当前位置：文档之家 › 广东省揭阳一中高中物理151相对论的诞生教案新人教版选修34

广东省揭阳一中高中物理151相对论的诞生教案新人教版选修34

  • 格式：docx
  • 大小：82.52 KB
  • 文档页数：6

百度文库 - 好好学习，天天向上
-
- 1 -
广东省揭阳一中高中物理 15-1 相对论的诞生教案 新人教版选修
3-4

课 题 15．1 相对论的诞生 新授课 1课时

教
学
目

标

知识与技能：
（1）了解相对论诞生的历史背景，知道麦克耳孙一莫雷实验
（2）了解经典的相对性原理
（3）知道相对性原理与电磁规律之间的矛盾
（4）知道狭义相对论的两个基本假设
过程与方法：（1）了解对经典物理学内部矛盾的探索过程
（2）理解爱因斯坦建立相对论的科学探究思想和逻辑推理方法
情感态度价值观：
（1）明确物理理论的发展的基础——实验
教
学
重
点
、
难
点

狭义相对论的两点假设

教
学
方
法

阅读小结
百度文库 - 好好学习，天天向上

-
- 2 -
教
学
手
段
多媒体课件

教学活动 介绍相对论诞生的历史背景 ①以太的研究（鲁科版较详细） 以太透明；以太的密度很小（光速很大）；以太很硬（电磁波为横波）；以太无所不在，充满整个空间。 ②光速的测量 斐索光速测定 ③迈克尔逊-莫雷实验 学 生 活 动
百度文库 - 好好学习，天天向上

-
- 3 -
实验原理图 实验干涉条纹
实验意义：
以太不存在；暗示真空中光速在任何参考系都不变；复习光的干涉现象
一、经典的相对性原理
①运动的相对性
中国古代研究：《尚书纬．考灵曜》（约东汉时代）
“地有四游，冬至地上行北而西三万里，夏至地下行南而东三万里，春秋两分是
其中矣。地恒动而人不知，譬如闭舟而行不觉舟之运也。”

②伽里略相对性原理
《关于两种世界体系的对话》： “把你和朋友关在一条大船下的主舱里，让你
们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼，然后
挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里，船停着不动时，你留
神观察，小虫都以等速向舱内各方向飞行；鱼向各个方向随便游动；水滴滴进下
百度文库 - 好好学习，天天向上
-
- 4 -
面的罐中，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另
一方向施更多的力。当船以任何速度前进，只要是匀速的，你将发现，上述观察
的现象依旧，你无法用任何现象判定船是运动还是不动……”

伽里略坐标变换公式 ttzzyyutxx''''
伽里略速度变换公式 uvv'
③牛顿力学的不变性m′=m
F′＝F
F＝ma F′＝m′a′

aa'
力学规律在任何惯性参考系中都是相同的。
还可以表述为：
在任何惯性参考系中无法用任何力学实验判断该参考系相当于另一个参考系是
静止的还是做匀速直线运动，即任何惯性参考系都是平权的。

二、相对性原理与电磁规律之间的矛盾
麦克斯韦电磁理论的困难：
光是电磁波；由于真空介电常数和磁导率是与参考系无关的常量，因此c也
应是与参考系无关。这就是说在任何参考系中测得的光在真空中的速度都应该是
同一数值。

但是，根据相对性原理，若以c表示某一参考系K中测得的真空中光的速度，
c′为以u运动的K′系中测得的光在真空中的速度，根据伽利略变换，就应有：
c′= c—u

矛盾激发：“在不同的惯性系中光速不同”——“任何参考系中光速度都应
该是同一数值”，说明相对性原理涉及到接近光速的高速领域产生了明显的困难。

当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：
（1）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应满足伽利略不变性。
百度文库 - 好好学习，天天向上
-
- 5 -
（2）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯韦电磁理论只在某一特殊的
惯性系成立。

（3）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，麦克斯韦电磁理论在这种
新的变换下具有不变性。这意味着经典牛顿力学要作修改，修改后的力学方程在
新的变换下具有不变性。

三、狭义相对论的两个基本假设
狭义相对论的两个基本原理：
①爱因斯坦相对性原理—— —切物理定律，在不同的惯性系中是相同的
②光速不变原理——光在真空中的传播速度在不同的惯性系中测得的数值都是
相同的，与光源、观察者是否相对运动无关

对2个基本原理的正确理解：
①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律；
②强调真空中的光速光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖
于光的传播方向

③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变
原理。

四、小结：
五、课堂练习 课本P 1、2、3

作
业
《创新课时练》 P61 －P62
百度文库 - 好好学习，天天向上

-
- 6 -
板
书
设
计

15．1 相对论的诞生一、经典的相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是相同的
二、电磁理论与伽利略的相对性原理发生矛盾
三、狭义相对论的两点假设
（1）狭义相对性原理
一切物理规律在惯性系中都是相同的
（2）光速不变
光在真空中的向各个方向的速度都相同，即光的速度与光源、观察者的运动情况无关。

教
学
后
记

合集下载

物理：15.4《广义相对论简介》课件(新人教版选修3-4)

物理：15.4《广义相对论简介》课件(新人教版选修3-4)


三、广义相对论的几个结论
1、物质的引力使光线发生弯曲
飞船外观察者看到这束光是 直线传播的（水平向右） 如果飞船做匀速直线运动，船 上观察者记录下的光的径迹是一条 直线（虚线） 如果飞船做匀加速运动，在光 向右传播的同时，飞的速度也在不 断增大，因此船上观察者记录下的 光的径迹是一条抛物线。
通常物体的引力场都太弱，20世纪只能观测到太阳 引力场引起的光线弯曲．
伽利略相对性原理
力学规律在任何惯性系都是相同的
爱因斯坦狭义相对性原理(1905年) 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都有是相同的； 爱因斯坦广义相对论原理（1916年） 在任何参考系中(包括非惯系）所有的物理规律都是相 同的，称为广义相对性原理。
逻 辑 形 式 逐 渐 简 约
2、等效原理： 一个均匀的引力场与一个做匀加速运动 的参考系等价。
； / AG亚游集团
orz81msr
之后，就将垫在门槛儿两边儿的斜坡铲掉了，随手将院门关上。此时，耿英已经将三人的所有衣物和这些年以来买的所有书籍 都仔细规整好了。见哥哥和弟弟将骡车和寿棺等都置办齐了，就吩咐他们去洗手擦脸喝水歇息一下，自己先将所有的香火、纸 钱、点心、水果等祭祀用品用一个大包袱包起来。然后，再用剪刀把所有的金纸和银纸都剪成三角形状，又搅了小半盆儿浆糊。 简单吃了点儿午饭后，兄妹三人就在平板车上将棺头彩绘贴好了，再由耿正满蘸墨汁，端端正正地在彩绘的右上竖行书小楷： 先考：居中竖行书大楷：耿得喜；左下竖行书小楷：归家。再书写一副挽联贴在棺头彩绘旁边的寿棺边框上，其上下联分别为： 高风传乡里，亮节昭后人；横批：风范长存。最后，兄妹三人又将剪成三角形状的金纸和银纸随意地贴在寿棺的其余表面上。 完成寿棺的外包装后，兄妹三人就将所有的金条和其余的封银全部码在寿棺的底部，并且将准备带回家的所有贵重物品也平摊 开了铺在金条和封银的上面，再在上面铺上几条厚薄不等的褥子。然后，再为那个闭眼沉睡的男模特儿套上寿衣，安放在褥子 上。耿正仔细看看模特儿的脸，说：“它的脸这样光鲜有些不妥，咱们还应该在这上面弄点什么才好！”耿英想一想，就去厨 房灶膛里刮了一些煤灰，铲来了放在剩余的浆糊里边，搅拌搅拌，在模特儿的面部胡乱地涂抹一番，再撒上一些杂七杂八的调 料粉末。闻一闻还嫌味道不够，再去厨房拿来一块儿闻着臭，吃着香的臭豆腐，也捏巴烂了涂抹在模特儿的面部、头顶和脖子 上。耿直捏着鼻子说：“够了，够了，再臭，咱们就没法儿坐车了！”耿正说：“没事儿，一会儿盖上棺盖就闻不到了！”说 着，耿正将一个可以盖住半个脸的大礼帽戴在模特儿的头上，耿英再用白布将模特儿整个儿给蒙上，周围又紧紧地挤满各种衣 物。三个人仔细检查一下没有什么遗漏了，就用几个大铁钉子将寿棺的盖子钉了起来。然后，兄妹三人又用白纱将骡车的车棚 也布置成了普通送灵车的样子。让兄妹三人非常高兴的是，这挂平板车的车架和车棚内部都相当宽敞。除了在后面的车架上可 以捆扎两袋草料之外，在车棚里边还可以将兄妹三人需要带回家去的所有行囊，以及那个大大的软皮箱、一个大大的礼品包， 还有另外的两个小包裹全都放上。在那个大大的礼品包里边，包着准备送给武昌镇上白娘娘一家人的礼品；在另外的两个小包 裹里边，一个里边包了给黄河边上的老爷爷和老奶奶准备的南方特色点心和糖果，另一个则包了给梁爷爷和梁奶奶上坟的祭品， 以及准备在过江前祭奠白幺爹的东西。而且在寿棺的旁边，还可以挤坐得下兄妹三人。那两条刚买的又粗又长的捅火棍，也分 别放到了铺在车内的一条厚褥子下面的两侧。晚上，李老乡如约
(人教版)高中物理选修3-4课件：15.1-2相对论的诞生 时间和空间的相对性

(人教版)高中物理选修3-4课件：15.1-2相对论的诞生 时间和空间的相对性


物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
讲 要点例析
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
经典的相对性原理与狭义相对性原理 1．惯性系和非惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系， 相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性 系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系． 2．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同 的，即任何惯性参考系都是平权的．
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
解析： (1)观测站测得船身的长度 L＝L0· 1－uc2＝90× 1－0.82 m＝54 m 通过观测站的时间间隔 Δt＝Lu＝504.8mc ＝2.25×10－7 s (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔 Δt＝Lu0＝900.8mc ＝3.75×10－7 s 答案： (1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
第十五章
相对论简介
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
1．相对论的诞生 2．时间和空间的相对性
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
自学线索
物理 选修3-4
物理 选修3-4
第十五章 相对论简介
学 基础导学
讲 要点例析ຫໍສະໝຸດ 练 随堂演练3．假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立 着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结 果是( )
高中物理 15.2 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介课件 新人教版选修34

高中物理 15.2 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介课件 新人教版选修34


7
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
3.广义相对论的几个结论 (1)物质的引力使光线 弯曲 . (2)引力位移：引力场的存在使空间不同位置的 时间进程 出 现差别，而使矮星表面原子发光频率 偏低 .
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
8
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
10
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
例1 一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动.此粒子衰 变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的 衰变方向与粒子运动方向相同.求电子相对于实验室参考系的 速度. 解析 已知v＝0.05c，u′＝0.8c. 由相对论速度叠加公式得
相对火车运动，那么他相对地面的速度u为
u′＋v
u＝ 1＋u′c2 v 如果车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则u′取 负 值.
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
4
预课对习堂点导讲练学义习
2.相对论质量 (1)按照牛顿力学，物体的质量是 不变 的.
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
(2)物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
6
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
2.广义相对性原理和等效原理 (1)广义相对性原理：在 任何 参考系中，物理规律都是相 同的. (2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做 匀加速 运动的 参考系等价.
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
高中物理 第十五章 相对论简介 4 广义相对论简介互动课堂学案 新人教版选修34

高中物理 第十五章 相对论简介 4 广义相对论简介互动课堂学案 新人教版选修34

1 4．广义相对论简介互动课堂疏导引导一、广义相对论基本原理1915年，爱因斯坦提出了广义相对论的两个基本假设：第一个假设是等效原理.具体描述为：在物理学上，（在无限小的体积中均匀的）引力场等效于一个做匀加速运动的参考系，即引力场等效于无引力场中的加速运动.第二个假设是广义相对性原理，无论是惯性参考系还是非惯性参考系，对于描述物理现象来说都是平权的.二、狭义相对论与广义相对论相对论认为时间和长度测量和参考系（运动）有关，在不同的参考系中则有不同的实验现象和结果，因此学习本节知识时要灵活应用参考系坐标变换，故应要有时间转变的观念，不要错误地认为长度是不变的.综合狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力场描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代对于引力的传统看法.因此，狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例.狭义相对论是在没有引力时的情况；而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况.活学巧用1.以18 km/s 的速度运行的人造卫星上一只完好的手表过1 min ，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花了多少时间？思路解析：卫星上观测到的时间为Δt′=1 min，卫星运动的速率为v=8×103 m/s ，所以地面上观测到的时间为min )103108(11)(12832⨯⨯-=-'∆=∆c v t t =(1+3.6×10-10） min 答案：（1+3.6×10-10) min2.同样的杆，放在盘上的不同位置，它们随盘运动的速度是否一样？思路解析：根据狭义相对论，它们的长度也就不一样，越是靠近边缘，杆就越短.盘上的人也观察到了这种差别，不过他以圆盘为参考系，认为盘是静止的，同时他还认为盘上各点存在着指向圆盘边缘的引力，因此他得出结论：引力势越低的位置，杆的长度越短. 答案：不一样，越靠近边缘，速度越小。