7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 说课稿 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性说课稿-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

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备课成员

教学内容

本节课选自人教版《物理》必修第二册第一章“相对论”中的第7.5节“相对论时空观与牛顿力学的局限性”。内容主要包括：爱因斯坦的相对论时空观与牛顿时空观的比较，以及牛顿力学在高速运动条件下的局限性。

核心素养目标

培养学生科学探究能力，通过分析相对论与牛顿力学的差异，引导学生运用科学思维，理解物理规律的本质；增强科学态度与责任，认识到科学理论的演变与发展，培养批判性思维；提升科学精神，引导学生对科学真理的追求，以及在面对复杂问题时，运用物理知识解决实际问题的能力。

学情分析

高一年级学生在学习本章节之前，已经具备了一定的物理基础，对力学、运动学等基础知识有所了解。然而，由于相对论理论较为抽象，学生在理解上可能会遇到困难。以下是对学生层次、知识、能力、素质和行为习惯的分析：

1.学生层次：高一年级学生处于青春期，思维活跃，好奇心强，但部分学生对物理学科的兴趣和积极性可能因个人兴趣和以往学习经历而有所不同。

2.知识方面：学生在初中阶段已经学习了牛顿力学的基本概念和规律，对运动、力、能量等概念有一定的认识。然而，对于相对论时空观，学生可能缺乏相关背景知识，对光速不变原理、时间膨胀等概念理解困难。

3.能力方面：学生在分析问题和解决问题的能力上有所提高，但仍需加强。本节课要求学生能够运用所学知识，分析相对论与牛顿力学的差异，并理解相对论时空观。

4.素质方面：学生在合作交流、批判性思维等方面有待提高。本节课需要学生积极参与讨论，分享自己的观点，并对他人观点进行批判性思考。

5.行为习惯：部分学生可能存在依赖性强、缺乏自主学习能力等问题。本节课要求学生主动学习，培养良好的学习习惯。

学具准备

多媒体

课型

新授课

教法学法

讲授法

课时

第一课时

步骤

师生互动设计

二次备课

教学资源准备

1.教材：确保每位学生拥有人教版《物理》必修第二册教材，以便查阅相关章节内容。

2.辅助材料：准备与相对论时空观相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以直观展示爱因斯坦的相对论思想实验和时空观念。

3.实验器材：虽然本节课不涉及实验，但可准备一些与牛顿力学相关的实验器材，如小车、滑轮等，以帮助学生理解牛顿力学在特定条件下的局限性。

4.教室布置：设置分组讨论区，以便学生进行合作学习；确保实验操作台清洁、安全，以备不时之需。

教学过程设计

**导入环节（5分钟）**

1.创设情境：利用多媒体展示高速列车行驶的图片，提问学生：“当列车以接近光速行驶时，乘客会观察到什么现象？”

2.提出问题：引导学生思考牛顿力学是否适用于高速运动的情况。

3.学生讨论：让学生在小组内讨论可能的答案，并准备分享。

4.总结导入：教师简要总结学生的讨论结果，引出相对论时空观与牛顿力学的局限性这一主题。

**讲授新课（15分钟）**

1.爱因斯坦的相对论时空观介绍：

-讲解光速不变原理，用时3分钟。

-解释时间膨胀和长度收缩的概念，用时4分钟。

-展示爱因斯坦的时空思想实验，用时3分钟。

2.牛顿力学的局限性分析：

-回顾牛顿力学的时空观念，用时2分钟。

-通过实例展示牛顿力学在高速运动条件下的不足，用时3分钟。

3.对比分析：

-比较相对论时空观与牛顿时空观的差异，用时4分钟。

**巩固练习（10分钟）**

1.课堂练习：布置几道关于相对论时空观的练习题，让学生独立完成，用时5分钟。

2.小组讨论：让学生以小组为单位，讨论练习题中的问题，并分享解题思路，用时5分钟。

**课堂提问（5分钟）**

1.提问学生：“如何理解光速不变原理对物理学的影响？”

2.提问学生：“时间膨胀和长度收缩在日常生活中是否可见？”

3.学生回答问题，教师给予点评和总结。

**师生互动环节（5分钟）**

1.教师引导学生思考：“相对论时空观对我们认识世界有什么启示？”

2.学生分享自己的观点，教师进行点评和总结。

3.教师提问：“在哪些领域，相对论时空观的应用最为广泛？”

4.学生举例说明，教师进行补充和总结。

**核心素养能力的拓展要求（5分钟）**

1.教师提问：“相对论时空观与牛顿力学的局限性对我们科学思维有什么影响？”

2.学生讨论并分享自己的看法，教师引导总结。

**总结与作业布置（5分钟）**

1.总结本节课的重点内容，强调相对论时空观的重要性。

2.布置课后作业：阅读教材相关章节，思考相对论时空观在现实生活中的应用。

**教学双边互动**

-教师通过提问、讨论等方式，引导学生积极参与课堂活动。

-学生通过小组讨论、独立完成练习等形式，加深对知识的