小學(xué)語文微課教案
發(fā)表時間：2020-11-13廣義相對論簡介。
15.4廣義相對論簡介【教學(xué)目標(biāo)】
（一）知識與技能
1．了解廣義相對性原理和等效原理。
2．了解廣義相對論的幾個結(jié)論。
（二）過程與方法
通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，初步認(rèn)識狹義相對論和廣義相對論的基本原理。
（三）情感、態(tài)度與價值觀
通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，激發(fā)探索宇宙奧秘的興趣，形成初步的相對論時空觀。
【教學(xué)重點】廣義相對性原理和等效原理。
【教學(xué)難點】理解廣義相對論的幾個結(jié)論。
【教學(xué)方法】在教師的引導(dǎo)下，共同分析、研究得出結(jié)論。
【教學(xué)用具】投影儀及投影片。
【教學(xué)過程】
（一）引入新課
師：1915年，繼狹義相對論發(fā)表10年之后，愛因斯坦又發(fā)表了廣義相對論。這節(jié)課我們來了解一下廣義相對論的基本原理和幾個結(jié)論。
（二）進(jìn)行新課
1．超越狹義相對論的思考
師：請大家閱讀117頁有關(guān)內(nèi)容，說一說狹義相對論中無法解釋的幾個問題是什么？
學(xué)生閱讀、思考。
生：狹義相對論無法解釋引力作用以什么速度傳遞；狹義相對論是慣性參考系之間的理論。為什么慣性參考系有這樣特殊的地位？狹義相對論無法解釋。
師：愛因斯坦認(rèn)真思考了以上問題，又向前邁進(jìn)了一大步，把相對性原理推廣到包括非慣性系在內(nèi)的任意參考系，提出了廣義相對性原理。
2．廣義相對性原理和等效原理
師：在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對性原理。
師：在廣義相對論中還有另一個基本原理這就是著名的等效原理。請大家閱讀教材，看看什么是等效原理，它是如何提出來的。
學(xué)生閱讀、思考。
師：（投影下圖，做簡要講解。）
一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價，這就是等效原理。
3．廣義相對論的幾個結(jié)論
師：從廣義相對論的兩個基本原理出發(fā)，可以直接得到一些“意想不到”的結(jié)論。請大家閱讀教材，說明得到了哪些結(jié)論這些解論的實驗驗證是什么？
學(xué)生閱讀，思考。
生1：第一個結(jié)論，物質(zhì)的引力使光線彎曲。20世紀(jì)初，人們觀測到了太陽引力場引起的光線彎曲。觀測到了太陽后面的恒星。
生2：第二個結(jié)論，引力場的存在使得空間不同位置的時間進(jìn)程出現(xiàn)差別。例如在強引力的星球附近，時間進(jìn)程會變慢。天文觀測到了引力紅移現(xiàn)象，驗證了這一結(jié)論的成立。
師：總結(jié)學(xué)生的回答。投影下圖做必要講解。
鼓勵學(xué)生勇于探索，用于發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，為推動人類文明做出自己的貢獻(xiàn)。
（三）課堂總結(jié)、點評
本節(jié)我們了解了愛因斯坦在對狹義相對論無法解釋的幾個問題的思考的基礎(chǔ)上，提出了廣義相對性原理和等效原理，從而創(chuàng)立了廣義相對論。我們還了解了廣義相對論的兩個結(jié)論：一是物質(zhì)的引力使光線彎曲，二是引力場的存在使得空間不同位置的時間進(jìn)程出現(xiàn)差別。
（四）課余作業(yè)
完成P120“問題與練習(xí)”的題目。課下閱讀課本內(nèi)容和“科學(xué)漫步”。
相關(guān)知識
20xx高考物理知識點總結(jié)：相對論簡介
20xx高考物理知識點總結(jié)：相對論簡介
1、慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系。相對于一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系。相對于一個慣性系做變速運動的另一個參考系是非慣性系，在非慣性系中牛頓運動定律不成立。
2、伽利略相對性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。
3、狹義相對性原理：一切物理定律在任何慣性系中都是相同的。
4、廣義相對性原理：物理規(guī)律在任何參考系中都是相同的。
5、經(jīng)典速度變換公式(是矢量式)
6、狹義相對論的兩個基本假設(shè)：
(1)狹義相對性原理，如3所述;
(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。
7、廣義相對論的兩條基本原理：
(1)廣義相對性原理
(2)等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。
8、由狹義相對論推出的六個重要結(jié)論(所有結(jié)論都已經(jīng)完全得到證實)：
(1)“同時”是相對的。
(2)長度是相對的。
(3)時間是相對的。
(4)質(zhì)量是相對的。
(靜質(zhì)量)是在相對被測物靜止的參考系中所測得的質(zhì)量(動質(zhì)量)是在相對被測物以速運動的參考系中所測得的質(zhì)量。
(5)相對論速度變換公式
(6)相對論質(zhì)能關(guān)系公式：
9、由廣義相對論得出的幾個結(jié)論：
(1)物質(zhì)的引力場使光線彎曲。如遠(yuǎn)處的星光經(jīng)過太陽附近時發(fā)生偏折。
(2)物質(zhì)的引力場使時間變慢。如引力紅移：同種原子在強引力場中發(fā)光的頻率比在較小引力場中發(fā)光的頻率低。
10、根據(jù)經(jīng)典相對性原理：在一個慣性系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做勻速直線運動。
11、狹義相對論指出：光速C是自然界中速度的極限。
12、根據(jù)廣義相對論：一個參考系內(nèi)部的任何物理過程都不能告訴我們，該參考系是在做加速運動，還是停留在一個引力場中。
13、經(jīng)典的物理學(xué)認(rèn)為空間和時間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對的(與物體的運動狀態(tài)無關(guān))，空間與時間之間也是沒有聯(lián)系的。
14、相對論認(rèn)為空間和時間是相對的，即與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān)。時間和空間不能離開物質(zhì)而存在。
15、相對論沒有全盤否定經(jīng)典物理學(xué)。相對論更具有普遍性，經(jīng)典物理學(xué)則是相對論在低速運動時的特例。
16、高速運動的物體的動能不能用公式
17、回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后質(zhì)量增大，因此做圓周運動的周期變大，將造成它的運動與D型盒上的交變電壓不再同步，回旋加速器粒子的能量因此受到了限制。
狹義相對論的其他結(jié)論學(xué)案
俗話說，凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。教師要準(zhǔn)備好教案，這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣，幫助教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。所以你在寫教案時要注意些什么呢？為了讓您在使用時更加簡單方便，下面是小編整理的“狹義相對論的其他結(jié)論學(xué)案”，希望對您的工作和生活有所幫助。
班級________姓名_________層次____
人教版物理選修3-4學(xué)案：15、3狹義相對論的其他結(jié)論
編寫人：審核：高二物理組
寄語：夢想決定現(xiàn)實。但，當(dāng)夢想只是夢想，現(xiàn)實就是另一種現(xiàn)實！
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1．運動速度的相對論變換
2．相對論質(zhì)量
3．質(zhì)能方程
學(xué)習(xí)重點：三個公式
學(xué)習(xí)難點：三個公式
課前預(yù)習(xí)
課前預(yù)習(xí)本節(jié)教材
學(xué)習(xí)過程
A一、相對論的速度變換公式
通過狹義相對論兩個原理的學(xué)習(xí)，知道光對任何物體的運動速度都一樣，物體運動的極限速度都不可能越過真空中的光速。在宏觀低速運動條件下，伽利略的速度疊加原理簡單有效。但對高速運動的物體及微觀高速粒子，速度的疊加原理與傳統(tǒng)經(jīng)典觀念矛盾，必須要考慮相對論效應(yīng)。
設(shè)車對地的速度為v，人對車的速度為u/地面上的人看到車上人相對地面的速度為u
該式即為一維情況下，狹義相對論的速度疊加公式。
注意：
（1）如果車上人運動方向與火車運動方向相同，u’取______
（2）如果車上人運動方向與火車運動方向相反，u’取______
（3）如果vc,u’c,這時可忽略不計，這時相對論的速度疊加公式簡化為經(jīng)典力學(xué)的速度疊加公式，可近似變?yōu)閡=______當(dāng)u＝c時u＝c，從而證明了光速是速度的極限
（4）該公式只適用于____________運動物體速度的疊加。對于更復(fù)雜的速度的疊加，此公式不適用,我們不討論這種情況。
B例1、一粒子以0.05c的速率相對實驗室參考系運動。此粒子衰變時發(fā)射一個電子，電子相對于粒子的速度為0.8c，電子的衰變方向與粒子運動方向相同。求電子相對于實驗室參考系的速度？
解：已知v＝0.05c，＝0.8c由相對論速度疊加公式得
思路點撥：理解題目中各速度的參考系是用速度變換公式求解速度的關(guān)鍵。
A二、相對論質(zhì)量。
物體的運動速度不能無限增加，那么物體的質(zhì)量是否隨著速度而變化？
嚴(yán)格的論證表明，物體高速（與光速相比）運動時的質(zhì)量與它靜止時的質(zhì)量之間有下面的關(guān)系：
m=
說明：
（1）式中m運動質(zhì)量，m0靜止質(zhì)量，這個關(guān)系式表明物體的質(zhì)量會隨物體的速度的增大而_________
（2）vc時，=0，此時有m=m0，也就是說：低速運動的物體，可認(rèn)為其質(zhì)量與物體_________無關(guān)
（3）微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的______靜止質(zhì)量．在研究制造回旋加速器時必須考慮相對論效應(yīng)的影響．
B練習(xí)2如一觀察者測出電子質(zhì)量為2m。，問電子速度為多少？（m。為電子的靜止質(zhì)量）
A三、質(zhì)能方程
相對論另一個重要結(jié)論就是大家都很熟悉的愛因斯但質(zhì)能方程：
E=_________
式中m使物體的質(zhì)量，E是它具有的能量
質(zhì)能關(guān)系式從理論上預(yù)言了核能釋放及原子能利用和原子彈研制的可能性
B練習(xí)3：靜止時質(zhì)量是1kg的物體，以10m/s的速度運動，它具有的動能是多少？與這個動能相對應(yīng)，它的質(zhì)量增加多少？按照相對論質(zhì)量關(guān)系式，這個物體的質(zhì)量增加了多少？
反思小結(jié)：
班級________姓名_________層次____
15、3狹義相對論的其他結(jié)論檢測卡
編寫人：曹樹春審核：高二物理組
寄語：夢想決定現(xiàn)實。但，當(dāng)夢想只是夢想，現(xiàn)實就是另一種現(xiàn)實！
B1．對于公式，下列說法中正確的是（）
A．式中的是物體以速度v運動時的質(zhì)量
B．當(dāng)物體的運動速度v＞0時，物體的質(zhì)量m＞m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不適用，是不正確的
C．當(dāng)物體以較小速度運動時，質(zhì)量變化十分微弱，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體以接近光速運動時，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運動，而不適用于高速運動
D．通常由于物體的運動速度太小，故質(zhì)量的變化引不起我們的感覺．在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量的變化
B2．課本P107問題與練習(xí)第1題
狹義相對論的其他結(jié)論
15.3狹義相對論的其他結(jié)論
【教學(xué)目標(biāo)】
（一）知識與技能
1．知道相對論的速度變換公式。
2．知道相對論質(zhì)量。
3．知道愛因斯坦質(zhì)能方程。
（二）過程與方法
培養(yǎng)應(yīng)用相對論時空觀分析研究問題的能力。
（三）情感、態(tài)度與價值觀
激發(fā)學(xué)生對相對論力學(xué)的探索熱情。
【教學(xué)重點】三個結(jié)論的理解應(yīng)用。
【教學(xué)難點】能辨清在哪些情況下要考慮相對論效應(yīng)，哪些情況下不必考慮。
【教學(xué)方法】在教師的引導(dǎo)下，共同分析、研究得出結(jié)論。
【教學(xué)用具】投影儀及投影片。
【教學(xué)過程】
（一）引入新課
師：在第一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，遺留一個問題，那就是經(jīng)典物理中速度疊加原理與光速不變之間的矛盾，顯然經(jīng)典的速度疊加原理在高速情況下是不適用的，下面我們來認(rèn)識相對論的速度疊加原理
（二）進(jìn)行新課
1．相對論的速度變換公式
［投影］如圖，高速火車對地速度為v，車上小球相對于車的速度為u′，則地上觀察者觀察到它的速度為u
則有：u=
注意這一公式僅適用于u′與v在一直線上的情況，當(dāng)u′與v相反時，u′取負(fù)值.
下面請大家計算下列三種情況下地面觀察者看到的球速度，并比較u與u′+v以及u與c的大小關(guān)系
［投影問題］
（1）當(dāng)u′=v=c時
（2）當(dāng)u′=cv=c時
（3）當(dāng)u′=-cv=時
（學(xué)生基本能準(zhǔn)確快速地代入運算出結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生分析比較）
生1：第一問中u=c，u′+v=c，可見u＜（u′+v）并且u＜c。由此可以看出，合速度比（u′+v）要小，這與經(jīng)典速度合成完全不同。
生2：第二問中u=cu′+v=2c，與上面同學(xué)分析是一致的.
生3：第三問中u=-c，表示合速度大小仍然為c，方向與v相反，從二、三兩個結(jié)果可以看出，u′=c時，不論v如何取值，在什么參考系中觀察，光速都是c.
師：三位同學(xué)分析得很好。對于低速物體u′與v與光速相比很小時，根據(jù)公式u=可知u′vc，這時u≈u′+v，這就是經(jīng)典物理學(xué)的速度合成法則。
2．相對論質(zhì)量
師：我們先來解一道力學(xué)題。
［投影］質(zhì)量m=0.5kg的小球，在F=100N的合力作用下由靜止開始加速，求經(jīng)2×106s，它的速度變?yōu)槎嗌伲?br> 生：據(jù)F=ma可求出a=200m/s2，再據(jù)v2=at求得經(jīng)2×106s時，它的速度為4×108m/s。
師：大家覺得這個結(jié)果可能嗎？
生：不可能，前面我們已經(jīng)看到，物體的速度不能超過光速3×108m/s。
師：問題出在哪里呢？
生：可能是物體的質(zhì)量發(fā)生了變化，隨速度的增加而改變。
師：這一猜想很有道理。事實上，嚴(yán)格的論證已經(jīng)證實了這一點。如果物體靜止時質(zhì)量為m0，以速度v運動時質(zhì)量為m，則有
m=
由公式可以看出隨v的增加，物體的質(zhì)量隨之增大。
3．質(zhì)能方程
師：根據(jù)前面的相對論質(zhì)量，愛因斯坦質(zhì)能聯(lián)系方程應(yīng)該變?yōu)镋=mc2=.
物體運動的動能為運動時能量和靜止時能量E0之差：
Ek=E-E0
物體低速運動時，1
E=≈［1+（）2］m0c2（請同學(xué)們課后查閱有關(guān)數(shù)學(xué)公式）
動能Ek=E-E0≈（）2m0c2=m0v2
這就是經(jīng)典力學(xué)中我們熟悉的動能表達(dá)式。由此可以看到，牛頓力學(xué)是vc時的特例。
（三）課堂總結(jié)、點評
本節(jié)我們通過對相對論速度變換公式、相對論質(zhì)量公式和質(zhì)能方程的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步掌握了相對論原理在高速狀態(tài)下的應(yīng)用，激發(fā)了對相對論力學(xué)的探索熱情。
（四）課余作業(yè)
完成P116“問題與練習(xí)”的題目。課下閱讀課本內(nèi)容。
高考物理知識點：光學(xué)和相對論
俗話說，磨刀不誤砍柴工。作為教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。你知道怎么寫具體的教案內(nèi)容嗎？為此，小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《高考物理知識點：光學(xué)和相對論》，希望能為您提供更多的參考。
20xx年高考物理知識點：光學(xué)和相對論
五、光學(xué)
40、1621年，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角與折射角之間的規(guī)律——折射定律。
41、1801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。
42、1818年，法國科學(xué)家菲涅爾和泊松計算并實驗觀察到光的圓板衍射—泊松亮斑。
43、1864年，英國物理學(xué)家麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波；1887年，赫茲證實了電磁波的存在，光是一種電磁波
44、1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，有兩條基本原理：①相對性原理——不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；②光速不變原理——不同的慣性參考系中，光在真空中的速度一定是c不變。
45、愛因斯坦還提出了相對論中的一個重要結(jié)論——質(zhì)能方程式。
46．公元前468-前376，我國的墨翟及其弟子在《墨經(jīng)》中記載了光的直線傳播、影的形成、光的反射、平面鏡和球面鏡成像等現(xiàn)象，為世界上最早的光學(xué)著作。
47．1849年法國物理學(xué)家斐索首先在地面上測出了光速，以后又有許多科學(xué)家采用了更精密的方法測定光速，如美國物理學(xué)家邁克爾遜的旋轉(zhuǎn)棱鏡法。（注意其測量方法）
48．關(guān)于光的本質(zhì)：17世紀(jì)明確地形成了兩種學(xué)說：一種是牛頓主張的微粒說，認(rèn)為光是光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒；另一種是荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出的波動說，認(rèn)為光是在空間傳播的某種波。這兩種學(xué)說都不能解釋當(dāng)時觀察到的全部光現(xiàn)象。
六、相對論
49、物理學(xué)晴朗天空上的兩朵烏云：①邁克遜－莫雷實驗——相對論（高速運動世界）,②熱輻射實驗——量子論（微觀世界）；
50、19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：X射線的發(fā)現(xiàn)，電子的發(fā)現(xiàn)，放射性的發(fā)現(xiàn)。
51、1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，有兩條基本原理：①相對性原理——不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；②光速不變原理——不同的慣性參考系中，光在真空中的速度一定是c不變。
52、1900年，德國物理學(xué)家普朗克解釋物體熱輻射規(guī)律提出能量子假說：物質(zhì)發(fā)射或吸收能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份就是一個最小的能量單位，即能量子；
53、激光——被譽為20世紀(jì)的“世紀(jì)之光”；
54、1900年，德國物理學(xué)家普朗克為解釋物體熱輻射規(guī)律提出：電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的，把物理學(xué)帶進(jìn)了量子世界；受其啟發(fā)1905年愛因斯坦提出光子說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律，因此獲得諾貝爾物理獎。
55、1922年，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨中的電子對X射線的散射時——康普頓效應(yīng)，證實了光的粒子性。（說明動量守恒定律和能量守恒定律同時適用于微觀粒子）
56、1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說，成功地解釋和預(yù)言了氫原子的輻射電磁波譜，為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
57、1924年，法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn)出波動性；
58、1927年美、英兩國物理學(xué)家得到了電子束在金屬晶體上的衍射圖案。電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡相比，衍射現(xiàn)象影響小很多，大大地提高分辨能力，質(zhì)子顯微鏡的分辨本能更高。
