高中物理新课标鲁科版 必修一优秀教案：（1.高速世界）（教师版）.docVIP

第1节　高速世界 从容说课 本节课从以太物质是否存在的讨论引出了经典时空观解释问题遇到的困难，从而导出了爱因斯坦的两个基本假设，引出了爱因斯坦的狭义相对论. 由于内容较深，不容易理解，教师应尽量用更多的通俗例子来解释，便于学生理解和掌握. 教学重点1.狭义相对论的基本假设； 2.知道时间间隔的相对性； 3.知道长度的相对性； 4.知道狭义相对论的两个结论； 5.知道光线在引力场中的弯曲及其验证. 教学难点能辨析清楚在哪些情况下考虑相对论效应，哪些情况下不必考虑. 教具准备投影仪及投影片. 课时安排1课时 三维目标 一、知识与技能 1.初步了解狭义相对论的基本假设； 2.认识时间和空间的相对性； 3.了解狭义相对论的其他两个结论； 4.了解广义相对论的时空弯曲现象. 二、过程与方法 1.培养学生严密的逻辑思维习惯，激发学生进一步学习的愿望. 2.学习正确的认识方法：实践是检验真理的唯一方法. 三、情感态度与价值观 通过对本节知识的分析，培养学生的逻辑思维能力，激发学生探索科学的精神. 教学过程 导入新课 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. 相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑. 推进新课 一、高速世界的两个基本原理 【教师精讲】 相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论.它是现代物理学的理论基础之一.相对论是20世纪初由爱因斯坦等在总结实验事实（如迈克耳孙—莫雷实验）的基础上所建立和发展的.在这以前，人们根据经典时空观（集中表现为伽利略变换）解释光的传播等问题时，导致一系列尖锐的矛盾.相对论针对这些问题，建立了物理学中新的时空现和高速物体的运动规律，对以后物理学的发展有重大作用.相对论分为狭义相对论和广义相对论两大部分. 光速是我们目前所认知的物质的最大运动速度.如果人能够跑得像一束光那么快，将观测到什么现象和规律呢？ 问题设置：假设你正在一架飞机上，飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行，没有任何颠簸.一个人从机舱那边走过来，说：“把你的那袋花生扔过来好吗？”你抓起花生袋，但突然停了下来，想道：“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上，我该用多大的劲扔这袋花生，才能使它到达那个人手上呢？” 学生讨论：根本不用考虑这个问题，你只需要用与你在机场时相同的动作（和力气）投掷就行.花生的运动同飞机停在地面时一样. 教师总结：其实，这就是爱因斯坦在1905年提出的两个假设之一： 相对论原理——物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式.如果飞机以恒定的速度沿直线飞行，控制物体运动的自然法则与飞机静止时是一样的.我们称飞机内部为一个惯性参照系. 教师活动：另一个例子，让我们考查大地本身.地球的周长约40 000千米.由于地球每24小时自转一周，地球赤道上的一点实际上正以每小时1 600千米的速度向东移动.人接触地球的时候，从未对此担心过.这是因为大地在做近似的匀速直线运动，地球表面几乎就是一个惯性参照系.因此它的运动对其他物体的影响很小，所有物体的运动都表现得如同地球处于静止状态一样. 实际上，除非我们意识到地球在转，否则有些现象会是十分费解的.（即地球不是在沿直线运动，而是绕地轴做一个大的圆周运动） 例如：天气（变化）的许多方面都显得完全违反物理规律，除非我们对此（地球在转）加以考虑.另一个例子，远程炮弹并非像它们在惯性系中那样沿直线运动，而是略向右（在北半球）或向左（在南半球）偏.（室外运动的高尔夫球手们，这可不能用于解释你们的擦边球）对于大多数研究目的而言，我们可以将地球视为惯性参照系.但偶尔，它的非惯性表征将非常严重（我想把话说得严密一些）. 这里有一个最低限度：惯性系是一个静止或做匀速直线运动的系.爱因斯坦的第一假设使此类系中所有的物理规律都保持不变.运动的飞机和地球表面的例子只是用以向你解释这是一个平日里人们想都不用想就能作出的合理假设. 第二假设，光速不变原理：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样. 火车以每秒100 000 000 m/s的速度运行，一个人站在车上，另一个人站在铁路旁的地面上.车上人用手中的电筒“发射”光子. 光子相对于车上的人以每秒300 000 000 m/s的速度运行，车上的人以100 000 000 m/s的速度相对于站在铁路旁的人运动.因此我们得出光子相对于站在铁路旁的人的速度为400 000 000 m/s. 学生活动：问题出现了：这与爱因斯坦的第二假设不符！爱因斯坦说光相对于站在铁路旁的人的速度必须和车上的人的光速完全相同