(選修3-4)5.2時間和空間的相對性教案2

科 目高二物理主 備時 間課 題152 時間和空間的相對性課 時總第 課時三 維目 標知識與技能（1）同時的相對性（2）運動長度的收縮（3）時間間隔的相對（4）了解時空相對性的驗證（5）了解相對論時空觀與經(jīng)典物理時空觀的主要區(qū)別過程與方法（1）理解同時相對性的推演過程（2）理解從“同時相對性”出發(fā)得出“運動長度和時間間隔的相對性”的過程情感態(tài)度與價值觀（1）體會相對論嶄新的時空觀，體會相對論的建立對人類認識世界的影響。（2）辯證地看待經(jīng)典物理理論教 學 重 點 從“同時”的相對性得出運動長度和時間間隔的相對性教 學 難 點 從“同時”的相對性得出運動長度和時間間隔的相對性教 學 過 程 設 計（教 法、學 法、課 練、作 業(yè)）個 人 主 頁一、“同時”的相對性知道“同時”的相對性是相對論兩個假設的直接推論。講解過程中要強調(diào)理解的出發(fā)點必須是兩個假設，否則無法理解。 兩種情景情況1：對于運動的火車上同時發(fā)生的兩個事件，對于地面就不是同時的車上的觀察者認為光同時到達車廂的前后兩壁 站臺上的觀察者認為光先到車廂后壁后到前壁講解關鍵：在各個參考系中光速都為c 情況2：地面 上同時發(fā)生的兩個事件，對于運動的火車也不是同時的利用相對運動原理，可假設車靜人動 ，人和地面相當于火車，結(jié)果與前面相似讓學生自己分析課本上的“思考與討論”二、長度的相對性1、要讓學生知道長度的相對性(動尺縮短)，是“同時”的相對性帶來的一個普遍的時空屬性，它與物體的具體組成和結(jié)構(gòu)無關，當物體運動速度越接近光速，這種收縮效應就變得越顯著。2、要講清利用嚴格數(shù)學推導可以得到洛倫茲變換的相對論長度收縮公式。3、要讓學生理解長度收縮公式的物理意義，必須注意參考系的選擇及參考系的運動狀態(tài)。三、時間間隔的相對性 教學時要分析清楚“動鐘變慢”與同時的相對性的聯(lián)系，使學生知道運動的鐘變慢是同時的相對性帶來的時空屬性。 時間間隔的相對性可以通過長度的相對性的一些簡單例子加以說明。要講清“動鐘變慢”(或時間膨脹)是兩個不同慣性系進行時間比較的一種效應，不要誤認為是時鐘的結(jié)構(gòu)或精度因運動而發(fā)生了變化。教學中特別指出，運動時鐘變慢完全是相對的，由于兩個慣性參考系是平權(quán)的，在它們上面的觀測者都將發(fā)現(xiàn)對方的鐘變慢了。四、時空相對性的驗證根據(jù)相對論，時間在運動中會進行的比較緩慢，也就是說，在空間中高速移動的時鐘，比固定于地面上的時鐘走得慢早在1941年，科學家通過對宇宙線的觀測證實了相對論的結(jié)論，美國科學家羅西和霍爾在不同高度統(tǒng)計了宇宙線中子的數(shù)量，結(jié)果與相對論預言完全一致五、相對論的時空觀牛頓物理學的絕對時空觀：物理學的空間與時間是絕對分離沒有聯(lián)系的，脫離物質(zhì)而單獨存在，與物質(zhì)的運動無關。而相對論認為：有物質(zhì)才有時間和空間，空間和時間與物體的運動狀態(tài)有關。人類對于空間、時間更進一