15.4广义相对论简介-2020-2021学年高二物理同步课堂帮帮帮（人教版选修3-4）

第十五章 相对论简介 第4节 广义相对论简介 1．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：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架。 (2)非惯性系问题：狭义相对论只适用于惯性参考系。它们是促成广义相对论的前提。 2．广义相对性原理和等效原理 (1)广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的。 (2)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。 3．广义相对论的几个结论 (1)光线经过强引力场发生弯曲。 (2)引力红移：引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现了差别。而使矮星表面原子发光频率偏低。 1．光线在引力场中弯曲 根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力场越强，弯曲越厉害。通常物体的引力场都太弱，但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲。 2．引力红移 按照广义相对论，引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。例如，在强引力的星球附近，时间进程会变慢，因此光振动会变慢，相应的光的波长变长、频率变小，光谱线会发生向红光一端移动的现象。光谱线的这种移动是在引力作用下发生的，所以叫“引力红移”。 广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所证实。还有其他一些事实也支持广义相对论。目前，广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥了主要作用。 1．（多选）对相对论的基本认识，下列说法正确的是(　　) A．相对论认为真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的 B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量 C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快 D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了 【解析】选AC　由相对论的基本原理可知，选项A正确。由于地球相对飞船高速运动，所以飞船中的宇航员会发现地球上的钟变慢，故C正确。 2．（多选）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，时间进程越快 D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的 【解析】选ABD　由广义相对论我们知道，物质的引力可以使光线弯曲，使空间弯曲，故选项A、D正确；在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B正确、C错误。 一、单选题 1．如图所示是黑洞的示意图，黑洞是质量