广义相对论简介

j.Co M
人教版物理选修3-4学案：15.4 广义相对论简介
审核：高二物理组
寄语：梦想决定现实。但，当梦想只是梦想，现实就是另一种现实！

学习目标：
1．了解广义相对性原理和等效原理。
2．了解广义相对论的几个结论。
学习重点
广义相对性原理和等效原理。
难点
理解广义相对论的几个结论。
知识回顾
一、狭义相对论的两点假设：
1、狭义相对性原理
在不同的 参考系，一切 都是相同的
2、光速不变原理
真空中的 在不同的惯性参考系中是 的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。
引入新课
1915年，继狭义相对论发表10年之后，爱因斯坦又发表了广义相对论。这节课我们来了解一下广义相对论的基本原理和几个结论 。
B级一、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
定律无法纳入狭义相对论的理论框架；
2、非惯性系问题，
只适用于惯性系，为什么惯性系具有这样的地位？ 无法解释
B级二、广义相对性原理和等效原理
1、广义相对性原理：
在 参考系中， 都是相同的。
2、等效原理：
一个 的引力场与一个做 运动的参考系等价。

停泊在行星表面的飞船里，没有支撑的物体会做自由落体运动即匀加速运动，这是因为飞船处在行星表面空间的引力场中；如果飞船远离行星表面做匀加速运动，也会观察到没有支撑的物体的自由落体运即匀加速运动。我们不能根据飞船内的自由落体运动来判断飞船到底在加速运动，还是停在一个行星的表面。这说明一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是等效原理。
B级三、广义相对论的几个结论
1、物质的引力使光线发生 。20世纪初，人们观测到了太阳引力场引起的光线 。观测到了太阳后面的恒星。


1）、飞船外观察者看到这束光是直线传播的（水平向右）
2）、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）
3）、如果飞船做匀加速运动，在光向右传播的同时，飞的速度也在不断增大，因此船上观察者记录下的光的径迹是一条抛物线。
2、 的存在使得空间不同位置的时间进程出现 ．例如在强引力场的星球附近，时间进程会变慢，就像我们看到高速运动的火车上时间进程变慢一样。
3、引力红移
宇宙中有一类恒星，体积很小，质量却很大，叫做 ，矮星表面的引力很强，按照广义相对论，那里的的时间进程比较慢，那里原子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 ．
知识巩固：
阅读课本内容和“科学漫步”， 完成课本中本节“问题与练习”的题目1。


反思小结：
15.4 广义相对论简介检测卡
A级1、本节我们了解了爱因斯坦在对狭义相对论无法解释的两个问题进行思考的基础上，提出了 和 ，从而创立了 相对论。我们还了解了广义相对论的两个结论：一是 ，二是
，虽然这些原理既基本又简单，从中体会爱因斯坦带给我们启迪的新思想、新观念却显得非常重要。
A级2、结合前面所学知识比较狭义、广义相对论。