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2019-2020年高中物理 《走進廣義相對論》教案 滬科版選修3-4 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：愛因斯坦認真思考了以上問題，又向前邁進了一大步，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程出現(xiàn)差別。例如在強引力的星球附近，時間進程會變慢。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。 （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程出現(xiàn)差別。 課后作業(yè) 完成課本中的本節(jié)課后“問題與練習(xí)”的題目。課下閱讀課本內(nèi)容和“科學(xué)漫步”。 教學(xué)體會 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。