《狭义相对论简介》教学设计(张华).doc

《狭义相对论简介》教学设计 张　华 一、教学分析教学内容分析3－5第十五章，是本册书的最后一章。学生是否学过狭义相对论，对以后的日常生活没有影响，是指与大多数技术工作也没有关系。新课程增加这部分内容的目的就是在于加强学生对科学方法、科学意义的认识。狭义相对论的建立在科学史上具有十分典型的意义。 爱因斯坦的相对论一直以博大精深、深奥难懂著称。在教学前先解决学生对相对论的畏惧、排斥心理，教学才能有效的进行。而且，一般的中学教师对于相对论也是知之甚少。因此，借助网络，借用别人的权威研究成果，是一个不错的方法。在一课时内用多媒体播放CCTV10人物栏目“大师”专题《现代物理之父——爱因斯坦》让学生走近爱因斯坦以及他所处的时代。激发学生的兴趣，同时让学生能够了解爱因斯坦的生活（包括他的家庭）本人和他所处的科学时代，解除爱因斯坦的神秘光环，进而促使学生愿意去理解他所提出的理论。? 　　在介绍爱因斯坦狭义相对论的两个假设时应告知学生无论光源和观察者是否运动，真空中的光速都是相同的。? “同时”的相对性是理解相对论时空观的关键性概念。介绍爱因斯坦的狭义相对论时，应重点讲解“同时”的相对性。了解了同时的相对性后，只要再坚信光速不变原理，长度和时间的相对性就不难解释了。? 1.学生学习特点 高二学生 2.学生学情分析 通过对高中物理中力学知识的学习，学生已经掌握了运动的相对性、惯性系等相关知识，为理解同时的相对性打下基础。 3.学生认知特点 学生的思维方式处在由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡的阶段，容易接收表象、浅显的知识，对知识体系的条理性掌握、抽象概念的理解能力还有所欠缺。 （三）教学环境分析 选择多媒体教室环境，要有多媒体实物展台，因为本节课需要通过视频、动画等帮助学生理解抽象概念。 二、教学目标 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。体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响。 3通过实例，理解时间和空间的相对性，体会相对论时空观与低速世界情境的差异 （二）过程与方法 1. 通过对爱因斯坦建立狭义相对论过程中的科学思想和逻辑推理方法的认识，了解物理学研究的一种方法，即在实验的基础上提出假设，若这个假设的所有推论都与事实相符，则这个假设就是正确的。 2. 通过对爱因斯坦狭义相对论的研究过程的学习，了解一种物理思维方法，即面对一个问题，经过逻辑的推理，作出合理的假设。 （三）情感态度与价值观 实践是检验真理的唯一标准。爱因斯坦的相对论研究的是我们无法有亲身体会的高速运动的世界，因此学生很难理解以致获得清楚的认识。对此我们应该采取科学的态度对待它，而不是一味地排斥或回避。 三、教学重点、难点 （二）教学难点 1. 如何运用狭义相对论的两个基本假设去理解狭义相对论的几个基本结论，尤其是如何建立相对论的时空观。 2. 相对论的建立本身是基于纯理论的推导。而我们师生均不具备这样的能力。 四、教学过程 子寿命的检测，铯原子钟的检验…… （二）教学过程设计 整个教学设计贯穿这一思路：“创设情境 ——提出问题 ——独立思考 ——合作交流 ——展示提升—— 拓展总结”。 课前建议学生阅读课本以及与狭义相对论相关的书籍；比如，《现代物理之父——爱因斯坦》爱因斯坦爱因斯坦 老师给出物理情境：在一节静止车厢中间有一盏灯，接通电源后，在车厢里的人发现车厢的前后壁同时变亮。若让小车运动起来，而且速度非常大，车厢里的人还能看到车厢的前后壁同时变亮吗？为什么？车厢外的人能看到同样的结果吗？ 学生分组讨论后展示，鼓励意见不同的小组之间辩论。最后老师总结并结合动画演示。 [设计目的] “同时”的相对性问题是一个理论推导结论，无法直接观测，且与实际生活观测的现象不一致，很难被大家接受，对于学生来讲还是第一次接触这种情况。所以鼓励学生用思辨的方法来讨论并最终接受。动画展示有助于学生对这一情境的记忆。 老师总结后再提问：如果将灯换成串联在同一电路上的两个电铃，分别挂在车厢前后壁上，当车厢高速运动时接通电源，车厢例外两个人还能“看”电铃同时响吗？如果把电铃放到车厢的外面，车厢例外两个人还能“看”电铃同时响吗？为什么？ 学生分组讨论后展示，鼓励意见不同的小组之间辩论。老师总结。 [设计目的]主要是为了拓宽学生对“同时”的相对性的认识，切不可把“同时”的相对性问题理解为高速状态下光速不可忽略时产生的现象。最后一问是加深学生对相对性原理的理解。 （2）长度的相对性 老师给出物理情境：在一节静止车厢内的人有一直尺，车厢外的人也有一直尺。车厢里外的人“看”到车厢长度是否一样？为什么？车厢的高度有没有变化？ 学生分组讨论后展示，鼓励意见不同的小组之间辩论。 老师总结：长度测量的同时性约定：必须同时观测运动物体在运动方