课时教学设计 课题 第五节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 授课时间：2024年5月27日 课型：观察探究课 课时：一课时 教学目标 一、教学目标 1．知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围。 2．知道相对论、量子力学和经典力学的关系。 3．通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 二、核心素养 物理观念：了解相对论-量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。 科学思维：经历科学家建立相对论和量子论思维探索过程，认识科学思维的意义。 科学探究：通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。 科学态度与责任：通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神 重点难点 教学重点： 1. 狭义相对论的两个基本假设； 2. 了解时间延缓效应和长度收缩效应。 教学难点：经典力学与相对论力学、量子力学的理解。 教学准备 1.圆周运动演示器 2.教学PPT课件 教学思路 通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。通过这节课了解相对论-量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。 教 学 过 程 活动设计 1.课前引导提问 3.研究牛顿定律的局限性 2.观察牛顿定律的适用范围 4.课堂练习 环节一：课前引导提问 教师活动：提问 我们学的牛顿定律哪一些？ 牛顿定律能解决全部自然现象么？ 你们听过相对论么？ 牛顿定律的适用范围是什么？ 学生活动：让学生回答 1.力学中的三个定律和万有引力定律。 2.不会的，高速度微粒子运动不适合牛顿定律 3. 学生思考回答 4. 低速宏观世界 环节二：让学生观察以下图 请同学们观察这两张图，然后说出你们的想法 环节三：研究天体的半径和线速度规律 一、导入新课： 设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？ 二、进行新课 【教师引导】生活经验让我们体会到，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。也就是说，时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。 讲授新课： （1）相对论时空观 【教师引导】19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速c。人们自然要问:这个速度是相对哪个参考系而言的？一些物理学家对这个问题进行了研究。在实验研究中，1887年的迈克耳孙———莫雷实验以及其他一些实验表明:在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。 【教师补充】爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。 【教师提问】列车K的某车厢的中央发出了一个闪光，车厢中的人认为闪光同时到达了前后两壁(事件A和B )。不同的是，列车K静止在车站里，另一列车L从旁边呼啸而过。那么，在运动的列车L里，观察者认为，沿着运动方向位置靠前一些的事件A先发生，还是靠后一些的事件B先发生 【教师补充引导】假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。车上的观察者以车厢为参考系，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪 ... ...
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