《广义相对论简介》课件
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(1)光线在引力场中弯曲，以及引力红移现象都是在 引力场很强的情况下产生的效应. (2)光在同一种均匀介质中沿直线传播的现象在我们的日常生 活中仍然成立.
【典例2】在适当的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒 星，这说明星体发出的光( ) A.经太阳时发生了衍射 B.可以穿透太阳及其他障碍物 C.在太阳引力场作用下发生了弯曲 D.经过太阳外的大气层时发生了折射
1 (v)2 c
Ek
m0c2 1 (v)2
m0c2.
c
当v c时，1 ( v)2 1 1 ( v)2，代入上式得：
c
2c
Ek
m0c2
m0c2
1 2
m0c2
(
v c
)2
1 1 (v)2
1 2
m0
v
2
.
2c
2.如果质量发生了变化，其能量也相应发生变化ΔE=Δmc2， 这个方程常应用在核能的开发和利用上.如果系统的质量亏损 为Δm，就意味着有ΔE的能量释放.
5.下列说法中正确的是( ) A.物体的引力使光线弯曲 B.光线弯曲的原因是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】选A、C、D.根据广义相对论的几个结论可知，选项 A、C、D正确，B错误.
6.下列说法中正确的是( ) A.在任何参考系中，物理规律都是相同的,这就是广义相对性 原理 B.在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿定律 仅适用于惯性参考系 C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就 是著名的等效原理 D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这 就是著名的等效原理
【解题指导】依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考 虑.
专题讲座—广义相对论.ppt
？
1、小室静止在地面，地球引 力使落体的加速度为g
2、小室在自由空间相对惯 性系向上以g做匀加速运动， 以小室为参考系，物体受到 向下的惯性力mig,惯性力使得 其产生向下的加速度g。
小室里的人无法确定是哪种情况， 无法区分作用在落体上的是引力还 是惯性力，实际上做任何力学实验 都无法区分引力和惯性力。
2、等效原理和广义相对性原理是广义 相对论的两个基本原理，从这两个原理 出发，就可以一并解决引力和加速系问
题，构建起广义相对论理论。
3、不再有严格的、绝对的刚性参考系。
S’
S o
Y o
Y’ X1
a
X2X’ X
S系认为自己是刚性参考系，但认为s’系在运动 方向上每小段长度随时间不断减小，所以不是刚 性参考系。因此在广义相对论中，只有内禀刚性 参考系，不存在各参考系都承认的刚性参考系。
质量 M (2 3) M⊙时，才可能形成黑洞，
此时rs 10 km 。
恒星演化的晚期，其核心部分经过核反应 T ∼ 6109K， 各类中微子过程都能够发生， 中微子将核心区的能量迅速带走引力坍缩
强冲击波 外层物质抛射或超新星爆发 致密天体（白矮星、中子星、黑洞） 五.引力波
广义相对论预言了引力波的存在。 加速的物体系，会引起周围时空性质变化， 并以波动（引力波）的形式向外传播。
相对论中的力 包括惯性力。
等效原理：引力场中任意时空点，总能 建立一个局域惯性系，在此参考系内， 狭义相对论所确定的物理规律都成立。
2、广义相对性原理 物理规律在一切参考系中都具有相同的形式。
几点说明： 1、物理规律在局惯系和该点的任意其 他参考系中表述都相同。这些参考系 包括加速度也包括引力场。这样通过 坐标变换就可以把无引力的狭义相对 论的物理规律转换到引力场中去，引 力场的影响体现在坐标变换关系上。
SAT2物理154广义相对论简介 新人教版选修34精品PPT课件
Chapel Hill）的早申（EA）中断日期是10月15日。大部分黉舍的早申（EA&ED）的中断日期是11月1日。UC体系（包含UCB，UCLA等黉舍）的请求中断日期是11月30日。（UC没有早申和惯例请求之分）大部分黉舍的惯例请求（RD）的中断日期是1月1日。有个体1月2、3、15日的黉舍。极少数会到2月。外洋标化查验多长光阴出分
最高呢？早申（EA&ED）；你什么时候有光阴没有被成山的PS和ESSAY搞疯呢？暑假。换言之，EA&ED的105分便是RD的110分，乃至115分。标化分数是有保质期的，越拖越不值钱。哪怕有人拖了三个月让你考到115分，也和三个月前的105分差不多。光阴犹胜款项，谁能舍得摧残浪费蹂躏。咱们灵格斯的暑期名字——托福保分班。
在做义务的光阴体系都有规则光阴并为门生计时，而后监视门生。而招架门生最能拖光阴的背单词，灵格斯选用每天抽出2小时光阴专门来背单词，上交手机，老师负责检查门生可否依照灵格斯特有的背词法背单词，一路老师将门生的每日学习状态中断汇总及反应。4、灵格斯是退款的！为了削减门生的压力，灵格斯老师会倡
议门生报名2-3次查验，以其中高的一次为准，离用意差一分退一千。未然咱们说的是保存，那么门生来了往后催促他们结束义务便是义务，不会以此为托言不退款。固然，我晓得诸位大佬们在意的不是钱而是末尾的分，但是咱们也清楚西席们是很在意人为的。门生出不出分是和老师们的……相干的，设想一下初三高三的老师
养低级辞汇、辨音、发音等底子英语说话才能，辞汇量在1500左右的学员； 需要补充根本英语才能以进入托福根本段的学员； 以及已经加入工作，循序渐进地为学员进入TOEFL根本段的进修做好准备？课程的用度大致在2900-3000元左右。课程围绕TOEFL辞汇红宝书内容停止授课，北京灵格斯托福辞汇班学费几多钱有人肯定会
15.4《广义相对论简介》PPT课件(新人教版-选修3-4)
15.4《广义相对论简介》
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
广义相对论简介
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
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．
无
法
黑
星体
观
洞
测
时间间隔与引力场有关
引力场的存在使得空间不同位置的时间进程 出现差别．
地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对论， 靠近边缘部位的杆的长度较短．
圆盘上的人认为：引力势较低的位置，杆的长度越短．
杆的长度与引力场有关
由于物质的存在，实际空间并不是均匀的，空间 发生了“弯曲”：
对于时空观的认识
狭义相对论
广义相对论
时空性质和物 质的运动有关
时 空 观
物质本身的存在决 定时空的性质
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，，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， 引力势较低，得出：引力势较低的位置，时间进程比较慢．
时间间隔与引力场有关
惯性质量和引力质量
引力和惯性力都可 以使物体加速下落
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
广义相对论简介
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
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．
无
法
黑
星体
观
洞
测
时间间隔与引力场有关
引力场的存在使得空间不同位置的时间进程 出现差别．
地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对论， 靠近边缘部位的杆的长度较短．
圆盘上的人认为：引力势较低的位置，杆的长度越短．
杆的长度与引力场有关
由于物质的存在，实际空间并不是均匀的，空间 发生了“弯曲”：
对于时空观的认识
狭义相对论
广义相对论
时空性质和物 质的运动有关
时 空 观
物质本身的存在决 定时空的性质
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，，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， 引力势较低，得出：引力势较低的位置，时间进程比较慢．
时间间隔与引力场有关
惯性质量和引力质量
引力和惯性力都可 以使物体加速下落
《广义相对论》课件
1915年，爱因斯坦发表了广义相对论 ，描述了引力是由物质引起的时空弯 曲所产生。
爱因斯坦的灵感来源
爱因斯坦受到马赫原理、麦克斯韦电 磁理论和黎曼几何的启发，开始思考 引力与几何之间的关系。
广义相对论的基本假设
1 2
等效原理
在小区域内，不能通过任何实验区分均匀引力场 和加速参照系。
广义协变原理
物理定律在任何参照系中都保持形式不变，即具 有广义协变性。
研究暗物质与暗能量的性质有助于深入理 解宇宙的演化历史和终极命运。
05
广义相对论的未来发展
超弦理论与量子引力
超弦理论
超弦理论是一种尝试将引力与量子力学统一的理论框架，它认为基本粒子是一 维的弦，而不是传统的点粒子。超弦理论在数学上非常优美，但目前还没有被 实验证实。
量子引力
量子引力理论试图用量子力学的方法描述引力，解决广义相对论与量子力学之 间的不兼容问题。目前，量子引力理论仍在发展阶段，尚未有成熟的理论框架 。
广义相对论为宇宙学提供了重 要的理论基础，用于描述宇宙
的起源、演化和终极命运。
大爆炸理论
广义相对论解释了大爆炸理论 ，即宇宙从一个极度高温和高 密度的状态开始膨胀和冷却的 过程。
黑洞理论
广义相对论预测了黑洞的存在 ，这是一种极度引力集中的天 体，能够吞噬一切周围的物质 和光线。
宇宙常数
广义相对论引入了宇宙常数来 描述空间中均匀分布的真空能
宇宙加速膨胀与暗能量研究
宇宙加速膨胀
通过对宇宙微波背景辐射和星系分布的研究，科学家发现宇 宙正在加速膨胀。这需要进一步研究以理解其中的原因，以 及暗能量的性质和作用。
暗能量
暗能量是一种假设的物质，被认为是宇宙加速膨胀的原因。 需要进一步研究暗能量的性质和作用机制，以更好地理解宇 宙的演化。
chap4-6广义相对论简介(共33张)
1.广义相对性原理 物理定律在一切参考系（惯性系、非惯性系）中 数学形式相同。
意义： 实现惯性系和非惯性系的平权，完善对称性，是构建 理论的出发点。
如何实现惯性系和非惯性系的平权？
第2页，共33页。
2.等效原理
1）实验事实：惯性质量与引力质量相等
F(
r
)
G
Mm r2
rˆ
其中 m 反映物体产生和接受引力的性质：引力质量
1、引力使光线偏转
a
a
a
a
t1 t3
t1
t2
t3
t4
t2 t4
升降机
在加速运动的升降机内的观察者看到，光线相对于升降机 走弯曲的路线。由等效原理可知，加速运动的参考系与引力 场等效，因此，可以得出：光线在引力场中要发生偏转。
第18页，共33页。
日全食时观测恒星视位置(wèi zhi)与恒星实际位置(wèi zhi) 比较，可测得光线偏折角。
视在
光线 分之一的超级天文密晕物
光线
星系或黑洞
体通过恒星与地球之间， 恒星光被吸引聚集。
B
第20页，共33页。
1998年3月英国(yīnɡ ɡuó)用“默林”射电望远镜和哈勃太 空望远镜观测到完整的引力透镜成象“爱因斯坦环”
第21页，共33页。
2.光的引力频移(引力使时间(shíjiān)膨胀
)
左起： 泰勒（美.1941－） 赫尔斯（美.1950－）
第26页，共33页。
引力波探测站
美国华盛顿州汉福德的LIGO观测站
在PSR1913＋16区域的观 测表明，两个中子星因发射 引力波失去能量，它们因此 以螺旋轨道相互靠近。
第27页，共33页。
§8.6 相对论的意义(yìyì)和局限
意义： 实现惯性系和非惯性系的平权，完善对称性，是构建 理论的出发点。
如何实现惯性系和非惯性系的平权？
第2页，共33页。
2.等效原理
1）实验事实：惯性质量与引力质量相等
F(
r
)
G
Mm r2
rˆ
其中 m 反映物体产生和接受引力的性质：引力质量
1、引力使光线偏转
a
a
a
a
t1 t3
t1
t2
t3
t4
t2 t4
升降机
在加速运动的升降机内的观察者看到，光线相对于升降机 走弯曲的路线。由等效原理可知，加速运动的参考系与引力 场等效，因此，可以得出：光线在引力场中要发生偏转。
第18页，共33页。
日全食时观测恒星视位置(wèi zhi)与恒星实际位置(wèi zhi) 比较，可测得光线偏折角。
视在
光线 分之一的超级天文密晕物
光线
星系或黑洞
体通过恒星与地球之间， 恒星光被吸引聚集。
B
第20页，共33页。
1998年3月英国(yīnɡ ɡuó)用“默林”射电望远镜和哈勃太 空望远镜观测到完整的引力透镜成象“爱因斯坦环”
第21页，共33页。
2.光的引力频移(引力使时间(shíjiān)膨胀
)
左起： 泰勒（美.1941－） 赫尔斯（美.1950－）
第26页，共33页。
引力波探测站
美国华盛顿州汉福德的LIGO观测站
在PSR1913＋16区域的观 测表明，两个中子星因发射 引力波失去能量，它们因此 以螺旋轨道相互靠近。
第27页，共33页。
§8.6 相对论的意义(yìyì)和局限
广义相对论简介-完整版课件
典例精析 广义相对论的几个结论
解析 根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳 引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如 日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确， A、B、D均错. 答案 C
12
1.(广义相对论的几个结论)在引力可以忽略的空间有一 艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于飞船的 运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( A)D A.船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的 B.船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的 C.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的 D.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的
kg
≈2.69×10－30 kg.
1234
由m＝
m0 1－v2/c2
得
v＝c 1－m20/m2 ≈0.94c＝2.82×108 m/s.
答案 2.69×10－30 kg 2.82×108 m/s
Thank you
Байду номын сангаас
广义相对论简介
2.宇航员能否根据“小球的加速下落”判断飞船是静止 在一个引力场中，还是正处在一个没有引力场而正加速 上升的过程中？ 答案 不能.
广义相对论简介
要点提炼
1.广义相对论的基本原理 (1)广义相对性原理：在 任何参考系 中，物理规律都是 相同的. (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.
15.4 广义相对论简介
学习目标定位
1.了解广义相对论的基本原理. 2.初步了解广义相对论的几个主要结论以及主要观测 证据.
广义相对论简介
问题设计
1.在一个全封闭的宇宙飞船中，若飞船静止，宇航员将 一小球自由释放，小球将怎样运动？假如没有引力场， 飞船加速上升，宇航员将小球自由释放，小球相对飞船 会怎样运动？ 答案 小球都是以某一加速度落向舱底.
《广义相对论》课件
详细描述
等效原理表明，在任何小的时空区域内，我们无法通过任何可预见的实验区分均匀引力场和加速参照系。这意味 着在局部范围内，我们无法区分引力和加速参照系引起的效应。这一原理在广义相对论中扮演着重要的角色，为 引力场的描述和性质提供了基础。
广义协变原理
总结词
广义协变原理是广义相对论的另一个基本原理，它要求物理定律在任何参照系中 都保持形式不变。
05
广义相对论的应用
黑洞与宇宙学
黑洞的形成与演化
广义相对论预测了黑洞的存在，并描 述了其形成和演化的过程，如恒星坍 缩、吸积盘等。
宇宙学模型
广义相对论为宇宙学提供了理论基础 ，如大爆炸理论、宇宙膨胀等，解释 了宇宙起源和演化的过程。
Байду номын сангаас 宇宙的起源与演化
宇宙起源
广义相对论提供了宇宙起源的理论框 架，解释了宇宙从大爆炸开始的一系 列演化过程。
牛顿力学与狭义相对 论无法同时成立，需 要一种新的理论来统 一。
狭义相对论解决了牛 顿力学在高速领域的 矛盾，但无法解释引 力问题。
爱因斯坦与广义相对论的创立
爱因斯坦受到物理学家马赫的 启发，开始探索引力问题。
爱因斯坦提出了等效原理和光 速不变原理，作为广义相对论 的基本假设。
广义相对论成功地解释了引力 作用，并将其与空间-时间结构 联系起来。
暗物质与暗能量的研究
深入探索暗物质和暗能量的本质，揭示它们在宇宙中的 作用和相互关系，进一步完善宇宙学模型。
预测了更为精确的进动值。
光线在引力场中的弯曲
要点一
总结词
光线在引力场中的弯曲是广义相对论的另一个重要实验验 证，它证实了爱因斯坦关于引力透镜的预测。
要点二
详细描述
等效原理表明，在任何小的时空区域内，我们无法通过任何可预见的实验区分均匀引力场和加速参照系。这意味 着在局部范围内，我们无法区分引力和加速参照系引起的效应。这一原理在广义相对论中扮演着重要的角色，为 引力场的描述和性质提供了基础。
广义协变原理
总结词
广义协变原理是广义相对论的另一个基本原理，它要求物理定律在任何参照系中 都保持形式不变。
05
广义相对论的应用
黑洞与宇宙学
黑洞的形成与演化
广义相对论预测了黑洞的存在，并描 述了其形成和演化的过程，如恒星坍 缩、吸积盘等。
宇宙学模型
广义相对论为宇宙学提供了理论基础 ，如大爆炸理论、宇宙膨胀等，解释 了宇宙起源和演化的过程。
Байду номын сангаас 宇宙的起源与演化
宇宙起源
广义相对论提供了宇宙起源的理论框 架，解释了宇宙从大爆炸开始的一系 列演化过程。
牛顿力学与狭义相对 论无法同时成立，需 要一种新的理论来统 一。
狭义相对论解决了牛 顿力学在高速领域的 矛盾，但无法解释引 力问题。
爱因斯坦与广义相对论的创立
爱因斯坦受到物理学家马赫的 启发，开始探索引力问题。
爱因斯坦提出了等效原理和光 速不变原理，作为广义相对论 的基本假设。
广义相对论成功地解释了引力 作用，并将其与空间-时间结构 联系起来。
暗物质与暗能量的研究
深入探索暗物质和暗能量的本质，揭示它们在宇宙中的 作用和相互关系，进一步完善宇宙学模型。
预测了更为精确的进动值。
光线在引力场中的弯曲
要点一
总结词
光线在引力场中的弯曲是广义相对论的另一个重要实验验 证，它证实了爱因斯坦关于引力透镜的预测。
要点二
详细描述
《广义相对论简介》课件
局域性
引力场在局域范围内可近似为牛顿引力，满足线性 叠加原理。
引力场方程的推导与表述
80%
场方程的推导
基于爱因斯坦的场方程，通过数 学推导得到引力场方程。
100%
场方程的表述
引力场方程表述了物质和能量如 何弯曲时空，进而产生引力。
80%
几何意义
引力场方程是时空曲率与物质能 量分布之间的联系。
引力场方程的解与意义
爱因斯坦对物理学基础问题的关注
爱因斯坦对物理学的基础问题产生了浓厚的兴趣，开始探索光速不变和相对性 原理背后的更深层次原理。
爱因斯坦的科研经历与思想转变
从特殊相对论到广义相对论的过渡
爱因斯坦在提出特殊相对论后，意识到其只能解释惯性参考系下的物理现象，因此开始探索引力问题，最终发展 出广义相对论。
对等效原理和最小作用量原理的应用
详细描述
1919年，爱丁顿和戴森带领的探险队在日 全食期间观测到太阳附近的星光发生偏折的 现象，与广义相对论的预测相符，证实了爱
因斯坦的理论。
水星轨道近日点的进动现象
总结词
水星轨道近日点的进动现象观测结果与牛顿经典力学预测不符，而与广义相对论的预测 一致。
详细描述
水星是太阳系中离太阳最近的行星，其轨道近日点会发生进动现象。观测数据显示，水 星轨道的进动速度比牛顿经典力学预测的要快，这一现象只有通过广义相对论才能得到
广义协变原理
总结词
该原理要求所有物理定律在任何参照系中都 保持形式不变，即具有协变性。
详细描述
广义协变原理是广义相对论的另一个重要原 理，它要求所有物理定律在不同的参照系中 保持形式不变，即具有协变性。这意味着物 理定律的形式在任何参照系中都应该是一样 的，不受参照系选择的影响。这一原理进一 步强调了物理定律的普遍性和相对性，是广 义相对论的重要基石之一。
引力场在局域范围内可近似为牛顿引力，满足线性 叠加原理。
引力场方程的推导与表述
80%
场方程的推导
基于爱因斯坦的场方程，通过数 学推导得到引力场方程。
100%
场方程的表述
引力场方程表述了物质和能量如 何弯曲时空，进而产生引力。
80%
几何意义
引力场方程是时空曲率与物质能 量分布之间的联系。
引力场方程的解与意义
爱因斯坦对物理学基础问题的关注
爱因斯坦对物理学的基础问题产生了浓厚的兴趣，开始探索光速不变和相对性 原理背后的更深层次原理。
爱因斯坦的科研经历与思想转变
从特殊相对论到广义相对论的过渡
爱因斯坦在提出特殊相对论后，意识到其只能解释惯性参考系下的物理现象，因此开始探索引力问题，最终发展 出广义相对论。
对等效原理和最小作用量原理的应用
详细描述
1919年，爱丁顿和戴森带领的探险队在日 全食期间观测到太阳附近的星光发生偏折的 现象，与广义相对论的预测相符，证实了爱
因斯坦的理论。
水星轨道近日点的进动现象
总结词
水星轨道近日点的进动现象观测结果与牛顿经典力学预测不符，而与广义相对论的预测 一致。
详细描述
水星是太阳系中离太阳最近的行星，其轨道近日点会发生进动现象。观测数据显示，水 星轨道的进动速度比牛顿经典力学预测的要快，这一现象只有通过广义相对论才能得到
广义协变原理
总结词
该原理要求所有物理定律在任何参照系中都 保持形式不变，即具有协变性。
详细描述
广义协变原理是广义相对论的另一个重要原 理，它要求所有物理定律在不同的参照系中 保持形式不变，即具有协变性。这意味着物 理定律的形式在任何参照系中都应该是一样 的，不受参照系选择的影响。这一原理进一 步强调了物理定律的普遍性和相对性，是广 义相对论的重要基石之一。
广义相对论课件
广义相对论课件广义相对论课件概念介绍黑洞爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出；而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。
引力透像有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。
光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。
引力波广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。
此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。
[2]时空关系19世纪末由于牛顿力学和（苏格兰数学家）麦克斯韦（1831~1879年）电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。
爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。
狭义相对论提出两条基本原理。
（1）光速不变原理：即在任何惯性系中，真空中光速c都相同，为299,792,458m/s，与光源及观察者的运动状况无关。
（2）狭义相对性原理：是指物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。
爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。
该理论认为引力是由空间——时间弯曲的几何效应（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。
[3]万有引力广义相对论：是一种关于万有引力本质的理论。
爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架，几经失败后，他终于认识到，狭义相对论容纳不了万有引力定律。
于是，他将狭义相对性原理推广到广义相对性，又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理，建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。
高中物理第15章第四节广义相对论简介课件新人教选修34.ppt
【自主解答】 由 E＝mc2 可得 m＝cE2＝1.28×130×9×110.86× 2 10－19 kg＝2.28×10－27 kg ∴mm0＝29.2.18××1100－－3217＝2505.
【答案】 2.28×10－27 kg 2505倍
【方法总结】 明确物体质能表达式E＝mc2的 含义是解题的关键.如果物体静止,则E0＝m0c2, 如果此时物体还具有动能Ek,则此时物体的能量 为E＝E0＋Ek＝mc2,其中m为物体运动时的质量 .
变式训练3 以下说法中，错误的是( ) A．矮星表面的引力很强 B．时钟在引力场弱的地方比引力场强的地方走 得快些 C．在引力场越弱的地方，物体长度越长 D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移 答案：CD
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广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所 证实.还有其他一些事实也支持广义相对论.目前,
广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发 挥主要作用.
课堂互动讲练
类型一 质速关系的应用
例1 某人测得一静止棒长为 l,质量为 m,于是求得此 棒线密度为 ρ. (1)假定此棒以速度 v 在棒长方向上运动,此人再测棒 的线密度应为多少？ (2)若棒在垂直长度方向上以速度 v 运动,它的线密度 又是多少？(线密度 ρ＝ml )
长度的相对性.线密度 ρ＝ml ,当棒沿棒长方向运动 时,m、l 都发生变化,这时要通过推算来解决,考虑 问题时不能漏了 m 或 l 的变化.当棒沿垂直长度方 向运动时,只有 m 发生变化.
变式训练1 一观察者测出电子质量为2m0,求电子 解速析率：是m多＝少2m？0，(m代0为入电质子量静公止式时m＝的质量1m－)0 vc2，
广义相对论简介-PPT课件
为了让牛顿定律在 非惯性系中能够成 立，引入惯性力．
光滑表面
a F ma i
非惯性系和惯性系
牛顿第二定律的表达式 惯性力的定义式
F ma
注意不 要混淆
F ma i
“－”号表示惯性力的方向与非惯 性系的加速度方向相反．
非惯性系和惯性系
考系，我们可以认为乘坐电 梯的人除了受到重力的作用， 还受到一个向下的惯性力， 重力和惯性力的合力使人感 受到了超重．
出现了差别．
引力势 由高到 低变化
地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对论， 靠近边缘部位的杆的长度较短．
圆盘上的人认为：引力势较低的位置，杆的长度越短．
杆的长度与引力场有关
由于物质的存在，实际空间并不是均匀的，空间 发生了“弯曲”：
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对于时空观的认识
狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权 光速恒定 时 空 观 广义相对论 物质本身的存在决 定时空的性质 所有参考系平权 等效原理
广义相对论简介
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，这是对相对论的最早证实．
广义相对论简介
种现象叫做引力透镜效应．
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． 无 法 观 测
星体
星体
黑 洞
时间间隔与引力场有关
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．
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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。
光速恒定 时 空 观
广义相对论 物质本身的存在 决定时空的性质 所有参考系平权
等效原理
课题研究
(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.
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
二、由狭义相对论推出的几个结论 1.“同时”的相对性
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
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
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
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
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．
2.等效原理：
2.等效原理：
图15.4-1 一个均匀的引力场与一个做匀 加速运动的参考系等价
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。
图15.4-1 一个均匀的引力场与一个做匀 加速运动的参考系等价
三、广义相对论的几个结论
图24 -10 在加速运动的 飞船中光线发生弯曲
时 空 观
广义相对论 物质本身的存在 决定时空的性质
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权
时 空 观
广义相对论 物质本身的存在 决定时空的性质
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权
光速恒定 时 空 观
广义相对论 物质本身的存在 决定时空的性质
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权
光速恒定 时 空 观
广义相对论 物质本身的存在 决定时空的性质 所有参考系平权
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权
光速恒定 时 空 观
广义相对论 物质本身的存在 决定时空的性质 所有参考系平权
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 惯性系平权
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；
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
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、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
l l0 v 1 c
2
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
l l0 v 1 c
2
3.动钟变慢
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.引力红移
各 类 星 体 对 比
3.引力红移
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．
由于物质的存在，实际空间并不
是均匀的，空间发生了“弯曲”：
广义相对论简介
复 习
复 习
一、狭义相对论的两点假设：
复 习
一、狭义相对论的两点假设：
1.狭义相对性原理
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
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
三、广义相对论的几个结论
飞船外观察者看 到这束光是直线传播 的（水平向右）
图24 -10 在加速运动的 飞船中光线发生弯曲
三、广义相对论的几个结论
飞船外观察者看 到这束光是直线传播 的（水平向右）
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）
图24 -10 在加速运动的 飞船中光线发生弯曲
太阳
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．
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．
太阳
太阳
太阳
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．
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．
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．
l l0 v 1 c
2
3.动钟变慢
t
t 0
v 1 c
2
u v 4.速度变换公式 u u v 1 c2
5.相对论质量
5.相对论质量
m
m0 v 1 c
2
5.相对论质量
m
m0 v 1 c
l l0 v 1 c
2
3.动钟变慢
t
t 0
v 1 c
2
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
l l0 v 1 c
2
3.动钟变慢
t
t 0
v 1 c
2
4.速度变换公式
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
爱因斯 不同的惯性 任何参考系 更进一步 （包括非惯性 坦相对 参考系中一 系）中物理规 性原理 切物理规律 都是相同的 律都是相同的 光 速 恒 定
真空中的光 速在不同惯 性参考系中 都是相等的
狭义、广义相对论比较
狭义相对论 广义相对论
广 义 相 对 性 原 理
爱因斯 不同的惯性 任何参考系 更进一步 （包括非惯性 坦相对 参考系中一 系）中物理规 性原理 切物理规律 都是相同的 律都是相同的 光 速 恒 定
2
6.质能方程
5.相对论质量
m
m0 v 1 c
2
6.质能方程
E mc
2
一、超越狭义相对论的思考
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：
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
一、超越狭义相对论的思考
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
等 效 原 理
对于时空观的认识
对于时空观的认识 狭义相对论 广义相对论
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关 广义相对论
对于时空观的认识 狭义相对论 时空性质和物 质的运动有关
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
狭义、广义相对论比较
狭义相对论 广义相对论
广 义 相 对 性 原 理
爱因斯 不同的惯性 任何参考系 更进一步 （包括非惯性 坦相对 参考系中一 系）中物理规 性原理 切物理规律 都是相同的 律都是相同的 光 速 恒 定
透镜效应
透镜效应
星体
透镜效应
星体
透镜效应
星体
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
星体
无 法 观 测
星体
无 法 观 测
黑 洞
星体
无 法 观 测
黑 洞Leabharlann 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．
二、广义相对性原理和等效原理
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。
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
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；