广义相对论简介导学案
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文档简介
高二 年级物理学科导学案
题目：广义相对论简介
【学习目标】
初步了解广义相对论的几个主要观点及主要观测证据
关注宇宙学研究的新进展
3. 激发探索宇宙奥秘的兴趣，形成初步的相对论时空观。
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的验证。
【使用说明 学法指导】
1．先通读教材，勾画出本节内容的基本知识，再完成教材助读设置的问题，依据发现的问题，然后再读教材或查阅资料，解决问题。
2．独立完成，限时15分钟
I、知识准备
1.经典相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是 。
2．狭义相对论的两个基本假设：
(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，________________________都是相同的；
(2)光速不变原理：__________的光速在________________________________中都是相同的．
II、教材助读
一．狭义相对论无法解决的问题
１. 理论无法纳入狭义相对论框架。
２. 参考系在狭义相对论中具有特殊的地位。
二．广义相对论的基本大原理
３.广义相对性原理： 在 中，物理规律都是相同的。
４.等效原理：一个均匀的引力场与一个做 的参考系等价。
三．广义相对论的几个结论
５.光线在 场中偏转。
６.引力场的存在使得空间不同位置的 出现偏差（引力红移）
７.杆的长度与 有关
III、预习自测
1．广义相对性原理：在__________________中，物理规律都是______的．
2．等效原理：一个____________引力场与一个________________________的参考系等价．
3．广义相对论的几个结论
①物质的________使光线弯曲．
②引力场的存在使空间不同位置的______________出现差别，引力场________，时间进程越慢．
4．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，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )
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
请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决
I、学始于疑—我思考 我收获（学习基础）
1、广义相对论的基本原理是什么？
2、广义相对论有哪几个结论？
学习建议：请同学们用3分钟认真思考这些问题，并结合预习中自己的疑问开始下面的探究学习。
II、质疑探究—质疑解疑 合作探究（课堂探究开始）
广义相对论的基本原理
问题1：广义相对性原理
问题2：等效原理
【针对训练】
假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系。但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底。请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论。
【归纳总结】
【拓展提升】
一米尺静止于S/系中，米尺与O/x/的轴夹角为600.S/系相对于S系沿Ox轴正向的运动速度为0.8c，则在S系中观测到米尺的长度为
A．60cm B.58cm C.30cm D.92cm
广义相对论的几个结论
问题1：光线在引力场中的偏转
问题2：引力红移
【针对训练】
哪些实验观测支持广义相对论？
【归纳总结】
【拓展提升】
同样的杆，放在盘上不同的位置，它们转动的速度一样吗？
III、我的知识网络图—归纳总结 串联整合
【当堂检测】
1．经典力学的相对性原理，狭义相对性原理和广义相对性原理有哪些不同之处？
2.为什么说物质的引力使光线弯曲？
基础巩固题
1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是 ( )
A．它们之间没有任何联系
B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了
C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题
D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论
2．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
3．以下说法中错误的是 ( )
A．矮星表面的引力很强
B．在引力场弱的地方时钟走得比引力场强的地方快些
C．引力场越弱的地方，物体的长度越短
D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移
4．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是 ( )
A．内部也是漆黑一片，没有任何光
B．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出
C．内部应该是很亮的
D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
综合应用题
5．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．
拓展提升题
6．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，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )
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
题目：广义相对论简介
【学习目标】
初步了解广义相对论的几个主要观点及主要观测证据
关注宇宙学研究的新进展
3. 激发探索宇宙奥秘的兴趣，形成初步的相对论时空观。
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的验证。
【使用说明 学法指导】
1．先通读教材，勾画出本节内容的基本知识，再完成教材助读设置的问题，依据发现的问题，然后再读教材或查阅资料，解决问题。
2．独立完成，限时15分钟
I、知识准备
1.经典相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是 。
2．狭义相对论的两个基本假设：
(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，________________________都是相同的；
(2)光速不变原理：__________的光速在________________________________中都是相同的．
II、教材助读
一．狭义相对论无法解决的问题
１. 理论无法纳入狭义相对论框架。
２. 参考系在狭义相对论中具有特殊的地位。
二．广义相对论的基本大原理
３.广义相对性原理： 在 中，物理规律都是相同的。
４.等效原理：一个均匀的引力场与一个做 的参考系等价。
三．广义相对论的几个结论
５.光线在 场中偏转。
６.引力场的存在使得空间不同位置的 出现偏差（引力红移）
７.杆的长度与 有关
III、预习自测
1．广义相对性原理：在__________________中，物理规律都是______的．
2．等效原理：一个____________引力场与一个________________________的参考系等价．
3．广义相对论的几个结论
①物质的________使光线弯曲．
②引力场的存在使空间不同位置的______________出现差别，引力场________，时间进程越慢．
4．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，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )
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
请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决
I、学始于疑—我思考 我收获（学习基础）
1、广义相对论的基本原理是什么？
2、广义相对论有哪几个结论？
学习建议：请同学们用3分钟认真思考这些问题，并结合预习中自己的疑问开始下面的探究学习。
II、质疑探究—质疑解疑 合作探究（课堂探究开始）
广义相对论的基本原理
问题1：广义相对性原理
问题2：等效原理
【针对训练】
假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系。但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底。请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论。
【归纳总结】
【拓展提升】
一米尺静止于S/系中，米尺与O/x/的轴夹角为600.S/系相对于S系沿Ox轴正向的运动速度为0.8c，则在S系中观测到米尺的长度为
A．60cm B.58cm C.30cm D.92cm
广义相对论的几个结论
问题1：光线在引力场中的偏转
问题2：引力红移
【针对训练】
哪些实验观测支持广义相对论？
【归纳总结】
【拓展提升】
同样的杆，放在盘上不同的位置，它们转动的速度一样吗？
III、我的知识网络图—归纳总结 串联整合
【当堂检测】
1．经典力学的相对性原理，狭义相对性原理和广义相对性原理有哪些不同之处？
2.为什么说物质的引力使光线弯曲？
基础巩固题
1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是 ( )
A．它们之间没有任何联系
B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了
C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题
D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论
2．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
3．以下说法中错误的是 ( )
A．矮星表面的引力很强
B．在引力场弱的地方时钟走得比引力场强的地方快些
C．引力场越弱的地方，物体的长度越短
D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移
4．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是 ( )
A．内部也是漆黑一片，没有任何光
B．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出
C．内部应该是很亮的
D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
综合应用题
5．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．
拓展提升题
6．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，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )
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