12.2016年2月11日,美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)宣布探測(cè)到引力波,遠(yuǎn)在13億光年的兩個(gè)黑洞相撞產(chǎn)生的“巨響”從此刻開(kāi)始傳遍整個(gè)地球,什么是引力波呢?
    根據(jù)牛頓的理論,地球上的物體之所以受到重力,是因?yàn)榈厍驅(qū)ξ矬w的引力而產(chǎn)生,光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,后來(lái)人們觀測(cè)到遙遠(yuǎn)的星光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲,愛(ài)因斯坦認(rèn)為,要解決觀測(cè)與理論間的矛盾,只能假設(shè)太陽(yáng)周圍的空間是彎曲的,這樣光線在其中通過(guò)時(shí),其路徑也彎曲起來(lái).于是他提出了廣義的相對(duì)論,用彎曲空間來(lái)討論萬(wàn)有引力的作用:每個(gè)有質(zhì)量的物體周圍都會(huì)出現(xiàn)時(shí)空的“彎曲”,這種彎曲就像在一層橡膠膜上放一顆鐵球產(chǎn)生的凹陷一樣,這時(shí)放在膜上的物體就要順勢(shì)滑向鐵球.在現(xiàn)實(shí)中,太陽(yáng)的質(zhì)量也在其周圍產(chǎn)生空間彎曲,行星在“彎曲”的空間里運(yùn)動(dòng),看起來(lái)好像是繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈一樣,想像一下在漏斗側(cè)壁上滾動(dòng)的小球,只要它的速度合適,就不會(huì)落入漏斗中,同樣,包括地球在內(nèi)的行星都以恰到好處的速度繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng),因此不會(huì)被太陽(yáng)這個(gè)“引力漏斗”吸入,愛(ài)因斯坦認(rèn)為,有質(zhì)量的物體會(huì)使它周圍的時(shí)空發(fā)生扭曲,物體的質(zhì)量越大,時(shí)空就扭曲得越厲害,并且還要不受阻礙的向周圍傳播,這就是引力波.
(1)兩個(gè)黑洞相撞發(fā)生的時(shí)間是13億年前;
(2)根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí),漏斗側(cè)壁上滾動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一直在改變,是因?yàn)樗∏蚴艿搅朔瞧胶饬Φ淖饔茫?br />(3)根據(jù)愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn),地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樘?yáng)在它周圍產(chǎn)生了空間彎曲,太陽(yáng)在周圍傳播了引力波,且地球以恰到好處的速度在“彎曲”的空間里運(yùn)動(dòng).

分析 (1)引力波是愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中預(yù)言的,即任何物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)給宇宙時(shí)空帶來(lái)的擾動(dòng),可以把它想象成水面上物體運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水波.
引力波在空間傳播的方式與電磁波類似,以光速傳播,根據(jù)速度公式求出兩個(gè)黑洞相撞發(fā)生的時(shí)間.
(2)根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,有力作用在物體上,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一定改變,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了,則一定有力作用在物體上;
(3)根據(jù)愛(ài)因斯坦提出了廣義的相對(duì)論,用彎曲空間來(lái)討論萬(wàn)有引力的作用即可解釋地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因.

解答 解:(1)2016年2月11日,美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)宣布探測(cè)到了引力波,引力波在空間傳播的方式與電磁波類似,以光速傳播,
該引力波是由距離地球13億光年之外的兩個(gè)黑洞合并時(shí)產(chǎn)生的,兩個(gè)黑洞相撞發(fā)生的時(shí)間是13億年前.
(2)漏斗側(cè)壁上滾動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一直在改變,處于非平衡狀態(tài),是因?yàn)樗∏蚴艿搅朔瞧胶饬Φ淖饔茫?br />(3)根據(jù)愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn),每個(gè)有質(zhì)量的物體周圍都會(huì)出現(xiàn)時(shí)空的“彎曲”,因此太陽(yáng)的質(zhì)量也在其周圍產(chǎn)生空間彎曲,地球和其它行星在“彎曲”的空間里運(yùn)動(dòng),
當(dāng)它們以恰到好處的速度繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng),就不會(huì)被太陽(yáng)這個(gè)“引力漏斗”吸入,看起來(lái)好像是繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈一樣.
故答案為:(1)13億年前;
(2)小球受到了非平衡力的作用;
(3)太陽(yáng)在它周圍產(chǎn)生了空間彎曲,太陽(yáng)在周圍傳播了引力波,且地球以恰到好處的速度在“彎曲”的空間里運(yùn)動(dòng).

點(diǎn)評(píng) 本題以發(fā)現(xiàn)引力波題材為背景資料,設(shè)計(jì)新穎,關(guān)鍵是結(jié)合已學(xué)有關(guān)的知識(shí)和題目給出信息分析解題,難度不大.

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