物理必修ⅱ魯科版6.1高速世界 第一課時(shí) 教案

1、第一節(jié) 高速世界教學(xué)要求1 初步了解愛因斯坦相對論建立的背景，知道時(shí)間延緩，長度縮短，質(zhì)速關(guān)系，質(zhì)能關(guān)系和時(shí)空彎曲。能運(yùn)用相對論知識(shí)解釋簡單的現(xiàn)象。2 了解經(jīng)典物理學(xué)的局限，知道經(jīng)典時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀之間的關(guān)系。3 初步認(rèn)識(shí)“猜想”，“假設(shè)”和“物理模型的構(gòu)建”在科學(xué)研究中的重要作用，培養(yǎng)大膽質(zhì)疑的勇氣和批判意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)了解現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。通過物理學(xué)史的教育幫助學(xué)生建立辯證唯物主義的時(shí)空觀，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到：科學(xué)的發(fā)展永無止境；在科學(xué)研究中要敢于質(zhì)疑，不迷信權(quán)威，選擇科學(xué)的研究方法巧妙地解決問題。教學(xué)難點(diǎn)高速世界遠(yuǎn)離我們所生活的低速世界，不但難以用生活經(jīng)驗(yàn)來詮釋，而且與生活經(jīng)驗(yàn)相背離

2、，導(dǎo)致學(xué)生難以接受。經(jīng)典物理學(xué)的概念根深蒂固，導(dǎo)致學(xué)生對新理論難以理解。高速實(shí)驗(yàn)難以演示，缺乏直觀的實(shí)驗(yàn)和形象生動(dòng)的實(shí)例使學(xué)生難以想象。學(xué)情分析學(xué)生已通過一年的物理學(xué)習(xí)基本建立經(jīng)典力學(xué)的概念體系，牛頓經(jīng)典時(shí)空觀與認(rèn)知世界的協(xié)調(diào)，以及牛頓力學(xué)對現(xiàn)實(shí)世界解釋的巨大成功，使之對此深信不疑；況且教師在以往的教學(xué)中有意避開對牛頓力學(xué)成立的先驗(yàn)條件的闡述，因此學(xué)生對此缺乏認(rèn)識(shí)，高速世界與牛頓力學(xué)的沖突又遠(yuǎn)離他們的生活經(jīng)驗(yàn)，不能構(gòu)成他們進(jìn)一步求知的動(dòng)力。教學(xué)目的1 知識(shí)與技能知道世紀(jì)之交的晴朗的物理學(xué)天空上的兩朵烏云，了解其主要內(nèi)容以及由此所引起的物理學(xué)理論的發(fā)展與創(chuàng)新。認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的實(shí)用范圍和局限性。知道

3、經(jīng)典時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀之間的關(guān)系。初步了解相對論時(shí)空觀中的基本觀點(diǎn)，了解狹義相對論和廣義相對論。知道相對論以人類認(rèn)識(shí)高速世界的影響。2 過程與方法經(jīng)歷科學(xué)家建立相對論的思維探索過程，認(rèn)識(shí)科學(xué)思維的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法，從中體驗(yàn)成功的樂趣。了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)理想實(shí)驗(yàn)，物理模型和數(shù)學(xué)工具在科學(xué)研究中的重要作用，以及物理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。3 情感態(tài)度與價(jià)值觀領(lǐng)略到自然界的奇妙與和諧，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇心與求知欲。養(yǎng)成敢于發(fā)表自己觀點(diǎn)，既堅(jiān)持原則又尊重他人的良好習(xí)慣。培養(yǎng)有根據(jù)的懷疑精神和批判意識(shí)，敢于堅(jiān)持真理，勇于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神以及判斷大眾傳媒等有

4、關(guān)信息是否科學(xué)的意識(shí)。了解科學(xué)理論的相對性，知道科學(xué)理論發(fā)展過程的繼承與揚(yáng)棄。體會(huì)科學(xué)，技術(shù)與社會(huì)之間的互動(dòng)關(guān)系。幾點(diǎn)教學(xué)設(shè)計(jì)及目的1 課件標(biāo)題：人類的宇宙圖象內(nèi)容：屈原天問、天似穹廬，籠蓋四野（天圓地方）、亞里士多德論天中提到的地圓說及三個(gè)證據(jù)（月食，北極星的位置，先見船帆）、托勒密模型（地靜中心圓周說）、哥白尼太陽靜止中心圓周說、開普勒橢圓說、牛頓的無中心說（有條件可采用FLASH作成動(dòng)畫，或用PPT也成）目的：讓學(xué)生感受到人類認(rèn)識(shí)自然過程的曲折性，每一個(gè)先進(jìn)的理論往往都有他的時(shí)代的局限性，雖然它最終都被修正卻無損于它的偉大。為接下來的學(xué)習(xí)做好心理準(zhǔn)備。2“拋磚”剪輯一小段有關(guān)“時(shí)間旅行”

5、或“星際旅行”的科幻影視片斷做成課件播放，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，然后教師提出一個(gè)以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)的推導(dǎo)，通過速度合成達(dá)到超光速以進(jìn)行時(shí)間或星際旅行的理論（此時(shí)教師最好是故作神秘，似乎通過“嚴(yán)謹(jǐn)”的推導(dǎo)，作出重大的理論發(fā)現(xiàn)似的。以期搞暈學(xué)生，逼出認(rèn)知沖突。）3“引玉”讓學(xué)生評價(jià)“速度合成超光速”的可能性，這時(shí)學(xué)生中必然有人閱讀過有關(guān)相對論的知識(shí)因而對此提出異議，此時(shí)可讓他們發(fā)言，互相反駁、質(zhì)疑，形成一種熱烈的求知氛圍。4“尺縮鐘慢”的推導(dǎo)依據(jù)司南版物理必修2本節(jié)課的時(shí)間延緩效應(yīng)示意圖，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)（1）t=t(1-v2/c2)1/2、(2) L=L(1-v2/c2)1/2 得出“尺慢鐘縮”的結(jié)論。這部份

6、的推導(dǎo)對于熟練掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的學(xué)生來說不算太難，讓他們體驗(yàn)一下理論推理的樂趣，有助于提高學(xué)生的自信，認(rèn)識(shí)科學(xué)推論的過程。5想象小論文請發(fā)揮一下你的想象力，想象一下你在一個(gè)最高速度只有20公里的世界中旅行將會(huì)碰到什么有趣的事。6 模擬演示用編織網(wǎng)袋或有彈性的布料做一個(gè)平面，再取兩個(gè)小鋼球放在平面上，模擬演示質(zhì)量使時(shí)空發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。教學(xué)流程第一課時(shí)1 課件演示標(biāo)題：人類的宇宙圖象2 “拋磚”3 “引玉”4 教師講述物理學(xué)史；物理學(xué)大廈上空的兩朵烏云、“邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)”40年如一日反復(fù)得出的結(jié)果光速不變、以太陰魂、牛頓力學(xué)的兩個(gè)先驗(yàn)條件（絕對時(shí)空觀）。愛因斯坦通盤考慮了有關(guān)光的傳播速度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

7、和牛頓力學(xué)、麥克斯韋電磁場理論的根基，他得出結(jié)論，唯一的出路是革命，從根本上改造經(jīng)典物理學(xué)，拋棄以太，拋棄絕對時(shí)間和絕對空間，在新的時(shí)間、空間概念的基礎(chǔ)上，建立全新的物理學(xué)體系相對論。愛因斯坦的兩個(gè)基本假設(shè)（狹義相對論）、由相對論引發(fā)的兩個(gè)著名佯謬“尺縮鐘慢”5“尺縮鐘慢”的推導(dǎo)6作業(yè)：想象小論文，收集有關(guān)相對論的資料。第一課時(shí)結(jié)束。第二課時(shí)1 學(xué)生朗誦想象小論文，討論是否符合相對論原理。2 輔導(dǎo)自學(xué)“質(zhì)速關(guān)系”“質(zhì)能關(guān)系”3 講解愛因斯坦升降機(jī)理想實(shí)驗(yàn)并得出加速運(yùn)動(dòng)和引力作用都導(dǎo)致了軌跡彎曲的結(jié)果。由此總結(jié)出“等效原理”； 預(yù)言光線彎曲并得到證實(shí)；將光線彎曲等效于時(shí)空彎曲來解釋引力場的效應(yīng)、

8、提出廣義相對論引力場方程。4 模擬演示“時(shí)空彎曲的引力效應(yīng)”5 相對論的幾個(gè)預(yù)言及被證實(shí)的過程（由學(xué)生講述，教師補(bǔ)充）6 介紹愛因斯坦的生平及一生的偉大貢獻(xiàn)（由學(xué)生講述，教師補(bǔ)充）7 作業(yè)；試解釋“山中方七日，世上已千年”對相對論有興趣的同學(xué)可課外閱讀時(shí)間簡史時(shí)間簡史續(xù)編時(shí)空本性相對論演義奇異的量子世界等書有關(guān)相對論的一此資料：1公元1054年發(fā)生過一起非常著名的超新星爆發(fā)事件，若光速能疊加則在幾十年后都能看到這顆超新星爆發(fā)時(shí)所發(fā)出的光，而實(shí)際情況卻像我國宋史上所記載的那樣“歲余稍沒”，此事間接證明了光速不變原理。2激發(fā)氫原子的實(shí)驗(yàn)以及對宇宙線的研究過程都證實(shí)了時(shí)間膨脹說。3廣義相對論解釋了水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)問題，證明它是來源于實(shí)踐的科學(xué)理論。4廣義相對論預(yù)言了光譜線的引力