狭义相对论教学设计-人教课标版(优秀教案).doc

(完整word)狭义相对论教学设计 人教课标版(优秀教案)
《狭义相对论》教学设计
设计者
姓名
钱小敏
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区县
苏州
学校名称
江苏省苏州第十中学
日期
年月
案例摘要
教学题目
狭义相对论
所属学科
物理
学时安排

年级
高二
所选教材
人民教育出版社《物理》选修
一、学习目标与任务
．学习目标描述（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）
知识与技能：
（)知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论
()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。
（）初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。
过程与方法：
(）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。
（)通过对爱因斯坦广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。
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.
．学习内容与学习任务说明（学习内容的选择、学习形式的确定、学习结果的描述、学习重点及难点的分析）
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。

．问题设计（能激发学生在教学活动中思考所学内容的问题）
（)爱因斯坦是一个怎样的人？他为什么能成功？
（）为什么我们很难理解相对论的结论?考虑到这些结论与事实相符,我们应该如何看待它？
二、学习者特征分析（说明学生的学习特点、学习习惯、学习交往特点等）
理科的高中学生或多或少都接触过相对论的结论：时间膨胀(时钟变慢)，长度缩短。科幻小说中提到的双生子实验结果也是学生喜闻乐道的。但因与学生的日常生活不一致,学生往往不能理解，进而产生畏难心理。
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。
部分学生善于追根溯源、刨根问底,同学之间爱讨论。

三、学习环境选择与学习资源设计
．学习环境选择（打√）
(）教室 √
(）局域网
（）城域网
（）校园网
（）因特网
（）其他
．学习资源类型（打√）
（）课件 √
（）工具
(）专题学习网站
（）多媒体资源库 √
（）案例库
（)题库
（)网络课程
（)其他

．学习资源内容简要说明（说明名称、网址、主要内容)
课件： 相对论简介
人物栏目“大师”专题《现代物理之父——爱因斯坦》：
人物爱因斯坦、人物爱因斯坦、
人物爱因斯坦、人物爱因斯坦
（介绍爱因斯坦所处的时代背景能量新世纪的核心和爱因斯坦本人的成长历程.正是爱因斯坦对自己喜欢的领域的执着和他所处的时代造就了爱因斯坦的成就）
介绍相对论结论与试验结果相符的视频：
爱因斯坦狭义相对论、爱因斯坦狭义相对论
(介绍同时的相对性和长度、时间的相对性）
四、学习活动组织
．自主学习设计(打√,并填写相关内容)
类型
相应内容
使用资源
学生活动
教师活动
()抛锚式√

专题片
观看、看后讨论
小结学生的发言
（)支架式

（）随机进入式

（）其他

．教学结构流程的设计

观看人物栏目“大师”专题片《现代物理之父—-爱因斯坦》→学生分组讨论“爱因斯坦是一个怎样的人?他为什么能成功？"并汇报→观看视频：爱因斯坦狭义相对论、爱因斯坦狭义相对论，初步了解狭义相对论的结论→教师授课,使用课件→学生回答“为什么我们很难理解相对论的结论？考虑到这些结论与事实相符，我们应该如何看待它？”→观看视频：广义相对论、广义相对论。

教学环节
教师活动
学生活动
（第一课时)
引入课题
激发学习兴趣（分钟)

(第二课时)

(第三课时)新授课
世纪麦克斯韦电磁场理论已臻于完善，以牛顿力学、热力学与统计物理及电磁场理论主要内容的经典物理学形成了完美的科学体系，并赞誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”，已经达到了完美的程度。著名的物理学家威廉。汤姆孙也承认“物理学明朗的天空中还有几朵小小的令人不安的乌云"。其中一朵乌云与光的速度有关，一朵与黑体辐射有关。在这两个问题的研究下催生的相对论理论和量子理论成为近代物理学的标志,使爱因斯坦成为现代物理之父的美誉.

教师提问：爱因斯坦是一个怎样的人？他为什么能成功
教师小结学生的发言

一、 相对论提出的历史背景
1、 伽利略相对性原理
2、 麦克斯韦电磁场理论中的电磁规律与实验结果之间的矛盾
3、 迈克尔孙莫雷实验结果表明：不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的。
二、 狭义相对论的两个基本假设
1、 在不同惯性参考系中，一切物理量规律都是相同的。
2、 真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的。
（不论光源和观察者运动与否）
这两个假设得到的推论都与事实相符，证实了它们的正确性）
三、 时间与空间的相对性
1、 同时的相对性
两个事件在一个参考系中测量是同时的，在另一个参考系中测量却不是同时的。
例:讲解视频爱因斯坦狭义相对论中的例子站台上的记者认为光同时到达和，但高速运行的火车上的乘客确认为光先到达后到达.
例：讲解课本闪光是否同时到达前后壁？
例：课本思考与讨论:运动的观察者认为先发生还是先发生？
2、 长度的相对性
长度测量的同时性约定：必须同时观测运动物体在运动方向上两端在本参考系中的坐标。
一个惯性参考系中的观察者同时观测两端坐标时，另一惯性参考系中的观察者确认为不是同时的。因此两观察者测出的同一物体的长度是不相同的。

为静长度

在所有测量中，静长度最长。
运动使物体在运动方向的长度缩短.
3、 时间间隔的相对性

为原时间

在所有测量中原时间最短.
运动使时钟变慢，使时间膨胀.
类似于《西游记》中的“天上一天，地上一年"
四、 时空相对性的验证
我们生活的宏观物体不能达到接近光速的速度，所以时间和空间的相对性不明显.但对微观粒子的研究中发现时空的相对性不可忽视。
μ子寿命的检验、铯原子钟的检验
五、 相对论的时空观
相对论提出的全新的时空观是对人们的直接经验的挑战，对此我们应持科学的态度.
相对论并没有全盘否定经典物理学。

观看人物栏目“大师”专题片《现代物理之父——爱因斯坦》

分组讨论，汇报

观看视频：爱因斯坦狭义相对论、爱因斯坦狭义相对论，初步了解狭义相对论的结论
学生自由讨论观后感

学生思考并回答

五、教后反思
由于本节内容教学要求和考试要求并不高，所以从学生对知识的掌握情况来看，本次教学完成了教学目标。
这是笔者对《狭义相对论》教学的一次尝试.让学生掌握教学大纲上所列的知识固然重要,但对此部分内容来讲,更重要的是让学生了解物理学的一种重要的研究方法,及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.
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，因此学生很难想象其中的情景.但由于其结果与事实相符，这就证实了它的正确性。有助于学生形成唯物主义的人生观.
学生通过视频了解了爱因斯坦研究相对论的历程，对爱因斯坦提出的狭义相对论就有了更深的了解。某种程度上来说，拉近了学生与爱因斯坦的心理距离，为后面的学习扫除了障碍。
当然在教学中也发现了一些问题。有个别女同学，觉得利用课堂时间看视频很浪费时间，所以在别的同学津津有味地看视频时她在偷偷做作业.如何做好这种同学的思想工作,让她意识到这不是在浪费时间,是我今后要注意的问题.

学习是一件增长知识的工作，在茫茫的学海中，或许我们困苦过，在艰难的竞争中，或许我们疲劳过，在失败的阴影中，或许我们失望过。但我们发现自己的知识在慢慢的增长,从哑哑学语的婴儿到无所不能的青年时，这种奇妙而巨大的变化怎能不让我们感到骄傲而自豪呢？当我们在学习中遇到困难而艰难的战胜时,当我们在漫长的奋斗后成功时，那种无与伦比的感受又有谁能表达出来呢？因此学习更是一件愉快的事情，只要我们用另一种心态去体会，就会发现有学习的日子真好！ 如果你热爱读书，那你就会从书籍中得到灵魂的慰藉;从书中找到生活的榜样；从书中找到自己生活的乐趣；并从中不断地发现自己，提升自己，从而超越自己。 明天会更好，相信自己没错的! 我们一定要说积极向上的话。只要持续使用非常积极的话语，就能积累起相关的重要信息，于是在不经意之间,我们就已经行动起来，并且逐渐把说过的话变成现实。