人教版高中物理选修4课件
人教版 高中物理选修3-4 15.4广义相对论简介课件(18张ppt)
二、广义相对论的几个结论
从广义相对论的两个基本原理出发， 可以直接得到一些“意想不到”的结 论。请大家阅读教材，说明得到了哪 些结论，这些结论的实验验证是什么？
第一个结论，物质的引力使光线弯曲。 20世纪初，人们观测到了太阳引力场引起 的光线弯曲。观测到了太阳后面的恒星。
引力场的存在会使得空间不同位置的时间进程出现差别， 在强引力场的星球附近，时间进程会变慢。矮星表面的引 力很强，那里的时间进程慢，那里原子发射的光的频率会 比地球上同种原子发射的光的频率低。因为在可见光范围 内，红光频率是最低的。这种发射光的频率变低的现象就 认为是红移。
时间间隔与引力场有关
各 类 星 体 对 比
15.4 广义相对论简介
教学目标
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及主要观测证据。 3．通过本节学习，激发学生探索宇宙奥秘的兴趣，
形成初步的相对论时空观。
教学重点 广义相对性原理和等效原理。 教学难点 理解广义相对论的几个结论。
19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入， 人们认识到了光的电磁本质．我们已经知道，电磁 波是以巨大且有限的速度传播的，因此在电磁场的 研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论 的出现．
一、广义相对性原理和等效原理
广义相对性原理的内容：“在任何参考系中，物 理规律都是相同的”，也可以理解为：“物理学定 律必须对于无论哪种方式运动着的参考系都成立”。
停泊在行星表面的飞船里，没有支撑的物体 会做自由落体运动即匀加速运动，这是因为飞 船处在行星表面空间的引力场中；
如果飞船远离行星表面做匀加速运动，也会观察到 没有支撑的物体的自由落体运即匀加速运动。我们不 能根据飞船内的自由落体运动来判断飞船到底在加速 运动，还是停在一个行星的表面。
人教版高中物理选修3-4课件第十四章电磁波
知识深化
对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场. ②非均匀变化的磁场产生变化的电场. ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场. (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场. ②非均匀变化的电场产生变化的磁场. ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.
波(涟漪)的形式向外传播，这就是“引力波”.其实只要有质量的物体加速运动就会
产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的.引力波是以光速传播的时空
扰动，是横波.引力波和物质之间的相互作用极度微弱，
因此它的衰减也是极度缓慢的.引力波的发现为我们打
开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然
不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘.
重点探究
一、麦克斯韦电磁场理论
导学探究
1.电子感应加速器是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图所示，上、下 为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化 的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来 越大.请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？如果 线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们 什么道理？ 答案 带电粒子受到电场力作用做加速运动.线圈中通入恒定电流时，带电粒 子不会被加速.变化的磁场能产生电场.
二、电磁波
导学探究 如图所示是赫兹证明电磁波存在的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属 球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实 验证实了什么问题？
答案 当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的 电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球 间也产生电火花.这个实验证实了电磁波的存在.
高中物理人教版选修34课件：第十二章 5 多普勒效应
解析:凡是波都具有多普勒效应,因此利用光波的多普勒效应便 可以测定遥远天体相对于地球的运动速度,A 选项正确。被反射的电 磁波,相当于一个运动的物体发出的电磁波,其频率发生变化,由多普 勒效应可求出运动物体的速度,B 选项正确。铁路工人根据振动的强 弱而对列车的运动作出判断,C 选项错误。炮弹飞行,与空气摩擦产 生声波,人耳接收到的频率与炮弹运动方向有关,D 选项正确。选 A、 B、D。
答案:AD
思悟升华 1.多普勒效应是接收到的波的频率与波源频率不同的现象,并 不是接收到波的强度发生变化的现象,要正确理解频率和强度这两 个描述波的不同的物理量。 2.多普勒效应的产生不是取决于波源距观察者多远,而是取决 于波源相对于观察者是靠近还是远离。
1.(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的是
答案:(1)C (2)超速 (3)偏高
迁移应用 (多选)下列哪些应用是利用了多普勒效应( ) A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远 天体相对于地球的运动速度
B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波,波被 运动的汽车反射回来时,根据接收到的频率发生的变化,就可知汽车 的速度,以便于交通管理
想一想他们根据什么物理原理来判断飞机飞来的方向? 简答:多普勒效应。
预习导引
一、多普勒效应 1.多普勒效应:波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到 的波的频率都会发生变化的现象。 2.波源与观察者相对静止时,1 s 内通过观察者的波峰(或密部) 的数目是一定的,观察者接收到的频率等于波源振动的频率。 3.当波源与观察者相互靠近时,1 s 内通过观察者的波峰(或密部) 的数目增加,接收到的频率增加;反之,当波源与观察者互相远离时, 接收到的频率变小。
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典例分析
举一反三 触类旁通
一、对简谐运动的理解 【例1】 一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的有( )
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度为最大值 C．振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同 D．振子每经过同一位置，其速度不一定相同，但加速度一定 相同
解析 简谐运动并不一定在水平方向上，各个方向都可 以，故A选项错误；简谐振动是最简单的振动，故B选项错； 简谐运动的振动图象是正弦曲线，但简谐运动的轨迹并不是正 弦曲线，故C选项错误；物体的振动图象是正弦曲线，该振动 一定是简谐运动，故D选项正确．
【答案】 D
二、对简谐运动图象的认识 【例2】 (多选题)如图所示，表示某质点做简谐运动的 )
(4)区别机械运动中的位移：机械运动中的位移是从初位 置到末位置的有向线段；在简谐运动中，振动质点在任意时刻 的位移总是相对于平衡位置而言的，都是从平衡位置开始指向 振子所在位置． 二、理解简谐运动的图象 1．形状：正(余)弦曲线 2．物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置 的位移，是位移随时间的变化规律．
3．获取信息 (1)任意时刻质点的位移的大小和方向．如图①所示，质 点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.
(2)任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如图 ②中a点，下一时刻离平衡位置更远，故质点此刻向上振动． (3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比 较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置，若 远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大，若靠 近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小．如图② 中b点，此刻质点从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增 大，位移、加速度正在减小．c点对应时刻，质点从负位移远离平 衡位置运动，则速度为负且减小，位移、加速度正在增大.
高中物理人教版选修3-4课件：13.7 光的颜色 色散
光在介质中的传播与机械波在介质中的传播是有区别的。 光在介质中的传播速度不仅与介质有关, 还与光的频率有关。
三、棱镜对光的偏折作用
如图所示, 光线从空气射到三棱镜时, 是从光疏介质射入光密介 质, 折射光线靠近法线, 向底边偏折;光线在棱镜中传播, 射出空气时, 是从光密介质射入光疏介质, 折射光线远离法线, 再次向底边偏折。 所以光线通过棱镜之后, 朝向底边折射。 折射光线的方向与入射光线的方向所形成的角度称为偏折角, 偏折角与棱镜材料及入射角有关:(1)偏折是因为介质造成的, 所以棱 镜对光的折射率越大, 偏折角越大;(2)光通过棱镜时, 当在棱镜中的 光线与底边平行时, 对应的偏折角最小。 对一般棱镜而言, 透过棱镜看物体, 会看到物体的虚像, 且虚像位 置比物体的实际位置向顶角方向偏移。
如何形象判断被测平面凹下或凸起? 下面给出一种形象的判断法——矮人行走法, 即把干涉条纹看成“矮 人”的行走轨迹。让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走, 始 终保持脚踏被检板, 头顶样板, 在行走过程中: 若某处有一凹下, 他要想过去必须从薄膜的尖端绕过去, 方可按上述 要求过去, 即条纹某处弯向薄膜尖端, 该处为一凹下。如图甲所示。 若某处有一凸起, 他要想过去, 必从薄膜底部去绕, 即条纹某处弯向薄 膜底部方向时, 射中的色散现象
原理:如图所示, 在被测平面上放一个透明的样板, 在样板的一端 垫一个薄片, 使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气 薄层。 用单色光照射时, 空气层的上、 下两个表面反射的两列光波发 生干涉。空气厚度相同的地方, 两列波的路程差相同, 两列波叠加时 互相加强或减弱的情况相同, 因此若被测面是平的, 干涉条纹就是一 组平行的直线, 如果干涉条纹是弯曲的, 就表明被测平面不平整。如 图所示。
人教版高中物理选修3-4课件14.3《电磁波的发射和接收》(共17张PPT)
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大 的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。因此，要 改造甲图中的振荡电路。
天 线
地 线
像图乙、丙那样，增大电容器极板间的距离，使 电场和磁场扩大到电容器的外部。这样的振荡电路 叫做开放电路。 实际应用的开放电路如图丁所示，线圈的一端 用导线与大地相连，这条导线叫做地线，线圈的 另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波 就由这样巨大的开放电路发射出去。
利用电磁波可以传递各种信号:声音、电视图象
问题：我们要传递的信号不是等幅高频振荡电流，而 是一些低频信号（如：声音信号频率只有几百至几千 赫兹，图象信号频率也不过上万赫兹）能否把它们直 接发送出去？ 类比：(电磁波发射——汽车运货) “汽车”——高频电磁波 “货物” —— 要传送的声音、图象等信号 “装上货物”的过程——调制信号过程（使电磁波随 着待传递的信号而改变）
3000MHz～ 30000MHz
30000MHz～ 300000MHz
直线传播
电视、雷达、 导航
无线电波发射和接受流程图
振荡电流 信号 调制 发射
无线电波的发射 无线电波的接收
输出
解调
调谐电路
例题1 下列几种方式中，能提高振荡电路 向外辐射能量本领的有： A．减小振荡电路中的电容 B．增加振荡时的电压 C．增加电容器充电的电荷量 D．用开放电路，不用闭合电路
电报大楼上的接收天线
彩塔接收天线
我们周围弥漫着各种频率的电磁波，如果 不加选择地把它们都接收下来，必然是一片 混乱的信号。所以接收电磁波先要从诸多信 号中把我们需要的选择出来，这就要设法使 我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应 电流最强。利用电谐振可以达到这个目的。
2.电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到 的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振 荡电流最强，这种现象叫做电谐振，相当于 机械振动中的共振。
高中物理人教版选修34课件：13.5 光的衍射
用单色光照射小孔,随着圆孔的逐渐减小,屏上先后有何变化? 提示:圆形亮斑→光源倒立的像(小孔成像)→明暗相间的圆环(衍 射图样)。
3.产生明显衍射现象的条件 在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还 要小的时候,就会出现明显的衍射现象。 4.光的衍射现象和光的直线传播的关系 光的直线传播只是一种特殊情况,当光的波长比障碍物或孔小得 多时,光可以看成沿直线传播;在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比, 甚至比波长还要小时,衍射现象就十分明显。 5.衍射光栅 由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。狭缝的 个数越多,衍射条纹的宽度越窄,亮度越大。
类型一 类型二
对光的干涉和衍射现象的认识 【例2】 关于光的干涉和衍射现象,下列说法正确的是 ( ) A.光的干涉现象遵循波的叠加原理,衍射现象不遵循波的叠加原 理 B.光的干涉条纹是彩色的,衍射条纹是黑白相间的 C.光的干涉现象说明光具有波动性,光的衍射现象不能说明这一 点 D.光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 点拨:准确理解光的干涉与衍射现象的产生原因,条纹形状与特 点等内容是正确分析本题的关键。
一二三
特别警示①缝变宽,衍射角增大,距离增大,能量消耗增大,而光能分Βιβλιοθήκη 的范围变宽,所以亮条纹的亮度降低。
②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有
关,入射光波长越长,单缝越宽,中央亮条纹的宽度及条纹间距离就 越大。
③用白光做单缝衍射时,中央亮条纹是白色的,两边是彩色条纹,
中央亮条纹仍然最宽、最亮,其中最靠近中央的色光是紫光,最远 离中央的是红光。
一二三
二、光的双缝干涉与单缝衍射的比较
种类 项目
单缝衍射
双缝干涉
产生 障碍物或孔的尺寸比波 频率、振动方向相同,相位差 条件 长小或跟波长差不多 恒定的两列光波相遇叠加
高中物理第十三章光13.6光的偏振课件新人教版选修3-4.ppt
通光方向 P
通
不通
形象说明偏 振片的原理 通光方向
腰横别扁担进不了城门
二、光源的偏振状态
1、线偏振光
u
u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动
2、自然光 普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等
乱
是各个振动 的无规混杂
4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么， 偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振 方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片， 透射光的强度为零．
所以，光是一种横波．
光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如 太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常 看到的绝大部分光，都是偏振光．自然光射到 两种介质的界面上，如果光入射的方向合适， 使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这 时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振 方向互相垂直．
一、偏振现象
取一根软绳，一 端固定在墙上， 手持另一端上下 抖动，就在软绳
上形成一列横波.
现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板， 如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通 过狭缝传到木板的另一侧（图甲）．如果 狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡 住而不能向前传播（图乙）．
只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题 如何检验光的横波性呢？---用偏振片检验
复习回顾：
在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在 同一直线上．在横波中，振动方向总是垂直 于波的传播方向，但不同的横波，振动方向 可以不同．
例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直 平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着 左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振 动．
当然，对于一个确定的横波，它的振动方向 是确定的．
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