桿的長(zhǎng)度出現(xiàn)了差別,地面上看到:越是靠近邊緣,速度越大根據(jù)狹義相對(duì)論,靠近邊緣部位的桿的長(zhǎng)度較短,圓盤上的人認(rèn)為:引力勢(shì)較低的位置,桿的長(zhǎng)度越短,桿的長(zhǎng)度與引力場(chǎng)有關(guān),引力勢(shì)由高到低變化,桿的長(zhǎng)度與引力場(chǎng)有關(guān),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”:,點(diǎn)擊觀看,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
8、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,廣義相對(duì)論與幾何學(xué),幾何學(xué)反應(yīng)的是人對(duì)空間關(guān)系的認(rèn)識(shí)有史以來人們只在比較小的空間尺度中接觸比較弱的引力場(chǎng)這種情況下空間的彎曲可以忽略,在此基礎(chǔ)上人類發(fā)展了歐幾里得幾何學(xué),它反映了平直空間的實(shí)際廣義相對(duì)論告訴我們實(shí)際空間是彎曲的,因此描述實(shí)際空間的應(yīng)該是更具有一般意義的非歐幾何 作為非歐幾何的特例,歐幾里得幾何學(xué)在它的適用范圍內(nèi)仍是正確的,還將繼續(xù)發(fā)揮作用,再見,; 佰佰安全網(wǎng) qsz28nts 大鍋,又將大水缸悠到院兒里來,從井里打水上來將它裝滿了。最后,再提一桶去洗浴室,把那個(gè)大大的木制浴桶仔細(xì)沖洗了一遍。仔
9、細(xì)看看,這個(gè)木制浴桶的下邊,居然有一個(gè)從外邊用木塞子塞著的小半個(gè)拳頭大的排水口,而在排水口下面的磚砌地上,居然還專門修筑了一個(gè)暗水道!也不知道這排出來的水都流到哪里去了。耿正笑一笑,用木塞子重新塞好排水口,往浴桶里邊倒了一大桶涼水。耿英也進(jìn)來了,耿正笑著將自己的發(fā)現(xiàn)告訴妹妹。耿英過來看看,也覺得很有趣,說:“這倒好,省得我們倒臟水了!”說完,將那個(gè)大洗盆兒拿出來,從大水缸里舀出一些水來倒進(jìn)洗盆兒曬著。在這個(gè)不大不小的院子里,只有東南角茅房的邊上有一棵不太高的欒樹。所以,盡管此時(shí)已經(jīng)日頭西斜了,但院子里暖洋洋的光線依然還很亮堂呢。不一會(huì)兒,耿直在廚房里喊:“呵,水又開了!”耿正說:“英子,你先洗
10、吧,我這就往浴桶里兌桶開水去!”耿英答應(yīng)著,“咕咚咕咚”喝下去一碗已經(jīng)晾溫了的開水,然后找出一套干凈衣服,拿了進(jìn)洗浴室去了。耿正再往大鍋里添一些水,耿直繼續(xù)拉風(fēng)箱燒著。耿正把自己和弟弟的換洗衣裳拿出來放在床邊,過廚房來對(duì)弟弟說:“小直子,那浴桶大得很,待會(huì)兒咱倆一起洗吧,正好相互搓搓背!”倆人也都慢慢地喝一碗已經(jīng)晾溫了的開水,說著閑話。當(dāng)大鍋里的水再次燒開了的時(shí)候,耿英穿戴整齊出來了,對(duì)哥哥說:“我已經(jīng)放了水。你再?zèng)_洗沖洗吧!”耿正答應(yīng)著,打一桶井水上來,提著進(jìn)了洗浴室。耿英站在廚房門口問弟弟:“小直子,你倆誰(shuí)先洗?。俊惫⒅闭酒饋?,用立在一旁的擋火板擋了灶火口,說:“哥哥說了,我們倆一起洗,要相互搓背呢!”耿正和耿直各拿一塊大浴巾去洗澡了。耿英開始收拾兄妹三人換下來的衣服,準(zhǔn)備先把哥哥和弟弟的衣服泡上。耿英有個(gè)習(xí)慣,泡水之前總要翻一翻衣服上的每一個(gè)口袋,唯恐把有用的單據(jù)什么的給泡壞了。翻遍了弟弟的衣服口袋,并沒有發(fā)現(xiàn)什么,就一抬手扔到了放在門口的大洗盆兒里。但當(dāng)她翻哥哥的襯衣口袋時(shí),一下子就發(fā)現(xiàn)了秀兒送的那塊絲綢手帕!原來,耿正那天一時(shí)大意,忘記了把手帕拿出來放進(jìn)那件準(zhǔn)備換穿的干凈襯衣口袋里了??粗@塊被汗液漬黃了的雙燕絲綢手帕,耿英心里非常明白,她一定是那年的八月十五夜
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