text: 第3、4节 广义相对论初步__探索宇宙
  .广义相对论的基本原理指出:在任何参考系中，物理规律都是相同的，一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
  2.一切物体都具有两个完全不同的属性，即惯性和引力，惯性质量是物体惯性的量度，引力质量是物体引力属性的量度。
  3.宇宙起源于一个温度无穷大，物质密度无穷大的"奇点"，决定宇宙的几何性质有两个因素膨胀率和密度。
  广义相对论初步
  (1)广义相对性原理:在任何参考系(包括非惯性系)中物理规律都是相同的。
  (2)引力的存在对空间的影响:引力的存在会使空间变形，在引力方向上，空间间隔不变，在与引力垂直的方向上，空间间隔变短(直尺变短)，发生了弯曲，引力越强的地方，这种效应越明显。
  3.广义相对论的实验检验
  广义相对论建立之后，爱因斯坦提出了三项实验检验:
  (2)光线在引力场中的弯曲。
  (3)光谱线的引力红移。
  后，人们又提出了雷达回波延迟。
  广义相对论的实验检验
  (1)水星近日点的进动:天文观测显示，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点(或远日点)有进动，这个效应以离太阳最近的水星最为显著。
  牛顿对此作出的解释与实际观测结果不相符，而广义相对论成功地预言了水星近日点的进动。
  (2)光线在引力场中偏转:根据电磁理论和经典光学，在无障碍的情况下，光线是直线传播的。
  但按照爱因斯坦的广义相对论，在引力场存在的情况下，光线是沿弯曲的路径传播的。
  引力场越强，弯曲越厉害。
  (3)引力红移: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"光谱线的引力红移"，这一预言也已经在对白矮星(天狼星伴星)的观测中所证实。
  (4)雷达回波延迟:光经过大质量物体附近时发生弯曲，可以看成光多走了一段路程，或等效为光速变慢。
  从地球上发出的雷达信号，经太阳附近到达某一星球后再反射回地球，传播时间会有所延迟。
  人们通过大量实验，证实了延迟现象。
  (小试身手)
  关于广义相对性原理的下列说法正确的是( )
  广义相对性原理与狭义相对性原理不同的是前者适用于一切物理规律，后者只适用于力学规律
  广义相对性原理将狭义相对性原理发展到了非惯性系
  广义相对性原理认为惯性系和非惯性系中的物理规律不同
  广义相对性原理认为一切参考系都是地位相等的，没有特殊的理想的参考系
  解析:选B 广义相对性原理认为在任何参考系中物理规律都是相同的，将狭义相对性原理中的惯性系推广到了一切参考系，故错对;广义相对论认为一切参考系都是等价的，不存在特殊的理想参考系，故错对。
  探索宇宙
  1.宇宙的起源
  "大爆炸"宇宙模型认为，宇宙起源于一个"奇点"，在该点，温度为无穷大，物质密度为无穷大，空间急剧膨胀，即发生宇宙大爆炸之后，宇宙不断膨胀，温度不断降低。
  大约经历了150亿年，形成了我们今天的宇宙。
  2.宇宙的组成
  太阳是一颗恒星，在太阳系中，除有八大行星外，还有卫星、彗星和流星体。
  由恒星组成的集团叫星系，现在已知存在的星系有1 000亿个以上。
  3.永不停息的探索
  宇宙茫茫无际，人类的探索也不会停止，为了摆脱大气层的影响，人们先后发射了许多人造卫星及宇宙飞行器，用于天文观测。
  著名的哈勃太空望远镜是目前最先进的太空望远镜。
  1.关于宇宙的演化
  决定宇宙几何性质的两个因素--膨胀率和密度，决定了宇宙的命运。
  2.宇宙在未来的发展有两种可能
  (1)如果宇宙的膨胀率很大，密度很小，那么宇宙可能不断膨胀下去，称为开宇宙(或平直宇宙)。
  (2)如果宇宙膨胀率很小或质量密度很大，现在的宇宙膨胀到某个极大值后便收缩，直至收缩成一个新的奇点后再次发生大爆炸，称为闭宇宙(封闭的宇宙)。
  3.恒星的演化
  恒星将要消亡时会突然爆发，亮度在2~3天内突然增加几万倍甚至几百万倍形成新星，或者亮度增加几千万倍或几亿倍形成超新星，爆发后的残骸形成中子星或者黑洞。
  黑洞是一个具有巨大引力的空间区域。
  关于大爆炸宇宙模型的下列说法正确的是( )
  A.宇宙起源于一个特殊的点，这个点大爆炸是空间的开始
  B.宇宙起源于一个特殊的点，这个点爆炸之前时间已经存在
  C.宇宙大爆炸后空间膨胀一定会一直持续下去，永不停止
  D.宇宙起源的"奇点"温度无穷低，密度无穷大
  广义相对论
  在适当的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光( )
  D.经过太阳外的大气层时发生了折射
  依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑。
  解析:根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲。
  应用广义相对论的原理解决时空变化问题的方法
  (1)应该首先分析研究的问题或物体做怎样的运动，是处于怎样的参考系中。
  无论是匀加速运动的参考系，还是均匀的引力场中，其规律是相同的。
  (2)然后根据"引力使时间变慢，空间变短"的理论分析其所在位置或运动情况会产生怎样的变化。
  A.光线在引力场中仍沿直线传播
  解析:选A 根据广义相对论的结论，由于太阳引力场的影响，使得光线发生弯曲，A错误。
  强引力场作用使光的波长变长、频率变低，所以光谱线向红端偏移，B正确。
  引力场越强的位置，时间进程越慢，所以C正确。
  物质的引力使得空间变形，发生弯曲，所以D正确。
  解析:选A 根据爱因斯坦提出的广义相对论的等效原理可知，非惯性系中出现的惯性力与引力在力学效应上是等效的。
  2.关于广义相对论，下列说法中正确的是( )
  A.万有引力可以用广义相对论作出正确的解释
  B.惯性质量和引力质量不相等，它们遵从不同的规律
  C.广义相对论是惯性参考系之间的理论
  D.万有引力理论无法纳入广义相对论的框架
  A.哈勃发现的"红移"现象说明远处的星系正急速的靠近我们
  解析:选D 哈勃发现的"红移"现象说明远处的星系在远离我们，但不能说明我们就处于宇宙的中心，只能说明我们与远处的星系存在相对运动。
  4.引力场中，哪些位置的时间进程比较缓慢，哪些位置的空间尺度会发生收缩
  解析:在引力场中，引力越强的位置，时间的进程越慢，空间尺度的收缩只发生在与引力垂直的方向上，引力越强的位置，空间尺度收缩越严重。
  在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系
  一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
  一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
  解析:选D 由广义相对性原理和等效原理的内容知正确，故应选D。
  2.对大爆炸理论提供支持的事实是( )
  解析:选C 大爆炸理论的主要观点是宇宙起源于一个"奇点"，发生大爆炸后，宇宙不断膨胀，温度不断降低。
  根据多普勒效应，如果恒星离我们而去，光的颜色偏红。
  哈勃的发现，表明不管往哪个方向看，远处的星系正急速远离我们而去，所以C正确。
  3.人类最早对宇宙的认识学说是( )
  A.地心说 B.日心说
  C.大爆炸学说 D.以上说法都不正确
  解析:选A 人类对宇宙的认识是一个渐进的过程。
  在人类历史上，相当长的时期内，人们认为地球是宇宙的中心，再后来哥白尼提出了"日心说"，认为太阳是宇宙的中心，后来人类对宇宙的起源进行探究，物理学家提出了大爆炸学说。
  4.大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸。
  5.矮星表面原子发光的波长与同种原子在地球上发光的波长相比，下列说法正确的是( )
  A.矮星表面的原子发光波长较长
  B.地球表面的原子发光波长较长
  解析:选A 矮星体积很小，质量却很大，其表面引力场很强，引力比地球表面大得多，其表面的时间进程比较慢，矮星上原子发光的波长比地球上同种原子发光的波长长，这也就是矮星上发生"光谱线红移"现象的原因，故A正确。
  由相对论可知C正确。
  二、非选择题(共2小题，共20分)
  7.(8分)哪些实验观测支持广义相对论
  解析:水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲、引力红移现象和雷达回波延迟都支持广义相对论。
  (2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲吗
  (2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲，因为加速运动的参考系中出现的惯性力等效于引力，使得光线发生弯曲。
  引力对光束的效应说明，引力的存在使空间变形。