高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十五章 相对论简介3 狭义相对论的其他结论教学设计及反思
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第十五章 相对论简介
新课程学习
15.3 狭义相对论的其他结论
★新课标要求
(一)知识与技能
1.知道相对论的速度变换公式。
2.知道相对论质量。
3.知道爱因斯坦质能方程。
(二)过程与方法
培养应用相对论时空观分析研究问题的能力。
(三)情感、态度与价值观
激发学生对相对论力学的探索热情。
★教学重点
三个结论的理解应用。
★教学难点
能辨清在哪些情况下要考虑相对论效应,哪些情况下不必考虑。
★教学方法
在教师的引导下,共同分析、研究得出结论。
★教学用具:
投影仪及投影片。
★教学过程
(一)引入新课
师:在第一节内容的学习中,遗留一个问题,那就是经典物理中速度叠加原理与光速不变之间的矛盾,显然经典的速度叠加原理在高速情况下是不适用的,下面我们来认识相对论的速度叠加原理
(二)进行新课
1.相对论的速度变换公式
[投影]如图,高速火车对地速度为v,车上小球相对于车的速度为u′,则地上观察者观察到它的速度为u
则有:u=
注意这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况,当u′与v相反时,u′取负值.
下面请大家计算下列三种情况下地面观察者看到的球速度,并比较u与u′+v以及u与c的大小关系
[投影问题]
(1)当u′= v=c时
(2)当u′=c v=c时
(3)当u′=-c v=时
(学生基本能准确快速地代入运算出结果,教师引导学生分析比较)
生1:第一问中u=c,u′+v=c,可见u<(u′+v)并且u<c。由此可以看出,合速度比(u′+v)要小,这与经典速度合成完全不同。
生2:第二问中u=cu′+v=2c,与上面同学分析是一致的.
生3:第三问中u=-c,表示合速度大小仍然为c,方向与v相反,从二、三两个结果可以看出,u′=c时,不论v如何取值,在什么参考系中观察,光速都是c.
师:三位同学分析得很好。对于低速物体u′与v与光速相比很小时,根据公式u=可知u′v
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