2013教科版必修(3-4)第6章第5节《广义相对论点滴(选学)》ppt课件

即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.对大爆炸理论提供支持的事实是( ) A．水星近日点的进动 B．光线在引力场中的弯曲 C．哈勃发现，遥远恒星发出的光谱与地球上同种 物质的光谱相比，波长变长 D．长度缩短效应 解析：选C.大爆炸理论的主要观点是宇宙起源于 一个“奇点”，发生大爆炸后，宇宙不断膨胀， 温度不断降低．根据多普勒效应，如果恒星离我 们而去，光的颜色偏红．哈勃的发现，表明不管 往哪个方向看，远处的星系正急速远离我们而去， 所以C正确．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.下列说法中，正确的是( ) A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳 后面的恒星 B．强引力作用可使光谱线向红端偏移 C．引力场越强的位置，时间进程越慢 D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的 解析：选ABCD.由广义相对论我们知道：物质的引 力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力 场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢， 因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B、C 正确．
2．广义相对论的时空结构 (1)引力的存在对时间的影响． 在引力场中，时钟变慢．引力场越强，时钟变 得越慢． (2)引力的存在对空间的影响． 引力的存在会使空间变形，在引力方向上，空 间间隔不变．在与引力垂直的方向上，空间间 隔变短(直尺变短)，发生了弯曲．引力越强的地 方，这种效应越明显．
3．广义相对论的实验检验 (1)水星近日点的进动 天文观测显示，行星的轨道并不是严格闭合的， 它们的近日点 ( 或远日点 ) 有进动，这个效应以离 太阳最近的水星最为显著．牛顿对此作出的解释 与实际观测结果不相符，而广义相对论成功地解 释了水星近日点的进动． (2)光线在引力场中偏转 根据电磁理论和经典光学，在无障碍的情况下， 光线是直线传播的．但按照爱因斯坦的广义相对 论，在引力场存在的情况下，光线是沿弯曲的路 径传播的．引力场越强，弯曲越厉害．
核心要点突破
一、了解广义相对论 1．广义相对论的基本原理 (1)广义相对性原理：爱因斯坦把狭义相对性原理 从匀速和静止参考系推广到做加速运动的参考系， 认为所有的参考系都是平权的，不论它们是惯性 系还是非惯性系，对于描述物理现象来说都是平 等的． (2)等效原理：在物理学上，一个均匀的引力场等 效于一个做匀加速运动的参考系．
一样 的． 中物理规律都是______
2．等效原理：一个不受引力作用的加速系统跟一个
等效 的． 受动力作用的惯性系统是_____
二、支持广义相对论的观测结果
偏折 ，而不再 1．光在引力场中传播时，将会发生_____
是直线传播． 频移 ． 2．在引力利用下光波发生_____
延缓 ，引力越强时钟就走的 3．在引力场中时间会_____ 越慢． 引力波 ． 4．当天体相互绕转时，会向外界辐射出________
(3)引力红移 在强引力的星球附近，时间进程会变慢，因此光振 动会变慢，相应的光的波长变长、频率变小，光谱 线会发生向红光一端移动的现象．光谱线的这种移 动是在引力作用下发生的，所以叫“引力红移”， 这一预言也已经在对白矮星 ( 天狼星伴星 ) 的观测中 所证实． (4)雷达回波延迟 光经过大质量物体附近时发生弯曲，可以看成光多 走了一段路程，或等效为光速变慢．从地球上发出 的雷达信号，经太阳附近到达某一星球后再反射回 地球，传播时间会有所延迟.20世纪60年代，人们通 过大量实验，证实了延迟现象．
【方法总结】
分析非惯性系中物理问题时，采
用等效思想，结合时空结构解题简捷．如本题中
惯性力等效于引力，利用引力对时间的影响，方
便比较．
知能优化训练
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二、宇宙的起源和构成 1．大爆炸宇宙模型的主要观点 (1)关于宇宙的起源：①宇宙起源于一个奇点，奇 点温度无穷高、密度无穷大．②宇宙发生大爆炸， 空间急剧膨胀；温度不断降低．③大约经历了 150亿年，形成了现在的宇宙． (2)关于宇宙的演化：决定宇宙几何性质的两个因 素——膨胀率和密度决定了宇宙的命运．
课标定位
学习目标： 1.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测 证据． 2．关注宇宙研究的新进展，体会人类对自然的认识 在不断扩展． 重点难点： 广义相对论的原理和等效原理．
课标定位
课前自主学案
第 5 节
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课前自主学案
一、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(包括非惯性系)
课堂互Hale Waihona Puke Baidu讲练
广义相对论等效原理的应用 如图 6 － 5 － 1 所示，在一个高速转动的巨大转 盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是 ( )
例
图 6－ 5 － 1
A．A时钟走时最慢，B时钟走时最快 B．A时钟走时最慢，C时钟走时最快 C．C时钟走时最慢，A时钟走时最快 D．B时钟走时最慢，A时钟走时最快 【精讲精析】 根据广义相对论的等效原理可知， 加速参考系中出现的惯性力等效于引力，在引力场 中，时钟变慢，引力场越强，时钟变慢越甚，转盘 上的观察者认为，圆盘是静止的，在圆盘上存在着 一个引力(非惯性力，与向心力大小相等、方向相反 )，方向指向边缘，越靠近边缘，引力越强，钟走时 越慢，所以C选项正确．故选C. 【答案】 C
2．宇宙在未来的发展有两种可能
(1)如果宇宙的膨胀率很大，密度很小，那么宇宙
可能不断膨胀下去，称为开宇宙(或平直宇宙)．
(2)如果宇宙膨胀率很小或质量密度很大，现在的
宇宙膨胀到某个极大值后便收缩，直至收缩成一
个新的奇点后再次发生大爆炸，称为闭宇宙(封闭
的宇宙)．
3．宇宙的组成 卫星绕着行星转动，行星绕着恒星转动，众多的 恒星组成的集团叫星系，如银河系，众多的星系 则构成宇宙的主体． 4．恒星的演化 恒星将要消亡时会突然爆发，亮度在2～3天内突 然增加几万倍甚至几百万倍形成新星，或者亮度 增加几千万倍或几亿倍形成超新星，爆发后的残 骸形成中子星或者黑洞．黑洞是一个具有巨大引 力的空间区域．