广义相对论与引力波((美)J.韦伯著;陈凤至,张大卫译)思维导图

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第十五章第3节狭义相对论的其他结论第4节广义相对论简介1．(多选）(河北衡水中学2017年高二下学期期中)下列说法正确的是（AD ）A．强引力场的作用可使光谱线向红端偏移B．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的C．引力场越强的位置，时间进程越快D．由于太阳引力场的影响，我们可以看到太阳后面的恒星解析:根据广义相对论可判选项AD正确.2．（山东潍坊2017年高三模拟)根据爱因斯坦质能方程，以下说法不正确的是（ C ）A．任何核反应,只要伴随能量的产生,则反应前后各物质的质量和一定不相等B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大解析：根据E＝mc2，当物体能量变化时,参加核反应的物质的质量发生变化，故选项A正确；太阳向外辐射能量，对应的总质量一定减小，故选项B正确、选项C错误;当地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量时，地球的总能量增加，对应地球的质量也将增加，选项D正确.3．（浙江省慈溪市2017~2018学年高二上学期期末)美国科研人员2016年2月11日宣布，他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO）于去年9月首次探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前所做的猜测。

第七章万有引力与宇宙航行一、思维导图二、考点通关考点1行星的运动开普勒第一定律(轨道定律)所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置 开普勒第二定律(面积定律)对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等描述了行星在其轨道上运行时，线速度的大小不断变化。

解决了行星绕太阳运动的速度大小问题 开普勒第三定律(周期定律)所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等⎝⎛⎭⎫a 3T 2＝k表明了行星公转周期与轨道半长轴间的关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短2．行星运动的近似处理实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。

这样就可以说：(1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。

(2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)大小不变，即行星做匀速圆周运动。

(3)所有行星轨道半径r 的三次方跟它的公转周期T 的二次方的比值都相等，即r 3T 2＝k 。

注：处理行星绕太阳(恒星)的运动问题时，根据题意判断行星轨道是需要按椭圆轨道处理，还是按圆轨道处理，当题中说法是轨道半径时，则可按圆轨道处理。

【典例1】“墨子号”是由中国自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星，标志着中国在量子通信技术方面走在了世界前列；其运行轨道为如图所示的绕地球E 运动的椭圆轨道，地球E 位于椭圆的一个焦点上。

轨道上标记了墨子卫星经过相等时间间隔⎝⎛⎭⎫Δt ＝T 14，T 为轨道周期的位置。

则下列说法正确的是( )A ．面积S 1>S 2B．卫星在轨道A点的速度小于其在B点的速度C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴【答案】C【解析】根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，故面积S1＝S2，A错误；根据开普勒第二定律，卫星在A点、B点经过很短的时间Δt，卫星与地球连线扫过的面积S A＝S B，由于时间Δt很短，则这两个图形均可看作扇形，则12v AΔt·r A＝12v BΔt·r B，且知r A<r B，则v A>v B，B错误；根据开普勒第三定律：所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等，即a3T2＝k，整理可得T2＝1k a3＝Ca3，其中C＝1k，为常数，a为椭圆半长轴，故C正确，D错误。

史上最全高中物理思维导图(珍藏版)1.运动的描述运动是物体在空间中的位置和状态随时间的变化。

它可以用位移、速度和加速度等物理量来描述。

位移是物体从一个位置到另一个位置的距离和方向的变化，速度是物体在单位时间内位移的大小和方向，加速度是物体速度变化的速率。

2.重力基本相互作用重力是一种基本的相互作用，它是质量间的吸引力。

根据万有引力定律，两个物体之间的引力与它们的质量和距离的平方成正比，与它们之间的相对位置无关。

3.相互作用除了重力，还有电磁力和强核力等相互作用。

电磁力是带电粒子之间的相互作用，它包括静电力和磁力。

强核力是质子和中子之间的相互作用，它使原子核保持稳定。

4.牛顿运动定律牛顿运动定律是描述物体运动的基本定律。

第一定律指出，物体如果没有受到外力作用，将保持静止或匀速直线运动。

第二定律指出，物体受到的合力等于它的质量乘以加速度。

第三定律指出，相互作用的两个物体之间的力大小相等、方向相反。

5.力的合成与分解力的合成是将多个力合成为一个力的过程，力的分解是将一个力分解为多个力的过程。

这些过程可以用向量图形来表示。

6.牛顿第一定律、第三定律牛顿第一定律指出，物体如果没有受到外力作用，将保持静止或匀速直线运动。

牛顿第三定律指出，相互作用的两个物体之间的力大小相等、方向相反。

7.摩擦力摩擦力是物体之间相互作用的一种力，它阻碍物体相对运动。

摩擦力包括静摩擦力和动摩擦力。

8.运动的合成与分解、曲线运动、抛体运动运动的合成是将多个运动合成为一个运动的过程，运动的分解是将一个运动分解为多个运动的过程。

曲线运动是指物体在空间中沿曲线运动的过程。

抛体运动是指物体在重力作用下沿抛物线运动的过程。

9.圆周运动圆周运动是指物体在固定半径的圆周上做匀速运动的过程。

圆周运动的速度和加速度的大小和方向都在不断变化。

10.弹力弹力是一种恢复力，它是物体被压缩或拉伸后恢复原状的力。

弹簧和橡皮等弹性材料都会产生弹力。

11.万有引力与航天万有引力是一种基本的相互作用，它是质量间的吸引力。

用思维导图学习高中物理电磁学
高中物理电磁学是一门复杂而又有趣的学科。

在学习电磁学时，学生需要掌握静电场、电流、电场、磁场及电磁波等基本概念。

在学习过程中，学生可以用思维导图来整理和总
结这些知识点。

以下是一个简单的思维导图，帮助学生了解高中物理电磁学的主题和重要
概念。

一、电荷和静电场
1. 原子结构和电荷
2. 电场和电势能
3. 高斯定理和电通量
二、电流和电路
1. 电流和电荷守恒定律
3. 电路图
4. 欧姆定律和电功率
三、电场和磁场
1. 磁场和磁力线
2. 洛伦兹力
4. 感应电动势和旋转电动势
四、电磁波和光
2. 反射、折射和透射
3. 成像和光学仪器
4. 原子和分子的光谱
1. 电磁相互作用和引力
2. 相对论和狭义相对论
3. 玻尔模型和能级结构
4. 元粒子和强相互作用。

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3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介1．知道相对论速度叠加规律。

2．知道相对论质能关系。

3．初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。

4．关注宇宙学的新进展。

狭义相对论告诉我们,物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。

在宏观低速运动的条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效，但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。

考虑相对论效应的情况下速度的叠加是怎样的呢？提示:相对论效应指的是“动尺变短”或“动钟变慢”等。

在高速运动的参考系中，速度的叠加必须考虑这个因素,低速宏观状态下遵守伽利略的速度叠加原理，高速的情况下任何运动的速度不能超过光速。

一、狭义相对论的其他结论1．相对论速度变换公式设车对地的速度为v,人对车的速度为u′，车上人相对于地面的速度为u，(1）经典的时空观：u＝u′＋v。

(2）相对论的速度变换公式为：_______________________________________________。

如果车上人运动方向与车运动方向相同，u′取____值，如果车上人运动方向与车运动方向相反,u′取____值.(3）结论：光速c是宇宙万物速度的极限，且相对于任何参考系都是不变的。

广义相对论与引力波的关系引力波（Gravitational Waves）是一种由质量和能量引发的波动，它们在时空中传播，并传递着物体之间的引力相互作用。

广义相对论是爱因斯坦于1915年提出的一套描述时空结构的理论，它解释了引力的本质和引力如何塑造宇宙的现象。

广义相对论的核心概念是时空弯曲。

根据爱因斯坦的理论，质量和能量会使时空产生弯曲，这种弯曲导致物体沿着弯曲的路径运动，就好像在一个弯曲的空间中移动一样。

这种弯曲效应就是引力。

引力波就是这种时空弯曲产生的波动。

广义相对论中的物体和事件会影响时空结构，而引力波则是时空结构的波动。

当两个巨大的物体，比如黑洞或中子星，以极高的速度绕着彼此旋转或碰撞时，它们会产生引力波。

这些引力波以光速在宇宙中传播，并携带着巨大的能量。

当引力波通过一个物体时，它会使该物体发生微小的形状变化，这就是我们所说的引力波的探测。

引力波的探测是科学界的一项重大成就，它证实了其他形式的能量传递方式之外，引力波也是宇宙中的一种重要现象。

引力波不受电磁相互作用的影响，因此具有独特的信息传递方式。

通过探测引力波，科学家可以更深入地了解宇宙中的天体运动和结构。

广义相对论和引力波之间的关系是由爱因斯坦的理论奠定的。

广义相对论的核心思想是在研究引力时，时空不再被视为平坦的欧几里德空间，而是具有曲率的。

宇宙中的物体和能量分布决定了时空的形状，而引力波则是由这种时空形状的变化引起的。

从历史上看，引力波的存在首次由爱因斯坦在1916年预言。

然而，在近一个世纪的时间里，没有直接观测到引力波，这成为广义相对论的一个关键考验。

直到2015年，由于激光干涉引力波天文台（LIGO）的运行，科学家们成功地探测到了不仅证实了爱因斯坦的理论，也为引力波物理学奠定了基础。

引力波的探测和研究对于我们了解宇宙的重要机制和结构非常关键。

引力波每一次探测都代表着宇宙中发生了一次重大事件，例如两个黑洞的碰撞或中子星可能的融合，这些事件都将释放巨大的能量。