【新教材精创】5.2 相对论中的神奇时空 教学设计（1）-鲁科版高中物理必修第二册

第五章　科学进步无止境 第2节　相对论中的神奇时空 本节开头用寥寥数语直指本节的核心内容，能引发学生兴趣、勾起好奇心。局限于学生的数学水平，教材回避了对本节相关结论公式的冗繁推导，通过对一些简单现象的分析和推理，引起学生思考和讨论，把重点放在对结论的认识上，利用结论进一步认识为什么牛顿经典力学只适用于宏观低速运动。 【物理观念】知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论。 【科学思维】了解时间延缓效应和长度收缩效应的主要内容及推理的思维过程。 【科学探究】结合实例，初步了解时空弯曲现象，知道牛顿经典力学的适用范围及原因。 【科学态度与责任】通过学习，体会科学理论既具有相对稳定性，又是不断发展完善的。 【教学重点】了解时间延缓效应和长度收缩效应及其相关计算公式；了解质能关系及其相关计算公式；初步了解时空弯曲现象。 【教学难点】了解时间延缓效应和长度收缩效应。 【导入新课】 问题：在日常生活和生产中，为了研究物体的运动，必须选定适当的参考系，对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是否是一样的？ 对上述问题的讨论，物理学家进行了长期的探索。于是，物理学经历了一场关于时空观的根本性变革，从牛顿时代的经典力学跨越到爱因斯坦的相对论。爱因斯坦的狭义相对论告诉我们：运动的时钟变慢、运动的尺子在运动的方向上缩短。这到底是为什么？这些结论是如何从狭义相对论的两个基本假设得出的呢？ 【新课讲授】 一、“同时”的相对性 车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到达前后车厢的先后是不一样的。 车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁； 站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁。 结论： 1、对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于地面就不是同时的 关键：在各个参考系中光速都为c 2、地面上同时发生的两个事件，对于运动的火车也不是同时的 关键：相对运动 二、时间延缓效应 在运动的火车上的钟表显示，做一个物理实验需要15分钟记为 ；地面上观察者手里所拿的钟表显示时间要大于15分钟，记为 。 思考： （1）为什么会“运动的时钟”变慢了？ 一个物理过程经历的时间，在不同的参考系中，测量不一定相同。与之相静止的参考系测得的时间最短，称为固有时；与之有相对运动的参考系测得的时间变长，相对速度越大，时间延缓效应越明显。 （2）这种现象说明了什么？