2022年-高中物理《经典时空观与相对论时空观》教案粤教版必修

1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2022-2022 年高中物理经典时空观与相对论时空观教案粤教版必修1 一 教学目标 1学问与技能 1 明白伽利略相对性原理,知道时空观与参考系的联系； 2 明白经典时空观及其基本推论,知道牛顿引入肯定时空观的缘由； 3 明白狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论,知道相对论时空观对人们熟悉世界的影响； 4 知道经典时空观与相对论时空观的主要区分； 2过程与方法 1 通过关于参考系和运动的“ 争论与沟通”,熟悉惯性系的概念与伽利略相对性原理； 2 解读并分析教材图 5-2-1 和图 5-2-2 ,明白肯定时空观与试验事实的冲突； 3 通过明白爱因斯坦创立狭义相对论的过程,学习创立科学理论的基本方法“ 提出假设” ； 4 解读并分析教材图 5-2-3 和图 5-2-4 ,通过“ 争论与沟通” 懂得同时的相对性 5 对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,熟悉经典时空观与相对论时空观的区分； 3情感、态度与价值观 1 通过“ 争论与沟通” 活动,培育同学的独立摸索才能、规律分析才能、口头表达的

2、才能和合作学习的精神； 2 通过明白时空观的变革,从中熟悉物理学的进展和变革,体会相对论对人类熟悉世界的影响,感受物理学的进展对推动社会的作用； 3 感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有制造性的想像力,启示学生勇于质疑,富于想象,培育思维的多向性和发散性； 4 通过明白时空观的变革,使同学熟悉到自然界是可以被人熟悉的,科学是熟悉自然最有效的途径, 科学对自然现象有说明和预见的功能,展和进步, 从过程的意义来看, 科学的本质就是探究,不断地创新；（二 本节概述 1 本节特点科学学问具有相对的稳固性并不断发 是不断地追求真理和不断地修正错误,细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 13 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 1 侧重于定性介绍； 2 强调物理学思想和方法； 3 重视试验事实； 4 重视理性思维的作用； 2 教法与学法本节内容有肯定难度,教学形式建议在老师的组织和引导下,以老师讲解和师生共同讨论为主进行教学,渗

3、透对科学争论方法的领悟和同学制造性思维的培育；本节分两个主题,主要支配了“ 争论与沟通” 活动项目,教学中留意通过沟通与争论培育同学的规律思维才能,引导同学乐于合作,集智取长； 三 教材说明与教学建议本节教学可以从启示同学摸索自己对时间和空间的感觉或熟悉来引入举例如下：或许大多数人对时空的熟悉就像 19 世纪作家查里斯兰姆写的：“ 世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑然而没有任何东西比时间和空间更少使我苦恼,由于我从不想起它们” 的确,我们中的大多数人几乎从来不去细想我们每天的时空观念,可是,如要问一问“ 时空是何物.时间和空间是否存在于我们的知觉之外.时间和宇宙有开端吗.它们会终止吗 .” 这些问题的答案是什么.此类问题的提出可以激发同学明白时空秘密的爱好；什么是时间与空间 .人们一提到时间,经常想到的是秒、时、天、年；一提到空间,便想到尺、米、千米实际上这些都是时间和空间的计量单位说出这些单位的名称,不等于懂得了什么是时间和空间其实,所谓时空观,就是有关时间和空间的物理性质的熟悉；时空观同自然科学的进展是亲密相关的,科学上的重大变革往往相伴着新时空观的产生；甚至,肯定意义下

4、可以反过来说时空观的变革才是科学上大变革的基本标志；教学中可以简要介绍或布置同学课下明白古代人们对时空的一些熟悉和摸索参见课程资源时空观的进展 ,从而使同学熟悉到人类对时间和空间本质的探究是自生命之始就有的,从古到今人们做出很多努力,期望解开时空之谜古人尝试由宗教和神话去明白空间、时间与宇宙；如今我们利用科学来明白这些概念； 1 经典时空观从参考系的概念引入经典时空观,是为了介绍牛顿引入经典时空观的理论动身点,使学生领悟经典时空观是经典力学的理论基础； 争论与沟通 在匀速前进的车厢中的自由落体,相对于车厢中静止的观看者做竖直向下初速度为零的匀加速直线运动,相对于地面上静止的观看者做平抛运动；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 13 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 争论与沟通 1 我们所说的匀速运动实际上是以地面为参考系,物体不受外力或者所受合外力为零时的惯性运动； 2 一个物体的运动对两个相互做匀速直线运动的惯性系来说,速度

5、、加速度以及所遵循的力学规律都是相同的；教学中要组织好同学通过“ 争论与沟通”体会伽利略相对性原理的含义,懂得惯性系的概念 对“ 相对性原理” 的懂得重点在于懂得全部的惯性系都是公平的,不能用任何试验来区分一个系统是静止仍是在做匀速直线运动这一原理是物理学最重要的基石之一,不管是经典力学仍是相对论都要用到它；可以补充介绍伽利略在关于两大世界体系的对话一书中运用抱负试验对“ 相对性原理” 的阐述,参见课程资源伽利略相对性原理；明白牛顿引入肯定时空观的缘由,教学中要留意理清以下思路： 1 经典力学是争论物体的运动状态及其转变的,而全部的运动都是在肯定的时间、空间中进行的,机械运动是物体的位置移动,位置涉及空间概念,移动涉及速度,涉准时间概念,所以牛顿力学必定与肯定的时空观相联系； 2机械运动的描述离不开参考系,然而牛顿定律并不适用于全部的参考系 后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系 ,但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系, 牛顿的解决方法是引入一个客观标准肯定空间,用以判定各物体足处于静止、匀速运动仍是加速运动状态参见课程资源牛顿对肯定空间的设想；对肯定时空观及其

6、三个推论的教学建议采纳举例和联想、体会明白和领悟；比如的方式, 使同学结合生活牛顿认为,宇宙本身结构是不会变的,他称这结构为肯定空间我们打个比方,把“ 空间” 设想成物体做机械运动的舞台和背景,在日常生活中我们有这样的体会：在一个箱子中可以放进肯定数量的东西,这是箱子的一种性质,可以叫做箱子的容积,也就是箱子的空间这个容积大小或空间大小是与箱子里放什么东西 以及放不放东西 没有关系的 在卖箱子的商店里,总是要标出 26 26 10 等等尺寸,之所以能这样标出,就是以容积是箱子的不受“ 外在的情形” 影响的本性这一点为依据的进一步,我们设想箱子无限地扩大,这就得到了一个与任何特殊的物质无关的、肯定的空间它就是牛顿的肯定空间；牛顿的肯定时间由于其内在性质而匀称地、与任何外界事物无关地消逝着如何懂得绝对时间呢 .时间是肯定的,意味着人们可以毫不模糊地测量两个大事之间的时问间隔,只要用好的钟, 不管谁 在什么参考系中 去测量, 这个时间都是一样的而时间像空间的结构一 第 3 页,共 13 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

7、 - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -样,是永久稳固而牢靠的,是永恒的,它匀称连续地流过这样我们可以想象时间是一根单独的线,或者是两端无限延长的铁轨；在牛顿的时空观中,空间、 时间脱离物质及其运动而客观存在,空间的延长和时间的流逝都是肯定的, 也就是说,空间、时间就像是大事发生的背景,但是这种背景不受大事的影响并且时间和空间相互分别；对经典时空观的几个详细结论,教材没有做更多的介绍,教学中可举例说明： 1 同时的肯定性肯定时空观中的同时是肯定的就是说,在两个不同地点发生的两个大事, 只要对一个惯性参考系来说是同时,那无论对什么惯性参考系来说都是同时的,例如,有一辆做匀速直线运动的火车,车厢内观看者看到两个大事是同时发生的,那站在站台上的观看者也必定看到两个大事是同时发生的,反过来说也如此在这点上, 经典时空观与人们的日常生活体会好像是一样的； 2 时间间隔的肯定性例如一个人看到自己的手表走过一分钟,往往以为世界上所的钟和表也都同样地走过一分钟,而不管是在哪一种运动状态的钟这就是时间间隔的肯定性； 3 空间距离的肯定性

8、例如一把直尺的长度,假如从某一个参考系测量它是一尺那么,我们的日常体会会以为从任何参考系来测量它,无关；它仍然是一尺, 而与参考系的运动状态明显以上结论与我们的日常生活体会相符,所以肯定时空观很简单被人们接受；而且绝对时空观与经典力学是一样的,所以在经典力学广泛应用的过程中,牛顿的肯定时空观也广为流传,在大约一个世纪的时间里,人们都以肯定时空观去熟悉和摸索世界； 2相对论时空观狭义相对论的提出、相对论时空观、 相对论对人类相对论时空观的教学可分三个层次：熟悉世界的影响；爱因斯坦为什么会提出狭义相对论的两条理论假设.这一问题既包含物理学进展过程中引起重大变革的试验发觉,又包蕴了物理学家丰富的想像力、敏捷的洞悉力以及富有探干脆和制造性的思维特点；本节开篇直接指出：光在空间是如何传播的.对这一问题的争论和摸索引发了物理学的革命,转变了人们的时空观；目的是交代理论变革的线索,教学时应使同学对 19 世纪末物理试验与理论的冲突有所明白,可参见课程资源以太危机、相对论“ 出世”；教学中应结合教材图 52 1、图 522 使同学懂得光的传播与经典力学的冲突,使同学体会科学强调和敬重体会事实对理论的检验,试验验证是物理学的生命线；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 13 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -同学对相对论时空观的懂得会有肯定难度,教学的重点应放在懂得“ 同时的相对性”；

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