人教版 选修3-4 第十五章 第四节 广义相对论简介 学案

第十五章 相对论简介
4.广义相对论简介
【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。
【重点难点】
广义相对性原理和等效原理。
理解广义相对论的几个结论。
【课前预习】
1、超越狭义相对论的思考
万有引力问题和惯性系问题是狭义相对论无法解决的问题。
2、广义相对论的基本原理
等效性原理和广义相对性原理是广义相对论的基本原理。
广义相对性原理是：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匀加速的参考系等价。
3、广义相对论的几个结论
（1）物质的引力使光线弯曲（如图1）。这已在几次日蚀测量中得到了证实，证明广义相对论的计算偏折角与观测值相符合。
（2）光谱线的引力红移。原子谱线的波长加大，引力场越强，波长增加的量越大，称这个效应为引力红移。引力红移早已为恒星的光谱测量所证实。
（3）水星近日点的进动。（如图2）
【预习检测】
1、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。
2、爱因斯坦的理论对于我们有什么现实的应用意义？
3、下列属于广义相对论结论的是 ( )
A．尺缩效应
B．时间变慢
C．光线在引力场中弯曲
D．物体运动时的质量比静止时大大
【参考答案】
【预习检测】
1.牛顿运动定律成立的参考系是惯性系。惯性系引力均匀。
2.它们不但引发了20世纪科技领域以及思 ( http: / / www.21cnjy.com )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。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。
3. C
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【典题探究】
［例1］
经典力学的相对性原理（伽利略相对性原理）、狭义相对性原理、广义相对性原理有何联系？
解析：
经典力学的相对性原理（伽利略相对性原理）提出力学规律在一切惯性参考系中是相同的；
狭义相对性原理指出一切物理规律在不同惯性参考系中都是相同的；广义相对性原理指出任
何参考系中物理规律都是相同的。三种相对性原理并没有相互否定，而是体现了人们自然规
律认识的不断进步。
δ
星球
太阳
图1
图 2-
水星