相對論教案
作為一位優(yōu)秀的人民教師，常常要寫一份優(yōu)秀的教案，教案有助于學(xué)生理解并掌握系統(tǒng)的知識。優(yōu)秀的教案都具備一些什么特點(diǎn)呢？下面是小編為大家收集的相對論教案，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
【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(shí)空觀分析研究問題的能力。
（三）情感、態(tài)度與價(jià)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(diǎn)】三個結(jié)論的理解應(yīng)用。
【教學(xué)難點(diǎn)】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(shí)，u′取負(fù)值.
下面請大家計(jì)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(shí)
（2）當(dāng)u′=c v=c時(shí)
（3）當(dāng)u′=-c v= 時(shí)
（學(xué)生基本能準(zhǔn)確快速地代入運(yùn)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(shí)，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(shí)，根據(jù)公式u= 可知u′v<<c，這時(shí)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=0.5 kg的小球，在F=100 N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?/p>
生：據(jù)F=ma可求出a=200 m/s2，再據(jù)v2=at求得經(jīng)2×106 s時(shí)，它的速度為4×108 m/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3×108 m/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(shí)上，嚴(yán)格的論證已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。如果物體靜止時(shí)質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動時(shí)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(yùn)動的動能為運(yùn)動時(shí)能量和靜止時(shí)能量E0之差：
Ek=E-E0
物體低速運(yùn)動時(shí)， <<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v<<c時(shí)的特例。
（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)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。
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