了解相對(duì)論 獲獎(jiǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)

了解相對(duì)論教學(xué)設(shè)計(jì)（高中物理必修1教科版第五章第二節(jié)）首都師范大學(xué)附屬密云中學(xué)肖小春羅友良一、設(shè)計(jì)思想：根據(jù)高中物理教學(xué)過(guò)程的特點(diǎn)之一——突出探究和信息技術(shù)與高中物理教學(xué)整合的理念，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。“相對(duì)論”是現(xiàn)代物理的兩大支柱之一。教學(xué)策略：采用探究式的教學(xué)方法。對(duì)于狹義相對(duì)論中五個(gè)主要的效應(yīng)，主要從學(xué)生經(jīng)常在生活中聽到一些難以解釋的現(xiàn)象，采用探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)方式。然后介紹了愛因斯坦的生平及他的科學(xué)思想和科學(xué)研究方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。最后用兩幅片簡(jiǎn)要介紹廣義相對(duì)論的點(diǎn)滴。對(duì)于狹義相對(duì)論，主要采用情景學(xué)習(xí)方式。首先指出由于經(jīng)典力學(xué)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域失效，取代經(jīng)典力學(xué)的是相對(duì)論。指出狹義相對(duì)論得出一系列不同于經(jīng)典力學(xué)的結(jié)果。然后分別介紹這些結(jié)果。重點(diǎn)介紹運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度會(huì)收縮，可按圖5-2-5來(lái)說(shuō)明。并參照了課本91頁(yè)發(fā)展空間的課外閱讀。接著介紹了運(yùn)動(dòng)時(shí)間變慢。對(duì)于物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，給出公式并結(jié)合圖5-2-2來(lái)講解。質(zhì)能關(guān)系E=mc2，介紹一下它在原子核能利用中所起的作用。說(shuō)明任何物體運(yùn)動(dòng)的速度不能超過(guò)光速。介紹愛因斯坦科學(xué)探究過(guò)程和廣義相對(duì)論點(diǎn)滴。廣義相對(duì)論提及當(dāng)光線通過(guò)強(qiáng)引力場(chǎng)，光線在引力場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖5-2-3所示。要說(shuō)明，在通常情況下光線是走直線的，發(fā)生偏轉(zhuǎn)不是由于受到力的作用，而是由于引力場(chǎng)使時(shí)空彎曲了。所以說(shuō)，在引力場(chǎng)中的時(shí)空是彎曲的，如圖5-2-4所示。學(xué)習(xí)任務(wù)分析這一節(jié)屬于知識(shí)介紹性質(zhì)，目的在于拓展學(xué)生的知識(shí)視野，只要求學(xué)生知道或了解，不要求學(xué)生理解及掌握。愛因斯坦創(chuàng)立的相對(duì)論是關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間空間關(guān)系的理論，它建立了物理學(xué)中新的時(shí)空觀和給出了物體做高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本節(jié)由“狹義相對(duì)論”和“廣義相對(duì)論點(diǎn)滴”兩部分組成，內(nèi)容設(shè)置上體現(xiàn)了教學(xué)基本理念。它采用了探究式的教學(xué)方法：狹義相對(duì)論中五個(gè)主要的效應(yīng)是傳統(tǒng)的經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋的，他激發(fā)了學(xué)生的探索與大膽的猜想。（1）教學(xué)重點(diǎn)理解狹義相對(duì)論的五個(gè)效應(yīng)（2）教學(xué)難點(diǎn)知道廣義相對(duì)論的點(diǎn)滴2、學(xué)習(xí)者分析在設(shè)計(jì)本課之前考慮到面對(duì)的是高一年級(jí)的學(xué)生，這個(gè)年齡段的學(xué)生已經(jīng)擁有一定的探究能力和科學(xué)想象能力，但是容易受到傳統(tǒng)的觀念的束縛。3、教學(xué)目標(biāo)（1）知識(shí)與技能1.知道物體運(yùn)動(dòng)在接近光速時(shí)的現(xiàn)象，需要狹義相對(duì)論理論解釋；在引力很強(qiáng)的大尺度范圍時(shí)，遵循廣義相對(duì)論。2.知道狹義相對(duì)論中的尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)，及質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度增大而增大。（2）過(guò)程與方法1.知道經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速情況下的近似2.通過(guò)學(xué)生自主探究與想象來(lái)理解狹義相對(duì)論的效應(yīng)，初步掌握高中物理中常見的基本問(wèn)題的處理方法，如理想化的方法、科學(xué)推理的方法等。（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀1.知道認(rèn)識(shí)世界，把時(shí)間、空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，從而克服了經(jīng)典力學(xué)的局限性。2.對(duì)客觀事物的正確認(rèn)識(shí)需要人們由表及里，由片面到全面，由孤立到聯(lián)系的過(guò)程。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生建立正確的認(rèn)識(shí)論的觀點(diǎn)，同時(shí)體會(huì)人們認(rèn)識(shí)世界的循序漸進(jìn)和長(zhǎng)期性。4、教學(xué)準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)系統(tǒng)、有關(guān)網(wǎng)站下載的圖片資料等。5、板書設(shè)計(jì)第二節(jié)了解相對(duì)論第二節(jié)了解相對(duì)論愛因斯坦：1、狹義相對(duì)論（1）重點(diǎn)介紹運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度會(huì)收縮（2）運(yùn)動(dòng)時(shí)間變慢。（3）物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大（4）質(zhì)能關(guān)系E=mc2。（5）任何物體運(yùn)動(dòng)的速度不能超過(guò)光速。2、廣義相對(duì)論（1）光線彎（2）時(shí)空彎曲6、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（1）具體的教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課：把一根長(zhǎng)于門的桿，如果要豎著過(guò)，能通過(guò)去嗎？什么樣的方法可以通過(guò)去？生：思考討論。師：運(yùn)功長(zhǎng)度會(huì)收縮。V=0V=0V=0.5cV=0.9cV=0V=0.5cV=0.9cV=0V=0.5cV=0.9cV=0V=0.5cV=0.9c圖5-2-6請(qǐng)同學(xué)們思考：當(dāng)火車以不同速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，火車上的人觀測(cè)站臺(tái)上的物體長(zhǎng)度，結(jié)果應(yīng)如何呢？生：當(dāng)火車v=0時(shí)，站臺(tái)上的人測(cè)出該物體的長(zhǎng)度為l0當(dāng)火車v=時(shí)，站臺(tái)上的人測(cè)出該物體的長(zhǎng)度為當(dāng)火車v=時(shí)，站臺(tái)上的人測(cè)出該物體的長(zhǎng)度為當(dāng)火車運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，站臺(tái)上的人測(cè)出該物體的長(zhǎng)度接近0。師：兩個(gè)孿生兄弟，一個(gè)在地球上，一個(gè)乘著宇宙飛船以接近光速的速度飛進(jìn)太空，幾十年后，地球上的白發(fā)蒼蒼，宇宙飛船上的還是黑發(fā)，為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？意圖：展現(xiàn)矛盾，激發(fā)興趣。生：時(shí)間延緩師：物體質(zhì)量隨速度v的增大會(huì)怎樣變化呢？生：質(zhì)量變大師：探討一下為什么原子彈爆炸能產(chǎn)生很大的威力？而相同質(zhì)量的煤燃燒卻不能產(chǎn)生那么巨大的能量？學(xué)生談?wù)?，從而的出質(zhì)量m和能量E之間存在著一個(gè)相互聯(lián)系的關(guān)系式：E=mc2，稱為質(zhì)能關(guān)系，式中c是光速。正是這個(gè)質(zhì)能關(guān)系為人類利用原子核能奠定了理論基礎(chǔ)。師：任何物體的速度不能超過(guò)光速c。廣義相對(duì)論的觀點(diǎn)