物理說課稿

2022-10-11 10:48:03 字數 4548 閱讀 5420

第三部分電磁場理論的缺陷。

重點是在展示愛因斯坦對法拉第電磁感應定律的理性思維過程的基礎上,讓學生認識到電磁場規律依賴所選擇參考係的事實,違反了伽利略相對性原理。使學生進一步意識到經典物理學規律(伽利略變換、速度合成法則等)與電磁理論之間的矛盾。如果要將相對性原理從力學範圍擴充套件到電磁學範圍,就需要建立符合更普遍的相對性原理的新的變換。

教材內容的特點:抽象,邏輯推理嚴密,對學生的抽象思維能力要求較高。

二、說教學目標

根據課標要求和具體的教學內容,特設定以下教學目標。

知識與技能

1、了解麥可孫-莫雷實驗。

2、知道麥可孫-莫雷實驗得出的兩個結論:「以太漂移零結果」和光

速不變。

3、了解電磁理論與伽利略相對性原理的矛盾。

過程與方法

1、經歷從「以太漂移零結果」到光速不變的分析論證過程

2、經歷從確信伽利略相對性原理到懷疑電磁場理論正確性的理論分析

過程情感態度價值觀

1、激發學生對自然的**慾望

2、樹立實事求是的科學態度和敢於挑戰權威的科學精神

教學重點:電磁場理論引發的兩個怪異問題,

教學難點:理解判定性實驗在物理學發展中的地位和作用。

三、說學生

授課物件雖然是高二理科實驗班的學生,但在城市化日趨明顯的今天,偏遠地區,縣城中學的他們,知識基礎普遍較差,抽象思維能力普遍較低。他們在應試教育模式下,早已形成這樣的學習習慣:只愛做公式計算的,不愛做文字表述的;只樂意學高考重點考的,不樂意學高考非重點考的;只習慣於記,不習慣於想……

四、說教學方法

「教無定法,貴在得法」。在面向全體的新課程理念下,結合本節具體教學內容和學生實際,主要採用啟發式引導的教學方法。具體方法見教學過程,重點突出分析推理的嚴密性。

五、說教學過程

(1)複習(以提問的形式)

1、 經典物理學的時空觀有什麼特點?(與本章內容有關)

2、 伽利略相對性原理的內容是什麼?(與本節內容有關)

(2)引課

章引課1 讓學生看圖5-1哈勃望遠鏡2023年拍攝的宇宙**,把學生的目光引向浩瀚的宇宙。

2 用小黑板展示:

四方上下曰宇

往古今來曰宙

戰國.思想家.屍佼《尸子》

引起學生對時間和空間的思考

3 讓學生看圖5-2 古老的沙漏時鐘

感悟經典物理學的時空觀

4 老師用富有感染力的語言講述以下一段話,激發學生學習本章知識

的興趣電磁場理論的確立,光是電磁波的確證,以及電磁波的高速傳播,使人

們的認識進入了微觀告訴運動的領域。19世紀末,20世紀初,有些實驗事實與經典物理學發生了尖銳的矛盾,引發了人類對經典時空觀的懷疑,導致了愛因斯坦創立相對論,為人類描繪了新的世界圖景。

今天開始,我們將學習第5章新時空觀的確立。並用「白板」展示章

課題節引課

那些實驗事實與經典物理學發生了尖銳的矛盾?並用「白板」展示:

5.1電磁場理論引發的怪異問題

(3)新課

師生共同分析

1 光是電磁波,電磁波與機械波相似

2 機械波傳播需要介質,光傳播是否需要介質?

3 古代人們認為,光傳播需要的介質是「以太」,光速c=3×108m/s

就是光相對於「以太」的傳播速度。

④「以太」在何處?它究竟是什麼東西?

自然進入本節第一部分主要內容的學習,並用「白板」展示:

(一)、麥可孫-莫雷實驗

1、 用已有知識分析以下例項

①乙個人在相對於地面以速度v運動的車上,向前進方向上擲出乙個

相對於自己以速度u運動的球。則此球相對於地面的速度應該為v+u

(學生知道:這是經典物理中的速度合成公式)

②假設:光在「以太」中傳播,速度為c

根據經典物理理論分析

а、順著光傳播方向運動的飛船中觀測,光速顯得慢一點

ь、逆著光傳播方向運動的飛船中觀測,光速顯得快一點

如果「以太」存在,我們就應該觀測到地球」相對於以太「的速度。

(這部分很抽象,教學過程中一定要留給學生思考的時間,每個結論都要啟發學生自己分析得出,並且老師引導時邏輯性一定要強,推理一定要嚴密)

老師的過渡語:歷史上許多人提出了判定 「以太」 是否存在的方法,而最著名的是麥可孫-莫雷實驗。

2、麥可孫-莫雷實驗

目的:定性的**地球相對於「以太」的速度

儀器:麥可孫干涉儀

教學方法:①讓學生看圖5-4麥可孫干涉儀, 5-5麥可孫干涉儀的工作原理

②老師介紹麥可孫干涉儀的操作方法:利用可以自由轉動的實驗台等裝置,在水平面內不同的方位進行光的干涉實驗。

③老師引導學生分析**:根據干涉條紋移動情況,可判斷地球是否相對於「以太」運動。若干涉條紋移動,則地球相對於「以太」運動;若干涉條紋不移動,則地球相對於「以太」不運動。

現象:在水平面內不同的方位進行觀察,干涉條紋並沒有預期的移動。

教學方法:①課堂提問:以上現象說明了什麼?

②讓學生相互討論回答以上問題

③老師強調:麥可孫的實驗以及他與莫雷完成的實驗都表明,在水平面內不同的方位進行觀察,干涉條紋並沒有預期的移動。

結論:光在任何方向傳播時,相對於地球的速度都是相同的。也就是說,地球相對於「以太」的速度實際上為零,或者說「以太」根本就不存在,光速是不變的。

讓學生看教材104頁第二自然段如下內容

「此後的近50年中,有11位科學家發表了近13份精確的實驗資料,都得到了「以太漂移零結果」。這些都成為光速不變和「以太」不存在的判定性實驗。」

讓學生明白:否定「以太」存在是許多實驗的共同結果,並非麥可孫-莫雷乙個實驗。

思考:為什麼麥可孫-莫雷實驗的結論與經典物理學速度合成知識矛盾?(怪)

(二)、電磁場理論的缺陷

1、 老師用白板展示下圖,並引導學生再分析

1 磁體與導體迴路有相對運動時,迴路中就有感應電流

2 無論導體運動還是磁體運動,結果都一樣

2、 愛因斯坦對電磁感應實驗的思考(讓學生閱讀教材了解)

1 從磁體看來,肯定沒有電場

2 可是從導體迴路看來,卻肯定有電場

所以,電場的有無是相對的,取決於所選參考係的運動狀態。(怪)

讓學生思考:為什麼從不同的慣性系去研究電磁現象時,會發現不同的規律?

3、 回顧「伽利略相對性原理:對於力學規律來說,一切慣性系都是等

價的。」

使學生進一步意識到經典物理學規律與電磁理論之間的矛盾。

4、 愛因斯坦對「電磁場理論引發的怪異問題」的思考(讓學生閱讀本

節最後一自然段,了解該部分內容)

本節最後一自然段如下:

愛因斯坦堅信,在不同的參考係中,一切物理過程和規律都是相同的

(例如無論從磁體看還是從導體迴路看,導體中都會產生感應電流),因此,必須從整體上認識電場和磁場。同時,他認為,把力學中的速度合成公式用於電磁場問題之中是值得懷疑的。他說:

「知識在經過若干年的探索後,我才注意到這個困難在於運動學上一些基本概念的任意性上。」

讓學生意識到①力學中的速度合成公式用於電磁場問題之中是值得懷疑的。

3 電磁場理論引發的怪異問題一些運動學上一些基本概念的任意性。

哪些基本概念的任意性?學生在此並不清楚。通過學習後幾節的內容,

學生會明白是指「時間」和「空間」 概念的任意性。

本節學到了什麼?引導學生小結

(4)小結

1、「以太」不存在,光速是與參考係無關的常量

2、 電磁場規律的相對性與伽利略相對性原理矛盾

學生意識到這兩個怪異問題都與參考係有關。

課堂練習

1、為什麼說麥可孫-莫雷實驗是判斷性實驗?

[評價意圖和作用]考查學生能不能從麥可孫-莫雷實驗中得到兩個重

要結論,了解判定性實驗在物理學發展中的地位。

2、在勻速下降的電梯中,自由釋放一小球 。在地面上的人和電梯中的人看來,小球在任意時刻的速度相同嗎?小球的加速度相同嗎?這一過程滿足伽利略相對性原理嗎?

[評價意圖和作用]考查學生對伽利略相對性原理和伽利略變換的理解,

並為下一節內容的學習做準備。

(5)作業

1、 既然經典力學和電磁場理論賴依支撐的「以太」不存在,那麼,經

典物理學的正確性應該受到懷疑嗎?你認為經典物理學的問題可能出在那裡?

[評價意圖和作用]考查學生對經典力學和電磁場理論的認識情況,培養

學生敢於創新的精神,並為下一節內容的學習做準備。這是一道開放的題目,只要學生能夠提出自己的判斷和想法就行。

2、請討論,如果你以光的速度追逐電磁波,你會看到什麼景象?

[評價意圖和作用]如果在經典物理學的基礎上去思考電磁波的圖景,就

會作出違背實際的判斷:「會看到靜止的電磁波」。實際上電磁波傳播速度是不變的,與參考係無關。從而發現經典物理學的缺陷,為學習狹義相對論打下基礎。

六、說板書設計(以簡明扼要為主)

第5章新時空觀的確立

5.1電磁場理論引發的怪異問題

「以太」存在嗎?

相關例項分析

假設、**

麥可孫-莫雷實驗實驗**

結論:「以太」不存在光速不變

電磁感應現象

電磁場理論的缺陷愛因斯坦對電磁感應現象的思考

具有相對性) 伽利略相對性原理

愛因斯坦對怪異問題的思考

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