鲁科版高中物理选修3-4课件 牛顿眼中的世界课件3

学 方
运动了多长距离？
堂 双
案
基
设
达
计
【审题指导】 根据“时间延缓效应”公式Δt＝ 标
Δt′ 判断时间，再根据 s＝v·Δt 判断运动的距离．
课 前
1－（vc）2
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
教
【解析】 π＋介子在实验室参考系中测量的寿命为： 动
探
Δt＝
Δt′ ＝ 1－（vc）2
教
当
学 系不同而变化，也就是说_时__间__和__空__间___是绝对的，这就是绝
方
堂 双
案 设
对时空观．
基 达
计
标
②_绝__对__时__间__和__绝__对__空__间__是经典物理学的支柱．
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
(3)寻找“以太”——迈克尔孙实验
课 度为 l0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为 l，杆相对于观
前
自 主
察者的速度为 v，则 l、l0、v 的关系是 l＝l0
1－vc22.
导
课 时 作 业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学 教
有一太空船以 0.8c 的速度飞越“月球太空站”．一
堂 互
法
动
分 析
科学家在月球上量得运动中的太空船长度为 200 m，此太空
课 时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教 法
2．一张宣传画是边长为 5 m 的正方形，一高速列车以
互 动
分 析
2×108 m/s 的速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画
探 究
是什么样子？
教 学 方 案
【解析】 l＝l′ 1－（vc）2＝5×
教
学
3.
课 堂
教
互
法
动
分
析
探究交流
图6－1－1
探 究
在经典力学中，如果某一惯性系相对另一惯性系的速度
教
当
学 方
为 v，在此惯性系中有一物体速度为 c，那么，此物体相对
堂 双
案
基
设 计
另一惯性系的速度是 c＋v 吗？
达 标
【提示】 根据经典力学的速度叠加原理，答案是肯定
的，但是这种答案被迈克尔孙—莫雷实验否定了，迈克尔孙
教
课
学
堂
教 法
1．经典的时空观：经典物理学家认为，一条杆的长度
互 动
分
析 不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同．
探 究
2．相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿
教 学
自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．但
当 堂
方
双
案 设
在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化．
基 达
计
标
3．相对长度公式：设相对杆静止的观察者认为杆的长
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
演示结束
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法 分
牛顿眼中的世界
课 前
任何惯性系中都是_相__同__的___．这个结论称为经典力学的相对
课
自
时
主 导
性原理．
作 业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
法
(2)绝对时空观
互 动
分 析
探
①在牛顿的世界里，力学规律之所以在_任__何__惯__性__系中 究
表达形式都相同，其根本原因是_时__间__与_空__间___不会随参考
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
LK·物理 选修 3-4
教 学
第 1 节 牛顿眼中的世界
课 堂
教
互
法
动
分 析
探 究
教师用书独具演示
教
当
学 方
●课标要求
堂 双
案
基
设 计
1.知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结
动 探
究
1．因为 1－vc22<1，所以总有 l<l0.即与杆相对运动的人观
教 学
察到的杆长 l1 总小于与杆相对静止的人观察到的杆长 l0.
当 堂
方
双
案
不同惯性系中的观测者对同一物体进行观测，测得的结 基
设
达
计 果并不相同．
标
2．虽然结果不同，物体本身并未收缩．
课
前 自
3．在垂直于运动方向不发生收缩现象．
探 究
①19 世纪的科学家认为，波是振动在_介__质___中的传播，
教 光速 c 是__以__太__介质振动的传播速度．“以太”是绝对静止 当
学
堂
方 案
的，可看成是_绝__对__静__止__的参考系，光在“_以__太___”中朝各
双 基
设
达
计 个方向的传播速度皆为_c__．
标
②物理学家们设计了多种检验以__太____存在的实验，其中
前
课
自 夜＝3 昼夜．
主
时 作
导
业
学
【答案】 3 昼夜
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
教
如何理解长度的相对性
堂 互
法
动
分 析
探 究
【问题导思】
教
1．在经典的时空观和相对论的时空观中，一条杆的长 当
学
堂
方 案
度是否有变化？
双 基
设
达
计
2．如何计算杆的相对长度？
标
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
课
前
课
自 —莫雷实验证明了光速是不变的，这和传统的速度合成法则 时
主
作
导 学
是不同的．
业
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
对同时的相对性和时间间隔的
探 究
相对性的理解
教
【问题导思】
当
学
堂
方 案
双
1．在经典的时空观和相对论的时空观中，“同时”的含 基
设
达
计 义是否相同？
标
2．在经典的时空观和相对论的时空观中，某两个事件
2.6×10－8 1－（0.8）2
s＝4.3×10－8
s.
究 当
学 方
该粒子在衰变前运动的距离
堂 双
案
基
设 计
s＝v·Δt＝0.8×4.3×10－8×3×108 m＝10.32 m.
达 标
【答案】 4.3×10－8 s 10.32 m
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
堂 双
案
基
设 惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中 达
计
标
观察就不一定是同时发生的．
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
2．如何理解时间间隔的相对性
课
学
堂
教 法
(1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察， 互 动
分
析 它们的时间间隔总是相同的．
探 究
(2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
教
当
学 于绝对时空观，自然地引出绝对时空观的介绍以及伽利略变 堂
方
双
案
基
设 换，指出绝对时空观是经典物理学的支柱．寻找“以太”的 达
计
标
迈克尔逊实验对相对论的产生起着举足轻重的作用，在这里
课 也做了介绍，为下面狭义相对论的提出做好铺垫．
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
飞船的长度为 l0，依据狭义相对论的长度收缩效应关系式，
探 究
教
有 l＝l0
1－（vc）2
当
学 方 案
所以 l0＝ c2l－c v2＝ c22－000c.82c2m≈333 m.
设
堂 双 基 达
计
标
【答案】 333 m
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
怎样应用长度收缩效应
达 标
论.
知识与
课 前
2.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别．体会
技能
课
自
相对论的建立对人类认识世界的影响．
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教 学
1.通过学习，提高分析物理现象与定理定律矛盾的 课 堂
教 法

能力.
互 动
分 析
2.通过时间间隔相对性和长度相对性的推导，培养
探 究
过程与
逻辑推理能力.
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
课 前
最著名的是迈克尔孙—莫雷实验．
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教 法
2．思考判断
互 动
分
析
(1)牛顿定律在惯性系中都成立．(√)
探 究
(2)经典物理学认为，时间和空间是不能脱离物质而存在
教 学
的．(×)
当 堂
方
双
案
基
设
达
计
标
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
教 学
●教学流程设计
教
法
分
析
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
教 学
课前预习安排：
当 堂
方 案
1.看教材
双 基
设 计
2.填写【课前自主导学】（同学之间可进行讨论）
达 标
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
课
前 的“时间间隔”是否相同？
课
自
时
主 导
3．如何计算相对时间间隔？
作 业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教
法
1．如何理解“同时”的相对性
互 动
分 析
探
(1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生 究
的两个事件，在另一个惯性系中观察也是同时的．
教
当
学 方
(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK·物理 选修 3-4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
探 究
船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长
教 度，他测量的结果如何？
当
学
堂
方 案
双
【审题指导】 根据“长度收缩效应”公式 l＝ 基
设
达
计 l0 1－（vc）2进行判断．
标
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教 法
【解析】
在月球上测得运动的飞船的长度为 l，静止
互 动
方法
教
3.通过建立相对论时空观，提高学生认识物质世界 当
学
堂
方 案
的能力．
双 基
设
达
计
标
1.通过对本节内容的学习，认识科学假设在科学发
情感态
课
现上的重要作用，进一步理解逻辑推理的力量.
前 度与价
课
自 主 导 学
2.培养学生对逻辑推理形成的结论要有一个科学 值观
的接受态度.
时 作 业
菜单
LK·物理 选修 3-4
Δ t′ 1－vc22
.
时 作 业
菜单
LK·物理 选修 3-4
教 学
π ＋介子是一种不稳定粒子，平均寿命是 2.6×10－8