高中物理 第6章 相对论与天体物理教案 鲁科版选修3-4

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1、第1节牛顿眼中的世界第2节爱因斯坦眼中的世界(教师用书独具)●课标要求知识与技能1.知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论.2.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别．体会相对论的建立对人类认识世界的影响．过程与方法1.通过学习，提高分析物理现象与定理定律矛盾的能力.2.通过时间间隔相对性和长度相对性的推导，培养逻辑推理能力.3.通过建立相对论时空观，提高学生认识物质世界的能力．情感态度与价值观1.通过对本节内容的学习，认识科学假设在科学发现上的重要作用，进一步理解逻辑推理的力量.2.培养学生对逻辑推理形成的结论要有一个科学的接受态度.●课标解读1．理解经典力学的相对性原理

2、．2．了解绝对时空观和迈克尔孙实验．3．理解狭义相对论的两条基本原理．4．知道狭义相对论的几个主要推论．●教学地位在本章第1节中，首先借助伽利略著作中的一段叙述引出经典力学的相对性原理，接着指出这一认识产生的根源在于绝对时空观，自然地引出绝对时空观的介绍以及伽利略变换，指出绝对时空观是经典物理学的支柱．寻找“以太”的迈克尔逊实验对相对论的产生起着举足轻重的作用，在这里也做了介绍，为下面狭义相对论的提出做好铺垫．第2节首先从对迈克尔逊—莫雷实验的“零结果”的探讨出发，引出了爱因斯坦抛弃了经典时空观，并提出了狭义相对论的两条基本原理——狭义相对性原理和光速不变原理——的史实．接着讲述

3、了狭义相对论中的时空观．本节最后还介绍了狭义相对论中速度叠加的计算式．本部分内容极其抽象，教师的讲授主要是激起学生的兴趣，给其以观念上的冲击，引导学生积极思考．(教师用书独具)●新课导入建议情景引入　当你乘坐学生甲骑的自行车分别以匀速直线运动、加速直线运动时，你以不同方式(自由落体、竖直上抛、平抛等)抛出手中的物体，你与站在路边的乙同学观察到的物体的运动情况一样吗？为了更好地解释有什么不同，我们可以从牛顿的眼中和爱因斯坦的眼中来看这个世界．●教学流程设计⇒⇒⇒步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)⇓⇐⇐⇐　　　⇓步骤8：先由学生自己

4、总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课　标　解　读重　点　难　点1.知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论.2.1.狭义相对论的两个基本假设；同时的相对性，长度的相对性，时间间隔的相对性．(重点)了解经典时空观与相对论时空观的主要区别．体会相对论的建立对人类认识世界的影响.3.体会科学探究活动中猜想、假设、发散性思维、逻辑思维、实验验证等研究方法的作用．2.光速不变原理；相对论的时空观．(难点)牛顿眼中的世界1.基本知识(1)经典力学的相对性原理通过任何力学实验，都不可能发现惯性系是处于绝对静止状态，还是做匀速直线运动．也就是说，不可能通过力学实验

5、测得惯性系的绝对速度．这表明，力学规律在任何惯性系中都是相同的．这个结论称为经典力学的相对性原理．(2)绝对时空观①在牛顿的世界里，力学规律之所以在任何惯性系中表达形式都相同，其根本原因是时间与空间不会随参考系不同而变化，也就是说时间和空间是绝对的，这就是绝对时空观．②绝对时间和绝对空间是经典物理学的支柱．(3)寻找“以太”——迈克尔孙实验①19世纪的科学家认为，波是振动在介质中的传播，光速c是以太介质振动的传播速度．“以太”是绝对静止的，可看成是绝对静止的参考系，光在“以太”中朝各个方向的传播速度皆为c．②物理学家们设计了多种检验以太存在的实验，其中最著名的是迈克尔孙—莫雷实验

6、．2．思考判断(1)牛顿定律在惯性系中都成立．(√)(2)经典物理学认为，时间和空间是不能脱离物质而存在的．(×)3.图6－1－1探究交流在经典力学中，如果某一惯性系相对另一惯性系的速度为v，在此惯性系中有一物体速度为c，那么，此物体相对另一惯性系的速度是c＋v吗？【提示】　根据经典力学的速度叠加原理，答案是肯定的，但是这种答案被迈克尔孙—莫雷实验否定了，迈克尔孙—莫雷实验证明了光速是不变的，这和传统的速度合成法则是不同的．爱因斯坦眼中的世界1.基本知识(1)狭义相对论的两条基本原理①狭义相对性原理：物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式．②光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空

7、中的速度恒为c，与光源的运动和观测者的运动无关．(2)狭义相对论中的时间与空间①根据狭义相对论，“同时”不再具有绝对的意义，“同时”是相对的．运动的时钟会变慢，这就是时间延缓效应．②根据狭义相对论，长度与观察者的运动状态有关，运动的物体在运动方向上发生了收缩，这就是长度缩短效应．(3)相对论的速度叠加①狭义相对论的速度叠加公式为u＝，由该公式可推知，光速在静止参考系和运动参考系中具有相同的数值．②在低速世界中，物体的运动可以用经典力学来描述，而在高速世界中，物体的运动必须用相对论