《相对论时空观与牛顿力学的局限性第1课时》教学设计【人教版高中物理必修2(新课标)】

合集下载

人教版高中物理必修2第7章第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性（＋教案）

人教版高中物理必修2教学设计达前后两壁的时间相同吗？（1）车下的观察者来说，以地面为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？甲参考答案：（1）如图甲所示：因为车厢是个惯性系，闪光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁。

根据爱因斯坦的假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，所以他以地面为参考系，闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的。

在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些即：闪光先到达后壁，后到达前壁因此，这两个事件不是同时发生的。

3、时间延缓效应如果相当于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，则学生讨论回答学生倾听记忆公式通过讨论帮助学生进一步理解爱因斯坦的假设，了解时间具有延缓效应掌握时间具有延缓效应由于1－< 1，所以总有Δt >Δτ，此种情况称为时间延缓效应。

4、长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v 相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是由于1－< 1，所以总有l < l0，此种情况称为长度收缩效应。

（1）式和（2）式表明：运动物体的长度（空间距离）和物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关。

这个结论具有革命性的意义，它所反映的时空观称作相对论时空观。

爱尔兰物理学家佛兹杰拉德提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。

爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。

思考与讨论:已知µ子低速运动时的平均寿命是3.0 µs。

当µ子以0.99 c的速度飞行，若选择µ子为参考系，此时µ子的平均寿命是多少？对于地面上的观测者来说，平均寿命又是多少？相对于光速而言，低速运动即可近似认为速度为0，即若选择与µ子一起运动的某一物体为参考系，此时µ子的平均寿命是3.0 µs。

【物理新教材】7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计(1)-人教版高中物理必修第二册

第七章万有引力与宇宙航行第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性本节教材先介绍高速运动的物体运动时牛顿力学体系不成立，并给出了质量随速度变化关系。

接下来介绍从宏观到微观的变化，介绍了量子化现象。

最后接绍从弱力到强力，广义相对论的基础。

把这么多内容安排到一节重点不在对相对论和量子力学知道多少，而在于让学生体会任何科学都有局限性，并不是牛顿力学过时了，要理解各自成立的条件。

物理观念：解相对论，量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用科学思维：通过阅读教材，协作学习了解空间（长度）、时间随速度的影响，了解狭义相对论、广义相对论和量子力学跟经典力学的关系科学探究：通过互联网对信息的收集和处理，逐步学会分析、解决问题以及提高与他人交流、合作能力科学态度与责任：通过实例了解经典力学的发展历程，了解经典力学的伟大成就及其对人类社会发展带来的影响。

从整体上了解物理学的发展历程，展望物理学的未来，形成良好的科学态度。

1、教学重点：了解经典力学的局限性和适用范围。

并初步了解量子理论和相对论2、教学难点：经典力学与量子理论和相对论的关系多媒体课件【新课导入】自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。

魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。

问题：1.速度有无极限？2.微观粒子的行为与宏观物体是否遵循相同的规律？3.时间和空间是否是绝对一成不变的？4.牛顿建立的经典力学已相当完善，爱因斯坦为什么还要提出相对论？相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论？【新课内容】一、经典力学的发展过程及伟大成就1.发展过程第一阶段：伽利略、牛顿时代之前。

人们对力学现象的研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学。

这个阶段对力学作出突出贡献的是阿基米德。

第二阶段：从伽利略到牛顿。

是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。

5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-人教版高中物理必修第二册(2019版)教案

5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-人教版高中物理必修第二册（2019版）教案一、教学目标1.了解牛顿力学的基本假设和其适用范围。

2.了解相对论时空观的基本概念及其实验基础。

3.理解相对论时空观的本质特征和实验验证。

4.理解相对论时空观与牛顿力学的区别及其局限性。

二、教学重点1.牛顿力学的基本假设和其适用范围。

2.相对论时空观的本质特征和实验验证。

3.相对论时空观与牛顿力学的区别及其局限性。

三、教学难点1.相对论时空观的本质特征和实验验证。

2.相对论时空观与牛顿力学的区别及其局限性。

四、教学方法1.讲授教学法。

2.实验教学法。

3.讨论教学法。

1. 牛顿力学的基本假设和其适用范围牛顿力学是现代物理学的基础，它的基本假设是：力是物体间相互作用的结果，大小与方向都可以定量地计算出来，物体的加速度与它所受的力成正比，与它的质量成反比。

牛顿力学的适用范围是低速运动和基本静止的物体间相互作用。

对于高速运动的物体，牛顿力学的计算结果会与实验结果产生明显的偏差，无法描述物体的真实运动状态。

2. 相对论时空观的本质特征和实验验证相对论时空观是20世纪初爱因斯坦提出的，它的基本假设是光速不变原理和相对性原理。

光速不变原理指的是，在任何惯性参考系中，光速都是不变的，即便是运动的光源也是如此。

相对性原理指的是，在任何惯性参考系中，物理定律的表达式都是相同的。

这些假设的实验基础是著名的迈克尔逊-莫雷实验，它实验证明了光速不变原理。

相对论时空观的本质特征是时空是相对的，由此导致了一系列的狭义相对论效应，如时间膨胀、长度收缩、质能关系、光钟效应等等。

这些效应在低速运动下可以忽略不计，但在高速运动时会显著影响物体的运动状态。

3. 相对论时空观与牛顿力学的区别及其局限性相对论时空观与牛顿力学最大的区别在于对“运动物体”的认识。

牛顿力学认为，物体的运动状态是绝对的，而相对论时空观认为运动状态是相对的。

在高速运动的情况下，牛顿力学无法正确描述物体的运动状态，而相对论时空观则可以精确描述。

2024-2025学年新教材高中物理第七章5相对论时空观与牛顿力学的局限性教案新人教版必修2

例题2：
题目：一物体以速度v相对于地球表面做匀速直线运动，地球表面上的观察者测得该物体的长度为L。求该物体相对于静止观察者的长度L'。
解答：
由长度收缩公式L' = L/γ，其中γ = 1/√(1 - v²/c²)。
例题3：
题目：一物体以速度v相对于地球表面做匀速直线运动，地球表面上的观察者测得该物体的长度为L。求该物体相对于静止观察者的长度L'。
核心素养目标分析
本节课的核心素养目标旨在通过相对论时空观与牛顿力学局限性的学习，培养学生以下几方面的能力与素养：
1.科学思维：使学生能够运用逻辑推理和批判性思维分析经典力学在极端条件下的局限性，理解相对论提出的历史背景和科学依据，提高学生的科学论证和质疑能力。
2.探究能力：鼓励学生通过小组合作、讨论交流，探索相对论中的光速不变原理、时间膨胀和长度收缩等现象，培养学生的探究意识和实践能力。
-计算器或科学计算软件
-相对论教学演示软件
2.课程平台
-学校教学管理系统（发布作业、课件等）
-在线物理课程资源库（提供额外学习材料）
3.信息化资源
-电子教材
-课件PPT
-视频资料（相对论原理讲解、实验演示等）
-动画和图示（展示时间膨胀、长度收缩等概念）
4.教学手段
-小组合作学习
-课堂讨论
-实物演示和实验操作
二、新课讲授（用时10分钟）
1.理论介绍：首先，我们要了解狭义相对论的基本概念。狭义相对论是爱因斯坦提出的一种描述高速物体运动的物理理论。它的重要性在于揭示了牛顿力学在极端条件下的局限性。
2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例——双生子悖论。这个案例展示了相对论中的时间膨胀效应，以及它如何影响我们对时间的认知。

相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计-高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

《相对论时空观与牛顿力学的局限性》教学设计【教材分析】1.本节课的地位和作用本节课是人教版物理必修二第七章第五节的内容，是学习完经典力学之后所做的介绍性的内容，可以拓展学生的知识面，体会经典力学到量子学、广义、狭义相对论的发展过程，让学生经历物理知识发展、完善的过程，从中培养科学精神和科学的思维方式。

2.教材的编写思路教材先介绍从低速到告诉，高速运动的物体运动时的规律在牛顿力学体系的时空观中并不成立，并给出了质量随时间变化的关系。

接下来介绍从宏观到微观的变化，发现了电子、质子、中子等微观粒子，这种粒子具有粒子性和波动性，提出了量子力学。

最后介绍从弱引力到强引力，提出了广义相对论。

本节课将通过介绍，让学生体会任何的科学都具有局限性，强调了牛顿力学并非过时，历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中，要理解理论定律的适用条件。

3.教材的处理在讲授本节课时我先介绍牛顿运动定律和万有引力定律的广阔适用性，以至于当时人们认为物理学已经发展到很完善地步，接下来从19世纪末物理学大厦的“两朵乌云”出发，介绍了物理学是如何从实验数据中一步步修改理论研究，发展出了相对论和量子力学。

从物理学发展的角度一边讲授物理知识一边介绍物理学史，让学生更好的体会知识的慢慢完善过程和物理学严谨的科学态度和刻苦的求知精神。

【学情分析】本节课的授课对象的高一的学生。

这个阶段的学生已经学习了牛顿运动定律和万有引力定律，对于经典力学的基本理论以及应用也有了基本的认识和理解。

学生或许有听闻过相对论和量子力学，但是缺乏正确的认识或者理论不清楚，但对于这部分的知识是感兴趣的。

此外，本节课主要介绍相对论和量子力学理论，较为抽象。

而高一的学生思维活跃、求知欲强，思维方式已经从初中时形象思维慢慢地过度到抽象思维。

【教学目标】经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围，相对论、量子力学和经典力学的关系。

7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性(教学设计)高一物理(人教版2019必修第二册)

第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计一、相对论时空观1.牛顿力学与电磁波理论遇到了怎样的矛盾和冲突(1)英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速。

(2)1887年迈克耳孙——莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。

(3)按照绝对时空观,光的传播速度与参考系的选取有关,而实验测得光的传播速度与参考系的选取无关,二者有矛盾。

2.爱因斯坦的假设(1)在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的，(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。

思考与讨论：如果你接受了爱因斯坦的两个假设，假设一列火车沿平直轨道飞快的地匀速行驶，车厢中央的光源发出了一个闪光，那么在车上的人和在车下的人，看到闪光照到车厢前壁和后壁这两个时间是否都是同时发生的呢？3.时间的延缓效应如果相当于地面以v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，则2)(1cv t -∆=∆τ。

由于1)(12<-c v ，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。

思考与讨论：如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v 相对杆运动的人测得杆长是l ，那么两者之间存在怎样的关系？4.长度收缩效应(1)长度收缩效应：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度变小。

(2)长度变换公式：20)(1cvl - 思考与讨论：有一种基本粒子叫μ子，当它低速运动时，它的平均寿命是3.0μs ，当μ子以0.99c 的速度飞行时，若选μ子为参考系，μ子的平均寿命是多少？若以地面为参考系，μ子的平均寿命是多少？【相对论时空观的第一次验证】相对论时空观的第一次宏观验证是在 1971 年进行的。

当时在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞。

相对论时空观与牛顿力学的局限性高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

根据经典力学,行星轨道是闭合的椭圆. 天文观测发现,内行星的轨道不是闭合椭圆, 近日点不断进动.尤其以水星最为明显, 每百年43″的进动利用经典理论无法解释.
水星的公转轨道在不断旋进
1.牛顿力学的成就:从地面上物体的运动到天体的运动, 都服从_牛__顿__力__学__的规律。 2.牛顿力学的局限性: (1)微观世界:电子、质子、中子等微观粒子,发现它们不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 (2)牛顿力学只适用于_低__速__运动,不适用于__高__速_运动。
。经典物理学中，以下定律在任何情况下都适用的是
( )A A．牛顿第三定律 C．库仑定律
B．机械能守恒定律 D．玻意耳定律
3.在高速行进的火车车厢中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到
达车厢前壁时，两只小鸡在车厢前端出生。则C( )
A.在火车上的人看来，一只小猫先出生 B.在火车上的人看来，两只小鸡先出生 C.在地面上的人看来，一只小猫先出生 D.在地面上的人看来，两只小鸡先出生
恒星太阳
地球恒星表观位置Fra bibliotek普朗克(1858-1947)
1900年，能量子 1905，光子概念 E=hv v为光 E=nhv n=1、2… 的频率，成功解释光电效应
1.经典力学规律不适用于下列运动的是（ D） A.子弹的飞行 B.飞船绕地球的运行 C.列车的运行 D.粒子接近光速的运动
2.物理学家通过大量的实验总结出很多物理学定律，有些定律有适用条件；有些定律在任何情况下都适用
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
学习目标
1.了解相对论时空观，知道时间延缓效应和长度收缩效应. 2.认识牛顿力学的成就，适用范围及局限性. 3.了解科学理论的相对性，体会科学理论是不断发展和完善的.

人教版(新教材)高中物理必修2精品教学设计1： 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性教案

7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性『教材分析』本节属于介绍性内容。

使学生对牛顿力学产生敬仰的同时，对牛顿经典力学的局限性加以介绍，另一方面引导学生从经典物理的思想逐渐萌发出近代物理思想的萌芽，重点理解相对论时空观。

『教学目标与核心素养』『物理观念』了解相对论时空观与经典物理时空观的主要区别『科学思维』了解经典力学的发展历程和伟大成就。

能够说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。

『科学探究』体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。

『科学态度与责任』体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响。

『教学重难点』『教学重点』（1）经典力学的局限性和适用范围。

（2）时间和空间的相对性『教学难点』从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性『课前准备』PPT『教学过程』『新课导入』设想人类可以利用飞船以0.2c 的速度进行星际航行。

若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？『新课讲授』一、相对论时空观1、牛顿力学时空观生活经验让我们体会到，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。

也就是说，时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。

这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观2、爱因斯坦假设①在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；②真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。

在经典物理学家的头脑中，如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的。

但是，如果接受了爱因斯坦的两个假设，还是这样吗？（1）时间延缓效应（2）长度收缩效应（1）式和（2）式表明：运动物体的长度（空间距离）和物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关。

这个结论具有革命性的意义，它所反映的时空观称作相对论时空观。

二、牛顿力学的成就与局限性1、牛顿力学的成就牛顿力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。

相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计高一下学期物理人教版(2019)必修第二册+

《相对论时空观与牛顿力学的局限性》教学设计一．教学目标（一）物理观念1. 知道经典时空观；2. 知道迈克尔逊-莫雷实验揭示的经典时空观的局限性，了解光速不变原理，知道爱因斯坦狭义相对论的两条基本假设；3. 知道经典力学的成就及其局限性；4. 知道狭义相对论时空观的成就，知道狭义相对论时空观与经典力学时空观的关系；5. 知道宇宙大爆炸理论，关注宇宙起源相关理论的进展。

（二）科学思维1.能够利用牛顿力学的速度变化性分析迈克尔逊-莫雷实验的结果，并据此了解光速不变原理的提出的逻辑；2.能够从光速不变原理推理同时的相对性，并知道尺缩效应与钟慢效应的表达式。

（三）科学态度与责任1.认识到牛顿力学的局限性，知道经典力学不会被相对论力学的成就所否认，相对论时空观也会在某些特殊情况下回归到经典力学；2.经历相对论的发展历程，认识到科学理论是不断发展的，每一代人都有继续探索自然的责任。

二．教学内容（一）重难点分析重点：了解相对论时空观和牛顿力学的局限性；难点：认识同时的相对性以及相关的观测效应。

（二）重难点说明本课时的教学重点在于经历了经典时空观到相对论时空观的过渡历程后，学生直观地感受到牛顿力学的局限性，从而认识到科学成果总是要在一定范围内才成立，在更广泛的领域内需要新的理论来解释。

当然，新的领域并不是来否定旧的理论的。

本课时重在介绍性质，拓展学生视野，培养学生对科学前沿的热情与兴起，以及辩证的科学思想。

因此，要让学生真实经历狭义相对论的探究历程，从而切身感受到经典时空观的局限性。

三．教学过程教学环节与教学内容教师活动学生活动设计意图新课引入1.提出河水中的船的速度合成问题。

2.将问题转化为光速的相关问题，引发学生展开对光速变化的思考。

3.当学生意识到牛顿力学并非万能的时候，引导学生像科学家一样思考，正式引出相对论时空观。

1.学生回答出河水中的船的速度合成问题。

2.学生谈论自己对光速问题的看法。

3.此处点到位置即可，不需要过度深入讨论。

2024-2025学年新教材高中物理第七章5相对论时空观与牛顿力学的局限性(1)教案新人教版必修2

1.课程目标：通过本节课的学习，使学生了解相对论时空观的基本概念，理解牛顿力学的局限性，培养学生运用物理知识分析问题的能力。
2.教学重点：相对论时空观的基本概念，牛顿力学的局限性。
3.教学难点：相对论时空观的理解和应用，牛顿力学局限性的深入理解。
三、教学方法
1.采用问题驱动的教学方法，引导学生通过思考问题，理解相对论时空观和牛顿力学的局限性。
3.科学交流：通过小组讨论和分享，培养学生的合作意识和交流能力，使学生能够effectively communicate their ideas and findings。
4.科学态度与价值观：通过相对论时空观的学习，培养学生对科学的敬畏之心，激发学生对未知领域的探索兴趣，培养学生的创新精神。
学习者分析
知识点梳理
1.相对论时空观的基本概念：
-时间膨胀：在相对论中，时间并不是绝对的，而是取决于观察者的运动状态。运动中的时间相对于静止观察者会变慢。
-长度收缩：在相对论中，运动的物体在运动方向上的长度会相对于静止观察者缩短。
-质能方程：E=mc²，能量和质量是等价的，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。
2.设计具体的教学活动：
-角色扮演：让学生扮演科学家，通过模拟科学实验和发现过程，身临其境地体验相对论时空观的探索过程，激发学生的学习兴趣。
-实验活动：组织学生进行相对论时空观的实验，如光速实验、时间膨胀实验等，让学生直观地感受相对论时空观与牛顿力学的差异。
-游戏设计：设计一款与相对论时空观和牛顿力学局限性相关的游戏，让学生在游戏中巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
-在极端条件下（如黑洞、奇点等）失效。
③相对论时空观与牛顿力学的联系与区别：
-相对论时空观是在牛顿力学的基础上发展起来的，解决了牛顿力学无法解释的问题。

相对论时空观与牛顿力学的局限性+集体备课教案高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

第五节相对论时空观与牛顿力学的局限性《教师教学用书》本节的教学重点是“相对论时空观”和“牛顿力学的局限性”。

相对论建立之前的整个经典物理学都是建立在绝对时空观的基础之上。

绝对时空观认为，空间和时间是两个独立的观念，彼此间没有联系。

爱因斯坦系统全面的审查了牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论的基础，洞察出内在的基本矛盾集中在时空观念与物质运动之间的联系上，找到了克服困难的途径，确立了崭新的时空观，并建立了把力学和电磁学统一起来的自洽和谐的新的物理理论——狭义相对论。

介绍经典力学的局限性，目的在于使学生在拓展知识、开阔视野的同时，正确认识物理学理论的发展与适用范围。

要学生认识到：牛顿力学具有坚实的实验基础，作为某些条件下的特殊情形，它被包括在新的科学成就之中。

【教学目标】主题探究素养提升知道牛顿力学的局限性拓展知识，开阔视野知道钟慢效应、尺缩效应知道科学真理是相对的【课前预习】1.认真阅读教材P65-P69。

2.完成《学习指导》“自学新教材注重基础性”部分。

【课堂探究】主题探究一对相对论时空观的理解问题驱动一：高速列车行驶时，车厢内会显示列车的速度，列车上的乘客观察到车厢内的时间、长度与地面上的观察者看到的相同吗？时间和空间都不会因为物体的运动而改变的观念叫什么？问题驱动二：在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空。

隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？相对论时空观学生活动：阅读教材P66，学习同时的相对性（1）绝对时空观：（2）爱因斯坦的假设：（3）时间延缓效应：动钟变慢（4）长度收缩效应：动尺变短（5）相对论时空观：练习巩固：《学习指导》P56典例1、P57典例2主题探究二经典力学与相对论、量子力学的比较牛顿力学的成就与局限性1.低速与高速的理解2.牛顿力学与相对论、量子理论的比较牛顿力学相对论、量子理论区别（1）牛顿力学适用于低速运动的物体（2）牛顿力学适用于宏观世界（3）牛顿力学在弱引力的情况下与实验结果符合得很好（1）相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律。

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性的教案

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性的教案
主备人
备课成员
课程基本信息
1.课程名称：7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
2.教学年级和班级：高一年级5班
3.授课时间：2022年10月12日
4.教学时数：1课时（45分钟）
核心素养目标
1. 科学探究：通过探究相对论时空观与牛顿力学的局限性，培养学生的科学探究能力，学会提出问题、假设、制定计划、进行实验、分析结果、得出结论的科学探究方法。
- 教师布置相关的练习题目，让学生运用所学的相对论时空观和牛顿力学知识进行解答。
- 学生独立完成练习题目，教师进行个别指导和解答疑惑。
5. 课堂提问环节（5分钟）
- 教师提问学生关于相对论时空观和牛顿力学的问题，检查学生对知识的掌握程度。
- 学生积极回答问题，教师给予肯定和指导，对学生的回答进行点评和补充。
2. 教学难点：
- 时间膨胀和长度收缩的理解：学生可能难以直观理解时间膨胀和长度收缩的概念，需要通过具体例子和图像进行解释。
- 相对性原理的应用：相对性原理是相对论的核心，学生可能难以理解其在物理学中的应用和意义。
- 牛顿力学局限性的推理：学生可能难以理解为什么牛顿力学在某些情境下不适用，需要通过实际例子和推理帮助学生理解。
教学难点与重点
1. 教学重点：
- 相对论时空观的基本概念：相对论时空观爱因斯坦相对论的核心内容，包括时间膨胀、长度收缩、相对性原理等。
- 牛顿力学的局限性：牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，对于微观、高速运动的物体则存在局限性。
- 相对论时空观与牛顿力学的联系：理解相对论时空观与牛顿力学之间的关系，以及在不同情境下如何选择合适的理论。
4. 作业完成情况：评价学生完成课后作业的质量，包括作业的准确性、完整性以及学生的思考过程。例如，学生是否能正确应用相对论时空观与牛顿力学知识解决问题，是否能结合实际情况进行应用等。

高一下学期物理人教版必修第二册7相对论时空观与牛顿力学的局限性学案

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性学案【学习目标】1.知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围。

2.知道相对论、量子力学和经典力学的关系。

3.通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。

【重点难点】重点：了解经典力学的局限性。

难点：了解相对论、量子力学与经典力学的关系。

【自主学习】1.经典力学的基础是_________，牛顿运动定律和万有引力定律在_________、_________、_________的广阔领域，包括_________的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。

2.狭义相对论阐述物体在以_____________运动时所遵从的规律。

3.在经典力学中，物体的质量是_________的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而____________，即m=_________，两者在___________的条件下是统一的。

4.经典力学认为位移和时间的测量与参考系____________，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系___________，在不同的参考系中____________。

5.19世纪末20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有_________，同时还具有___________。

20世纪20年代，__________建立，它能够很好地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。

6.经典力学的适用范围：只适用于___________运动，不适用于________运动；只适用于世________界，不适用于___________世界。

【重难详解】【探究一】绝对时空观1.惯性系与非惯性系（1）惯性系：凡是牛顿运动定律成立的参考系；相对于惯性系做匀速直线运动的参考系也是惯性系。

（2）非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系；相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系。

《相对论时空观与牛顿力学的局限性 第1课时》教学设计【人教版高中物理必修2(新课标)】