高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十五章 相对论简介4 广义相对论简介学案及答案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十五章 相对论简介4 广义相对论简介学案及答案，共2页。学案主要包含了阅读材料等内容，欢迎下载使用。

1、了解广义相对论基本原理
2、广义相对论主要结论
3、介绍广义相对论的实验验证知识梳理
教学重点：广义相对性原理和等效原理
教学难点：广义相对论的主要结论：引力使光线弯曲和强引力场附近的时间进程会变慢
知识梳理
1、广义相对性原理和等效原理
广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的
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
2、广义相对论的几个结论
⑴物质的引力使光线弯曲
①发生日全食时的观测结果，是对广义相对论的最早验证
②一束光垂直于运动方向射入飞船，船外静止的观察者认为这束光是沿直线传播的。
而航天员以飞船为参考系观察到的现象则是：
如果飞船做匀速直线运动，飞船上的观察者记录下的光的径迹是一条偏向船尾的直线
如果飞船做匀加速直线运动，船上观察者记录下的光经过的轨迹为一条向下弯的曲线
⑵引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别
在强引力的星球附近，时间进程会变慢。
证实：体积小，质量大的矮星，天文观测到的引力红移现象
当堂检测
简答
狭义相对论的局限性？
答：（1）万有引力定律无法纳入狭义相对论的框架；（2）狭义相对论是惯性系之间的理论。
2、广义相对性原理是什么？
答：在任何参考系中，物理规律都是相同的
3、广义相对论有什么现实意义？
答：广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥重要作用。
【阅读材料】
前3节的内容是爱因斯坦狭义相对论的内容。爱因斯坦在建立狭义相对论后遗留了两个问题没有回答。第一，自然界中什么参考系才是惯性系，为什么惯性系在描述规律中居于特殊的地位。第二，牛顿的引力理论不满足相对论的要求，怎么才能建立一个相对论性的引力理论。从这两个基本问题出发，爱因斯坦又提出了两个基本原理，从而建立了广义相对论。请同学们认真阅读一遍教科书上的“广义相对论点滴”一节。在阅读时，一定会有看不懂的内容，没有关系，这些看不懂的内容也许会激发你继续学习的兴趣和动力。
有些同学可能会想，爱因斯坦的理论对于我们有什么现实的应用意义。同学们所想的“现实的应用意义”可能是指转化成什么物质产品。对于一个科学理论衡量不能用“现实的应用意义”作为标准。打个比方，这就好比我们问读名著有什么现实的应用意义的道理一样。一个世纪的科学实践表明，爱因斯坦对时空基本属性的探索和对时空理论的建树，其价值无与伦比。可以说，相对论时空观是现代文明的奇丽瑰宝；这种新时空观与基于相对论动力学和量子理论的新物质观一起，猛烈地冲击、改造了人类思想的基本概念结构。它们不但引发了20世纪科技领域以及思想领域的伟大革命，而且还将持久地影响新世纪文明建设的漫长进程。1919年英国皇家学会会长汤姆逊就曾说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最为大的成就，它不是发现了一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”其实一个世纪以来物理学及其应用的各个领域所取得的种种成就，大多与相对论有关。例如质能方程就是我们目前利用核能的理论基础。
爱因斯坦不但是一位伟大的科学家，同时也是一位伟大的和平主义者。有趣的是爱因斯坦1921年获得诺贝尔奖的原因却不是因为他创建了相对论。对这些问题感兴趣的同学可以阅读有关书籍或上网查阅有关资料。