高中物理 第十五章 相对论简介 4 广义相对论简介互动课堂学案(新人教版)选修3-4.doc

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1、4.广义相对论简介互动课堂疏导引导一、广义相对论基本原理1915年,爱因斯坦提出了广义相对论的两个基本假设:第一个假设是等效原理.具体描述为:在物理学上,(在无限小的体积中均匀的)引力场等效于一个做匀加速运动的参考系,即引力场等效于无引力场中的加速运动.第二个假设是广义相对性原理,无论是惯性参考系还是非惯性参考系,对于描述物理现象来说都是平权的.二、狭义相对论与广义相对论相对论认为时间和长度测量和参考系(运动)有关,在不同的参考系中则有不同的实验现象和结果,因此学习本节知识时要灵活应用参考系坐标变换,故应要有时间转变的观念,

2、不要错误地认为长度是不变的.综合狭义相对论和牛顿的万有引力定律,将引力场描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以取代对于引力的传统看法.因此,狭义相对论和万有引力定律,都只是广义相对论在特殊情况之下的特例.狭义相对论是在没有引力时的情况;而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况.活学巧用1.以18km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表过1min,地面上的人认为它走过这1min“实际”上花了多少时间?思路解析:卫星上观测到的时间为Δt′=1min,卫星运动的速率为v=8×103m/s,所以地面上观测到的时间为

3、=(1+3.6×10-10)min答案:(1+3.6×10-10)min2.同样的杆,放在盘上的不同位置,它们随盘运动的速度是否一样?思路解析:根据狭义相对论,它们的长度也就不一样,越是靠近边缘,杆就越短.盘上的人也观察到了这种差别,不过他以圆盘为参考系,认为盘是静止的,同时他还认为盘上各点存在着指向圆盘边缘的引力,因此他得出结论:引力势越低的位置,杆的长度越短.答案:不一样,越靠近边缘,速度越小

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