了解相对论 获奖教学设计

了解相对论教学设计（高中物理必修1教科版第五章第二节）首都师范大学附属密云中学肖小春罗友良一、设计思想：根据高中物理教学过程的特点之一——突出探究和信息技术与高中物理教学整合的理念，进行整体设计。“相对论”是现代物理的两大支柱之一。教学策略：采用探究式的教学方法。对于狭义相对论中五个主要的效应，主要从学生经常在生活中听到一些难以解释的现象，采用探究学习和合作学习方式。然后介绍了爱因斯坦的生平及他的科学思想和科学研究方法，对学生进行情感态度和价值观的培养。最后用两幅片简要介绍广义相对论的点滴。对于狭义相对论，主要采用情景学习方式。首先指出由于经典力学运动领域失效，取代经典力学的是相对论。指出狭义相对论得出一系列不同于经典力学的结果。然后分别介绍这些结果。重点介绍运动物体长度会收缩，可按图5-2-5来说明。并参照了课本91页发展空间的课外阅读。接着介绍了运动时间变慢。对于物体的质量随速度的增大而增大，给出公式并结合图5-2-2来讲解。质能关系E=mc2，介绍一下它在原子核能利用中所起的作用。说明任何物体运动的速度不能超过光速。介绍爱因斯坦科学探究过程和广义相对论点滴。广义相对论提及当光线通过强引力场，光线在引力场中会发生偏转，如图5-2-3所示。要说明，在通常情况下光线是走直线的，发生偏转不是由于受到力的作用，而是由于引力场使时空弯曲了。所以说，在引力场中的时空是弯曲的，如图5-2-4所示。学习任务分析这一节属于知识介绍性质，目的在于拓展学生的知识视野，只要求学生知道或了解，不要求学生理解及掌握。爱因斯坦创立的相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论，它建立了物理学中新的时空观和给出了物体做高速运动时的运动规律。本节由“狭义相对论”和“广义相对论点滴”两部分组成，内容设置上体现了教学基本理念。它采用了探究式的教学方法：狭义相对论中五个主要的效应是传统的经典力学无法解释的，他激发了学生的探索与大胆的猜想。（1）教学重点理解狭义相对论的五个效应（2）教学难点知道广义相对论的点滴2、学习者分析在设计本课之前考虑到面对的是高一年级的学生，这个年龄段的学生已经拥有一定的探究能力和科学想象能力，但是容易受到传统的观念的束缚。3、教学目标（1）知识与技能1.知道物体运动在接近光速时的现象，需要狭义相对论理论解释；在引力很强的大尺度范围时，遵循广义相对论。2.知道狭义相对论中的尺缩效应和钟慢效应，及质量随运动速度增大而增大。（2）过程与方法1.知道经典力学是相对论力学在低速情况下的近似2.通过学生自主探究与想象来理解狭义相对论的效应，初步掌握高中物理中常见的基本问题的处理方法，如理想化的方法、科学推理的方法等。（3）情感态度与价值观1.知道认识世界，把时间、空间与物质运动联系起来，从而克服了经典力学的局限性。2.对客观事物的正确认识需要人们由表及里，由片面到全面，由孤立到联系的过程。通过本节的学习，让学生建立正确的认识论的观点，同时体会人们认识世界的循序渐进和长期性。4、教学准备计算机多媒体教学系统、有关网站下载的图片资料等。5、板书设计第二节了解相对论第二节了解相对论爱因斯坦：1、狭义相对论（1）重点介绍运动物体长度会收缩（2）运动时间变慢。（3）物体的质量随速度的增大而增大（4）质能关系E=mc2。（5）任何物体运动的速度不能超过光速。2、广义相对论（1）光线弯（2）时空弯曲6、教学过程设计（1）具体的教学过程导入新课：把一根长于门的杆，如果要竖着过，能通过去吗？什么样的方法可以通过去？生：思考讨论。师：运功长度会收缩。V=0V=0V=0.5cV=0.9cV=0V=0.5cV=0.9cV=0V=0.5cV=0.9cV=0V=0.5cV=0.9c图5-2-6请同学们思考：当火车以不同速度运动时，火车上的人观测站台上的物体长度，结果应如何呢？生：当火车v=0时，站台上的人测出该物体的长度为l0当火车v=时，站台上的人测出该物体的长度为当火车v=时，站台上的人测出该物体的长度为当火车运动速度接近光速时，站台上的人测出该物体的长度接近0。师：两个孪生兄弟，一个在地球上，一个乘着宇宙飞船以接近光速的速度飞进太空，几十年后，地球上的白发苍苍，宇宙飞船上的还是黑发，为什么会出现这种现象呢？意图：展现矛盾，激发兴趣。生：时间延缓师：物体质量随速度v的增大会怎样变化呢？生：质量变大师：探讨一下为什么原子弹爆炸能产生很大的威力？而相同质量的煤燃烧却不能产生那么巨大的能量？学生谈论，从而的出质量m和能量E之间存在着一个相互联系的关系式：E=mc2，称为质能关系，式中c是光速。正是这个质能关系为人类利用原子核能奠定了理论基础。师：任何物体的速度不能超过光速c。广义相对论的观点