最新高中物理選修3-4教案14、15章全冊整冊

PAGE教學(xué)案例課題：電磁波的發(fā)現(xiàn)（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：盧峰單位：東平高級中學(xué)14.1電磁波的發(fā)現(xiàn)★新課標(biāo)要求（一）知識與技能1．知道麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點(diǎn)：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。2．知道電磁場在空間傳播形成電磁波以及電磁波的特點(diǎn)。3．知道赫茲實(shí)驗(yàn)及其重要意義。（二）過程與方法通過對電磁波發(fā)現(xiàn)過程的了解，認(rèn)識規(guī)律的普遍性與特殊性，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和類比推理能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的精神?！锝虒W(xué)重點(diǎn)變化的磁場產(chǎn)生電場?！锝虒W(xué)難點(diǎn)變化的電場產(chǎn)生磁場?！锝虒W(xué)方法演示推理和類比推理★教學(xué)用具：學(xué)生電源一臺，電磁鐵一塊，多匝線圈、燈座、小燈泡各一個，導(dǎo)線若干★教學(xué)過程（一）引入新課師：“神舟六號”上天后，怎樣與地面上的人聯(lián)系呢？生：無線電波。師：無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波。現(xiàn)代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經(jīng)中樞。那么，電磁波是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？它有什么性質(zhì)？怎樣利用它傳遞信號？這一章就要討論這些問題。今天我們就從電磁波的發(fā)現(xiàn)開始學(xué)習(xí)。（二）進(jìn)行新課1．偉大的預(yù)言（教師首先向?qū)W生介紹麥克斯韋的生平簡介，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。）麥克斯韋（JamesClarkMexwell，1831~1879）是英國的理論物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1831年6月13日生于英國愛丁堡。他的父親是一個科學(xué)家，他從小就受到科學(xué)的熏陶，15歲時向英國皇家學(xué)會遞交數(shù)學(xué)論文，發(fā)表在《愛丁堡皇家學(xué)會學(xué)報(bào)》上，第一次顯露出他出眾的才華。1847年，考入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)，1854年畢業(yè)后留校工作，1856~1865年，他先后在阿丁見大學(xué)和倫敦皇家學(xué)院任教。1871年，麥克斯韋任劍橋物理實(shí)驗(yàn)室主任，1874年，他主持建立的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室竣工，任該實(shí)驗(yàn)室首任主任。1879年11月5日，麥克斯韋在劍橋逝世。麥克斯韋在電磁場理論方面的工作深受法拉第的影響.他信服法拉第的思想，決心為法拉第的場的概念提供數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)。尤其是他在倫敦皇家學(xué)院任教期間，有機(jī)會拜訪了法拉第以后，更加強(qiáng)了他的這種信念.年輕的麥克斯韋以他卓越的數(shù)學(xué)才能和嚴(yán)密的邏輯推理，對法拉第的直觀形象的電磁場理論加以高度概括，并總結(jié)了當(dāng)時電磁學(xué)的研究成果，建立了電磁場方程，確立了電磁場理論。師：我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的電磁場理論。●變化的磁場產(chǎn)生電場演示實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。［提出問題］小燈泡為什么能發(fā)光？［學(xué)生回答］由于交變電流產(chǎn)生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不斷變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)電流，小燈泡發(fā)光。［繼續(xù)提問］電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動呢？［學(xué)生回答］受電場力。［教師總結(jié)］麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在空間產(chǎn)生電場。電路中的自由電荷就是在這個電場的作用下做定向運(yùn)動，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。［討論］（1）如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還有電流、電場嗎？（2）如果線圈不存在，線圈所在處的空間還有電場嗎？麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場，這是一個普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關(guān)（如圖甲、乙所示）。我們可以很自然的提出一個假設(shè)：變化的磁場產(chǎn)生電場。說明：在變化的磁場中所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的；而靜電場中的電場線是不閉合的。●變化的電場產(chǎn)生磁場師：麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產(chǎn)生電場的現(xiàn)象，提出了另一個大膽的假設(shè)：變化的電場也能產(chǎn)生磁場。教師點(diǎn)撥：這個假設(shè)沒有直接的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，它出于對自然規(guī)律的洞察力，是很大膽的，但卻更有創(chuàng)造力。師：根據(jù)這兩個基本論點(diǎn)，麥克斯韋推斷：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么，它就在空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場……變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。2．電磁波師：機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波，電磁場在空中的傳播會形成什么？生：電磁場在空中傳播形成電磁波。師：機(jī)械波有橫波和縱波之分，且能夠傳遞能量；能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射；靠介質(zhì)傳播，波速v=λf。類比機(jī)械波的特點(diǎn)，學(xué)生討論電磁波具有的特點(diǎn)。師生共同得到電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波中的電場和磁場互相垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。光是一種電磁波。在前面學(xué)習(xí)的光的偏振現(xiàn)象已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。如上圖所示。（2）電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播電磁能，在傳播過程中，電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。（3）三個特征量的關(guān)系：v=λf。在真空中v=3.0×108師：麥克斯韋電磁場理論的建立具有偉大的歷史意義，足以根牛頓力學(xué)體系相媲美，它是物理學(xué)發(fā)展史中的一個劃時代的里程碑。3．赫茲的電火花師：麥克斯韋的電磁場理論還只是一個預(yù)言。還有待于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的證明。是赫茲把這個天才的預(yù)言變成了世人公認(rèn)的真理。（引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，了解赫茲證實(shí)電磁波存在的探索歷程）教師可以向?qū)W生介紹赫茲的生平簡介（見附錄），激發(fā)學(xué)生求知上進(jìn)的熱情，對學(xué)生進(jìn)行物理情感教育。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評本節(jié)主要學(xué)習(xí)了麥克斯韋電磁場理論的主要內(nèi)容。知道了麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。還知道了變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場。電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波。電磁波中的電場與磁場相互垂直，且二者均與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。★課余作業(yè)完成P79“問題與練習(xí)”的題目?！锝虒W(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(shí)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(shí)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。教學(xué)案例課題：電磁振蕩（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：孔兵單位：東平高級中學(xué)14.2電磁振蕩一、教學(xué)目標(biāo)1．理解LC回路中產(chǎn)生振蕩電流的過程．了解電容器的充電、放電作用及電感阻礙電流變化的作用．2．會分析振蕩電流變化過程中，電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，并會分析振蕩電流在一個周期變化過程中，電容器上電荷的變化情況及電感線圈中電流的大小和方向的變化情況．3．知道阻尼振蕩和無阻尼振蕩的區(qū)別，以及振幅減小的原因．4．通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出電磁振蕩等概念，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、類比推理能力，以及理解和概括能力．二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．先通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，總結(jié)得到幾個基本概念：振蕩電路，振蕩電流，電磁振蕩現(xiàn)象等．這部分知識，基本概念很抽象，研究對象多是看不見摸不著的電磁場及其運(yùn)動，理解起來也較為困難，所以做好演示實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵，再輔以類比推理和生動的比喻、描述，能增強(qiáng)可接受性．2．LC回路產(chǎn)生電磁振蕩是本章本單元的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)．電磁振蕩產(chǎn)生的物理過程較為抽象，所以重點(diǎn)應(yīng)放在電路中電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化上；分析指出何時電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，何時磁場能轉(zhuǎn)化為電場能；何時電場能最大，何時磁場能最大．與之對應(yīng)的也要指出電路里電流何時最大，何時為零．其次還要明確電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的條件是電感線圈的自感電動勢的作用和電容器的充放電作用．為了增強(qiáng)可理解性，此處可借助于單擺或彈簧振子的簡諧運(yùn)動來類比、形容電磁振蕩過程中能量的轉(zhuǎn)化情況．三、教具1．LC振蕩電路演示儀（含晶體管振蕩器）等．2．大屏幕示波器（用于觀察振蕩電流的波形）．3．如有條件，可用計(jì)算機(jī)和彩顯，使用三維動畫軟件，模擬LC電路中的振蕩過程．四、主要教學(xué)過程（一）引入新課無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波．現(xiàn)代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，可以說“電”作為現(xiàn)代文明的標(biāo)志，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經(jīng)中樞，或者叫現(xiàn)代化的代名詞．那么，電磁波是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？就要從電磁振蕩開始學(xué)習(xí)．（二）主要教學(xué)過程設(shè)計(jì)1．電磁振蕩．（1）觀察演示實(shí)驗(yàn)．簡介儀器：電磁振蕩示教板，電感L、電容C；另附晶體管振蕩器，市售40V干電池（可延長電流表指針往復(fù)擺動時間，達(dá)十幾次以上）．連接成如圖1所示電路．演示操作：先用40V電源（用6V電源也可）給電容C充電，若將開關(guān)S撥到a端．提出問題：將會發(fā)生什么現(xiàn)象？它說明了什么？引導(dǎo)啟發(fā)同學(xué)邊看邊想，電流表G指針為什么擺動？往復(fù)擺動說明通過G的電流有什么特點(diǎn)？在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出幾個概念：像這樣產(chǎn)生的大小和方向交替變化的電流叫做振蕩電流，能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，上面的LC回路叫LC振蕩電路．上述實(shí)驗(yàn)中，為什么電流表G指針往復(fù)擺動的幅度越來越?。咳绻鸏C回路中無電阻，也沒有其它形式的能量損失，則電流表的指針將一直擺動下去，可是實(shí)際中總有能量損失，要維持LC回路中一直有振蕩電流，可借助于一種晶體管振蕩器，不斷地補(bǔ)充能量．然后接上振蕩器，再觀察現(xiàn)象：最后，再將振蕩電流信號取出，接在示波器上觀察波形后，指出振蕩電流是一種什么性質(zhì)的電流？有何特點(diǎn)？它是怎樣產(chǎn)生的？總結(jié)指出，振蕩電流實(shí)質(zhì)上就是前邊學(xué)過的交流電，它也按正弦規(guī)律變化．下面研究它的產(chǎn)生過程．（2）電磁振蕩的產(chǎn)生過程（可結(jié)合畫圖或投影幻燈，啟發(fā)思考進(jìn)行分析講解）．①給電容C充電—如圖2所示，電容器中儲存一定的電場能（E電）．②電容C放電——如圖3所示，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能：C上帶電量、電場能（電壓）逐漸減小（降低），電路中的電流、磁場能則逐漸增大，請同學(xué)們想一下這樣轉(zhuǎn)化的條件是什么？為什么是“逐漸”的？隨后指出這是由于電容器C的放電作用（兩極板上正、負(fù)電荷的吸引作用）和電感L中電流變化時產(chǎn)生的自感電動勢的“阻礙”作用所至．當(dāng)C放電完了時，如圖4所示（電場能為零，QC=0，UC=0），磁場能達(dá)到最大（與之對應(yīng)的振蕩電流也達(dá)到最大Im）．③反向充電過程，如圖5所示，是磁場能轉(zhuǎn)化為電場能的過程，C放電完了時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷不能立即停止運(yùn)動，仍保持原方向流動，經(jīng)C反向充電，同理則有i減小，E磁減小，而E電增大（QC，UC也隨之增大）．直到E磁（i）減為零，E電（QC，UC）增為最大，如圖6所示．④電容C再次反向放電過程，——如圖7所示，同理可知E電（QC，UC）減小，直到為零，E磁（i）增大，直到最大（Im）如圖8所示．如此下去，回路中就產(chǎn)生了振蕩電流．歸納總結(jié)指出：像上述情況，電路中的電場能和磁場能（與之對應(yīng)的電荷Q和電流i）做周期性交替變化的現(xiàn)象叫做電磁振蕩現(xiàn)象，微觀實(shí)質(zhì)是導(dǎo)線中的電子在其平衡位置附近做簡諧運(yùn)動．2．無阻尼振蕩和阻尼振蕩．（1）振蕩電路中，若沒有能量損耗，則振蕩電流的振幅（Im）將不變，如圖9所示，叫做無阻尼振蕩（或等幅振蕩）．（2）阻尼振蕩．任何振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流i的振幅逐漸減小，如圖10所示，這叫做阻尼振蕩（或叫減幅振蕩）．請同學(xué)們想一下：電路損耗的能量哪里去了？如果用振蕩器周期性地給振蕩電路補(bǔ)充能量，就可以保持等幅振蕩，這類似于受迫振動．3．復(fù)習(xí)鞏固（視實(shí)際情況，可選一種或二種）用示波器觀察上述兩種電磁振蕩中振蕩電流的波形；用計(jì)算機(jī)和三維動畫軟件模擬電磁振蕩的產(chǎn)生過程．（三）課堂小結(jié)（視實(shí)際情況可適當(dāng)刪減）1．電磁振蕩抽象，過程復(fù)雜，難以理解，要抓住問題的本質(zhì)、關(guān)鍵，即電場能和磁場能交替轉(zhuǎn)化．為便于接受，可借助于以前學(xué)過的簡諧運(yùn)動和電磁感應(yīng)的相關(guān)知識，類比分析加深對新知識的準(zhǔn)確理解，LC振蕩電路中的電磁振蕩的過程等，可以形象地用彈簧振子或單擺做簡諧運(yùn)動的相似性類比．它們的對應(yīng)關(guān)系和相應(yīng)的意義簡述如下，如圖11所示：圖112．同學(xué)容易產(chǎn)生誤解的地方是：電容C兩極板帶等量異種電荷，當(dāng)它放電時正、負(fù)電荷正好中和，就沒有電荷在電路里往復(fù)運(yùn)動了，哪里還有振蕩電流！對于這類問題除強(qiáng)調(diào)能量的轉(zhuǎn)化和C、L的作用外，還應(yīng)從電磁感應(yīng)的知識，采用圖12略加分析：當(dāng)電容C中儲存電場能最大時（帶電量、場強(qiáng)值最大、電壓最高），電路中電流為零，磁場能為零；隨著電容C逐漸放電，電場能E電（帶電量Q，電壓U）逐漸減小，而磁場能E磁（電流i）將逐漸增大……五、課后反思1．電磁振蕩及相關(guān)的物理過程和物理狀態(tài)抽象、復(fù)雜難以理解，教學(xué)中一定要做好演示實(shí)驗(yàn)．電感L、電容C盡可能選擇數(shù)值較大的．充電電源有條件的可用市場售45V的充電電池，這樣可使電流表指針往復(fù)擺動十幾次以上．2．利用示波器觀察振蕩電流的波形，可極大地提高學(xué)生對振蕩電流實(shí)質(zhì)的認(rèn)識——看到了“事實(shí)”！若能用計(jì)算機(jī)模擬振蕩過程中電場能（C中電場線或電荷）與磁場能（L中的磁感線或電流i）的相互轉(zhuǎn)化過程，不但能激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，同時對于同學(xué)加深對電磁振蕩的理解，形成正確的物理概念，建立正確的物理圖景是大有益處的．3．此外，充分使用簡練而重點(diǎn)突出的板圖，可起到將難點(diǎn)分散，便于理解和接受的教學(xué)效果．4．有些畫圖可制成投影幻燈片或掛圖以便節(jié)省時間．邊講邊畫圖效果更好．教學(xué)案例課題：電磁波的發(fā)射和接收（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：劉超單位：東平高級中學(xué)§14.3電磁波的發(fā)射和接收教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1．了解無線電波的波長范圍。2．了解無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制的簡單概念。3．了解調(diào)諧、檢波及無線電波接收的基本原理。（二）過程與方法通過觀察總結(jié)了解無線電波的基本應(yīng)用，了解現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用方法，學(xué)會基本原理。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過對無線電波應(yīng)用原理的基本認(rèn)識感悟科學(xué)技術(shù)的價(jià)值和重要性。端正科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀。教學(xué)重點(diǎn)對無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制概念的理解。教學(xué)難點(diǎn)對調(diào)諧的理解，無線電波發(fā)射與接收過程。教學(xué)方法演示推理法和分析類比法教具準(zhǔn)備信號源，示波器，收音機(jī)，錄音機(jī)，調(diào)頻發(fā)射機(jī)，計(jì)算機(jī)多媒體，實(shí)物投影儀等。教學(xué)過程（一）引入新課師：在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對我們來說越來越重要，無論是廣播、電視還是無線電通信以及航空、航天中的自動控制和通信聯(lián)系，都離不開電磁波．在無線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無線電波，那么無線電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)電磁波的發(fā)射和接收。（二）進(jìn)行新課1．無線電波的發(fā)射師：請同學(xué)們討論，在普通LC振蕩電路中能否有效地發(fā)射電磁波？學(xué)生討論。生：在普通LC振蕩電路中，電場主要集中在電容器的極板之間，磁場主要集中在線圈內(nèi)部。在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化主要是在電路內(nèi)部完成的，輻射出去的能量很少。不能有效地發(fā)射電磁波師：有效地發(fā)射電磁波的條件是什么？學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。師生總結(jié)：要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路要滿足如下條件：（1）要有足夠高的振蕩頻率。（2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場的能量傳播出去。引導(dǎo)學(xué)生討論：如何改造普通的LC振蕩電路，才能使它能夠有效地發(fā)射電磁波？師生一起討論后，引出開放電路的概念。將閉合電路變成開放電路就可以有效地把電磁波發(fā)射出去。如圖所示，是由閉合電路變成開放電路的示意圖。師：無線電波是由開放電路發(fā)射出去的。L1LL1L2振蕩器電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過L2與L1的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射．師：發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。例如無線電報(bào)傳遞的是電碼符號，無線電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號而改變。電磁波是怎樣傳遞這些信號的呢？講解：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，如果把這種電信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號一起發(fā)射出去。把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制。進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。要傳遞的電信號叫做調(diào)制信號。使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)幅（AM）。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)頻（FM）。右圖是調(diào)幅裝置的示意圖．接在振蕩器和線圈之間的話筒就是一個最簡單的調(diào)制器，由聲源發(fā)出的聲音振動使話筒里的碳粒發(fā)生時松時緊的變化，它的電阻也發(fā)生時大時小的變化。所以，雖然振蕩器產(chǎn)生的是高頻等幅振蕩電流，但是線圈通過的卻是隨聲音而改變的高頻調(diào)幅電流．由于線圈的互感作用，從開放電路中發(fā)射的也是這種高頻調(diào)幅電流。這種電磁波叫調(diào)幅波。（用示波器觀察調(diào)幅波形）2．無線電波的接收師：處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)作中感應(yīng)電流的頻率與激起它的電磁波頻率相同，因此，利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波，這樣的導(dǎo)體就是接收天線。在無線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。講解：世界上有許許多多的無線電臺、電視臺以及各種無線電通訊設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強(qiáng)弱不等地彌漫在我們周圍。如果不加選擇地把它們都接收下來，那必然是信號一片混亂，分辨不清，達(dá)不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來，通常叫做選臺。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)。在無線電技術(shù)里，是利用電諧振來達(dá)到這個目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械振動中的共振。（用示波器觀察電諧振波形）師：接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。如圖是收音機(jī)的調(diào)諧電路。調(diào)節(jié)可變電容器的電容來改變調(diào)諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流，這樣就選出了這個電臺。（演示調(diào)諧過程）講解：收音機(jī)接收的經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流（對應(yīng)圖講解），這種電流通過收音機(jī)的耳機(jī)或揚(yáng)聲器，并不能使它們振動而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個半周期電流的作用是使振動片向某個方向運(yùn)動，下一個半周期電流就以幾乎同樣大的作用使振動片向反方向運(yùn)動．高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動片的慣性相當(dāng)大，所以在振動片還沒有來得及在電流的作用下向某個方向運(yùn)動的時候，就立刻有一個幾乎同樣大的作用要使它向反方向運(yùn)動，結(jié)果振動片實(shí)際上不發(fā)生振動．要聽到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號，使揚(yáng)聲器(或耳機(jī))中的動片隨聲音信號振動。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號過程，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同，檢波的方法也不同。檢波之后的信號再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到或看到了。下面介紹收音機(jī)中對調(diào)幅波的檢波。右圖是晶體二極管的檢波電路，是利用晶體二極管的單向?qū)щ娦詠磉M(jìn)行檢波的。調(diào)諧電路中產(chǎn)生的是經(jīng)過調(diào)幅的高頻振蕩電流，L1和L2繞在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上產(chǎn)生的是高頻交變電壓．由于二極管的單向?qū)щ娦裕ㄟ^它的是單向脈動電流，這個單向脈動電流既有高頻成分，又有低頻的聲音信號，高頻成分基本從電容器C（復(fù)習(xí)旁路電容器）通過，剩下的音頻電流通過耳機(jī)發(fā)聲。（用示波器觀察檢波過程）實(shí)際上就是一個晶體二極管收音機(jī)的電路圖．這種收音機(jī)聲音很小，只能用開機(jī)收聽本地電臺．為了提高收音機(jī)的接收性能，需要用放大器把微弱的信號放大．圖示是加有放大器的收音機(jī)方框圖．由天線和調(diào)諧電路接收到的高頻調(diào)幅電流，先通過放大器進(jìn)行高頻放大，然后進(jìn)行檢波和低頻放大，放大后的音頻電流輸送到喇叭，使它們發(fā)出聲音。下面我們通過調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式，來看看無線電波發(fā)射和接收的全過程。（1）調(diào)幅發(fā)射和接收。（實(shí)驗(yàn)演示）（2）調(diào)頻發(fā)射和接收。（實(shí)驗(yàn)演示）比喻：高頻電流→火車音頻電流→貨物調(diào)制→發(fā)射→傳播→調(diào)諧→解調(diào)裝貨→出站→運(yùn)行→進(jìn)站→卸貨師：我們再來看一下無線電波的分段。（投影）波段波長頻率傳播方式主要用途長波30000m~3000m10kHz~100kHz地波超遠(yuǎn)程無線通訊和導(dǎo)航中波3000m~200m100kHz~1500kHz地波和天波調(diào)幅無線電廣播、電報(bào)、通信中短波200m~50m1500kHz~6000kHz短波50m~10m6MHz~30MHz天波微波米波10m~30MHz~300MHz近似直線傳播調(diào)頻無線電廣播、電視、導(dǎo)航分米波1m~0.1m300MHz~3000MHz直線傳播電視、雷達(dá)、導(dǎo)航厘米波10cm~1cm3000MHz~30000MHz毫米波10mm~1mm30000MHz~300000MHz（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容1．電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射條件。2．開放電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。3．電磁波的發(fā)射過程和接收過程作業(yè)完成P86“問題與練習(xí)”中的題目。閱讀P85科學(xué)足跡”。預(yù)習(xí)下一節(jié)：電磁波與信息化社會。附：鞏固訓(xùn)練1．電磁波的調(diào)制有哪兩種方式？2．什么叫電諧振？3．調(diào)諧過程中，若接收同一波段內(nèi)的不同信號，通常是改變電路中哪個元件的值？4．發(fā)射電磁波為什么要用開放電路？5．接收電磁波信號時，為什么要調(diào)諧？6．調(diào)諧電路中可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率電臺發(fā)出的電信號，要收到該電臺的信號，應(yīng)該怎么辦？A．增加調(diào)諧電路線圈的匝數(shù) B．加大電源電壓C．減少調(diào)諧電路線圈的匝數(shù) D．減小電源電壓參考答案：1．電磁波的調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。2．當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫電諧振。3．調(diào)諧過程中，通常是改變調(diào)諧電路中電容器的電容。4．振蕩電路要有效地向外發(fā)射電磁波必須具備兩個條件：（1）有足夠高的振蕩頻率.（2）振蕩電路的電場和磁場要盡量分散到大的空間，只有開放電路才能滿足這兩個條件，因此，發(fā)射電磁波要使用開放電路。5．在空間里有大量的不同頻率的電磁波傳播.要接收到其中某一頻率的信號，必須使這一信號在接收電路中引起電諧振，因此必須進(jìn)行調(diào)諧。6．C教學(xué)案例課題：電磁波與信息化社會（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：楊占奇單位：東平高級中學(xué)§14.4電磁波與信息化社會★新課標(biāo)要求（一）知識與技能1．了解幾種傳感器的應(yīng)用特點(diǎn)。2．了解信息傳遞的主要途徑――通過電磁波傳輸。3．了解信息的處理和數(shù)字通信，信息記錄等。4．了解數(shù)字電視和因特網(wǎng)特點(diǎn)。（二）過程與方法感悟信息時代對人們的生產(chǎn)生活及研究帶來的影響。了解信息的記錄及相關(guān)應(yīng)用。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和愛國主義精神?！锝虒W(xué)重點(diǎn)電視機(jī)呈現(xiàn)原理，雷達(dá)定位原理。★教學(xué)難點(diǎn)圖形與電信號的轉(zhuǎn)化原理。★教學(xué)方法教師引導(dǎo)，學(xué)生閱讀討論★教學(xué)用具：投影儀，幻燈片。★教學(xué)過程（一）引入新課上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電磁波的發(fā)射和接收過程，為了有效地發(fā)射電磁波，需要將閉合電路變成開放電路，然后將調(diào)制后的電磁波發(fā)射出去，在接收電路中通過調(diào)諧和解調(diào)，就可以得到我們所需要的信號了。人類認(rèn)識電磁波到現(xiàn)在只不過一百多年的時間，但電磁波在科學(xué)技術(shù)上已經(jīng)得到十分廣泛的應(yīng)用，本節(jié)介紹無線電波的現(xiàn)代應(yīng)用。（二）進(jìn)行新課1．電磁波與信息的傳遞師：請同學(xué)們閱讀教材92頁有關(guān)內(nèi)容，談一談在人類文明發(fā)展史上，信息的傳遞經(jīng)歷了怎樣的過程。學(xué)生閱讀、討論。生：語言的出現(xiàn)，文字的創(chuàng)造，紙和印刷術(shù)的發(fā)明，電磁波的發(fā)現(xiàn)。師：電磁波的傳輸有何特點(diǎn)？生：可以通過電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可以無線傳輸。電磁波的頻率越高，相同時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘吭酱蟆?．電視教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生通過看書，討論并回答問題（培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力）（1）在電視的發(fā)射端需要什么儀器？（2）電子槍的掃描路線是怎樣的？（3）在電視的接收端需要什么儀器？各起什么作用？（4）你能說說調(diào)諧、檢波的基本工作原理嗎？（5）顯像管里的電子槍發(fā)射電子束的強(qiáng)弱受什么控制？它掃描的方式和步調(diào)與什么相同？（6）攝像機(jī)在一秒鐘內(nèi)傳送多少張畫面？為什么在電視里我們看到的景象是連續(xù)的？（7）你能說說伴音信號經(jīng)過怎樣的處理后被送到揚(yáng)聲器的嗎？學(xué)生閱讀課文后分組討論，回答上述問題。教師投影幻燈片做總結(jié)。出示電視信號的形成、發(fā)射和接收示意圖投影片。電腦演示電子槍的掃描過程通過閱讀課本，觀看演示，師生共同得出結(jié)論：（1）電視信號的發(fā)射在電視發(fā)射端，攝像鏡頭將被攝物體的像成在攝像管的屏上。電子槍發(fā)出的電子束按一定規(guī)律偏轉(zhuǎn)，對屏上的圖像進(jìn)行逐行掃描。通過光電轉(zhuǎn)換器件把一幅圖像按照各個部分的明暗情況，逐點(diǎn)地變?yōu)閺?qiáng)弱不同的電流，完成光電轉(zhuǎn)換，就形成圖像信號，圖像信號和音頻信號通過發(fā)射機(jī)的天線發(fā)射出去。（2）電視信號的接收電視接收機(jī)的天線接收到電磁波后，將視頻信號與音頻信號分開。視頻信號通過顯像管中的電子槍發(fā)射的受視頻信號控制的電子束對熒光屏的掃描，將視頻信號即電視信號轉(zhuǎn)換為圖像。音頻信號通過揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換成聲音。（3）攝像機(jī)與電視接收機(jī)中電子束掃描速率的關(guān)系兩種電器中電子束掃描的速率都相等。3．雷達(dá)閱讀教材，思考問題：（1）雷達(dá)的作用是什么？（2）雷達(dá)用的是哪個波段的無線電波，這段電波的性能是什么？（3）雷達(dá)天線的作用是什么？（4）雷達(dá)根據(jù)什么確定障礙物的位置（包括距離和方向）？（5）怎樣從熒光屏上讀出障礙物的距離？（6）雷達(dá)有何應(yīng)用？學(xué)生閱讀課文后分組討論，回答上述問題。教師投影幻燈片做總結(jié)。雷達(dá)是利用無線電波中的微波能直線傳播，且能被物體反射的特點(diǎn)，通過測定微波從發(fā)射到反射回來的時間來確定目標(biāo)的距離，并結(jié)合微波的方向和仰角來確定目標(biāo)的位置的。4．移動電話學(xué)生閱讀教材，討論、交流移動電話在現(xiàn)代生活中的重要作用。5．因特網(wǎng)學(xué)生閱讀教材，討論、交流因特網(wǎng)在現(xiàn)代生活中的重要作用。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容電視和雷達(dá)的工作原理。了解了移動電話、因特網(wǎng)在現(xiàn)代生活中的重要作用?，F(xiàn)代通信已經(jīng)將地球變成了名符其實(shí)的“地球村”。希望同學(xué)們好好學(xué)習(xí)，努力掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，為全人類的共同發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。教學(xué)案例課題：電磁波譜（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：張冬梅單位：東平高級中學(xué)§14.5電磁波譜★新課標(biāo)要求（一）知識與技能1．通過實(shí)例認(rèn)識電磁波譜。2．了解電磁波譜中各波段主要特性和在科技、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展中的主要應(yīng)用。3．知道電磁波具有能量，是一種物質(zhì)。4．了解太陽輻射能量的分布狀況。（二）過程與方法通過查閱與電磁波譜中各種頻段波的應(yīng)用相關(guān)的資料，培養(yǎng)學(xué)生收集信息，加工處理信息的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會電磁波的應(yīng)用對現(xiàn)代社會的影響，明確不同的電磁波具有的不同用途和危害，感悟現(xiàn)代科技的正反兩個方面，培養(yǎng)辯證唯物的價(jià)值觀?！锝虒W(xué)重點(diǎn)紅外線、紫外線、X射線、γ射線的特點(diǎn)及應(yīng)用?！锝虒W(xué)難點(diǎn)電磁波的能量?！锝虒W(xué)方法教師引導(dǎo)，學(xué)生閱讀討論★教學(xué)過程（一）引入新課師：通過前面的學(xué)習(xí)我們對電磁波有了一定的了解，電磁波時時刻刻都在影響著人們的生活。收聽廣播要用無線電波，眼睛感知的是光波，醫(yī)院里透視要用x射線。。。。。。這些全都屬于電磁波的大家庭，可見電磁波的范圍多么廣啊!這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)電磁波譜中各種電磁波的特點(diǎn)和主要作用。（二）進(jìn)行新課1．電磁波譜電磁波的范圍很廣。我們通常所說的，無線電波、光波各種射線，如紅外線、紫外線、X射線、γ射線等，都是電磁波。我們把各種電磁波按照波長或頻率大小的順序排列成譜，就叫電磁波譜。師：請同學(xué)說出電磁波家族中，主要有哪些種類？波長最長的是什么？波長最短的是什么？生：電磁波家族有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。波長最長的是無線電波中的長波。波長最短的是γ射線。師：仔細(xì)觀察圖片可以看到，科學(xué)家們已經(jīng)在很大的波長范圍內(nèi)觀察了電磁波。波長從長到短排列，頻率則從低到高，并列出了具有這些頻率的典型波源，頻率不同，他它們的特點(diǎn)也就不同，下面我們依次認(rèn)識這些電磁波的特點(diǎn)和應(yīng)用。2．無線電波教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生通過看書，討論并回答問題（培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力）（1）無線電波的波長范圍？（2）無線電波有哪些主要應(yīng)用？師：無線電波包括長波、中波、短波、微波。廣播通訊等應(yīng)用在上節(jié)已經(jīng)了解了。另外，微波爐中的微波能夠使食物的分子劇烈震動，使物體內(nèi)能增加，溫度升高。課下閱讀有關(guān)材料。3．紅外線閱讀教材，回答問題：（1）紅外線的波長介于哪兩種電磁波之間？（2）什么物體會發(fā)紅外線？（3）紅外線的主要特點(diǎn)是什么？（4）紅外線的主要應(yīng)用有哪些？師：1800年英國物理學(xué)家赫謝耳用靈敏溫度計(jì)研究光譜各色光的作用時，把溫度計(jì)移至紅光區(qū)域外側(cè)，發(fā)現(xiàn)溫度更高，說明這里存在一種不可見射線，后來叫紅外線。雖然你看不見紅外線，但你能感覺到它。由于它是由熱運(yùn)動產(chǎn)生的，它的頻率適合于擾動分子使之進(jìn)入熱運(yùn)動。因此，它能使受其照射的物體變熱。當(dāng)你感受到火爐的溫暖時，你的皮膚就是紅外線t探測器。4．可見光閱讀教材，回答問題：（1）可見光的波長范圍？（2）可見光包括哪幾種顏色的光？（3）天空為什么看起來是藍(lán)色的？傍晚的陽光為什么比較紅？師：光波進(jìn)入眼睛瞳孔照在后面的視網(wǎng)膜上，視網(wǎng)膜上覆蓋著光敏細(xì)胞，其作用好像是接收電磁波的微小天線。有些細(xì)胞對不同的波長響應(yīng)不同，大腦把這些解釋成不同的顏色。5．紫外線閱讀教材，回答問題：（1）紫外線的波長范圍？（2）紫外線有什么特點(diǎn)？（3）紫外線有哪些應(yīng)用？師：1801年德國物理學(xué)家利特發(fā)現(xiàn)，在紫外區(qū)放置的照相底片感光，熒光物質(zhì)發(fā)光。紫外線的產(chǎn)生方式與可見光相同，是原子外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生。紫外線有較高的能量。紫外輻射的頻率適合于使許多生物分子發(fā)生振動，因此它容易被生物吸收。6．X射線和γ射線閱讀教材，回答問題：（1）這兩種射線的波長有何特點(diǎn)？（2）X射線和γ射線有什么特點(diǎn)？（3）X射線和γ射線有哪些主要用？師：1895年德國物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線的性質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)陰極射線射到玻璃壁、管壁上，管壁會發(fā)出一種看不見射線，叫X射線。X射線具有很高的能量。γ射線具有更高的能量，用于治療某些癌癥及探測金屬缺陷。當(dāng)然對人體進(jìn)行醫(yī)療檢查常用的“CT”以及“胸透”，都不允許用極高能量的射線，以免對人體造成危害，同時又要求能夠深入人體進(jìn)行探測，X射線恰恰具備這個優(yōu)點(diǎn)。7．電磁波的能量閱讀教材，回答問題：（1）哪些證據(jù)能夠說明電磁波具有能量？（2）怎樣理解電磁波是一種物質(zhì)？師：具有能量是物質(zhì)的一個基本屬性，在學(xué)習(xí)電場和磁場時曾經(jīng)遇到過，正因?yàn)殡妶龊痛艌鼍哂心芰?，所以說電場和磁場都是物質(zhì)。電磁波具有能量因此說明電磁波也是一種物質(zhì)。電磁波具有能量，可以從使用微波、無線電波、可見光的儀器設(shè)備去感知。日常生活中也有體驗(yàn)，比如微波爐、收音機(jī)、電視機(jī)、白熾燈、陽光等。8．太陽輻射閱讀教材，回答問題：（1）從太陽輻射出來的電磁波有哪些種類？（2）太陽輻射的能量主要集中在哪些區(qū)域？在哪一個波段附近能量最強(qiáng)？師：太陽發(fā)射出每個波段的電磁波。大部分太陽輻射是可見光、紅外線和紫外線。當(dāng)你坐在陽光下，你的然眼睛感受到可見光，而你的皮膚則感受到太陽紅外線的溫暖。同時也感受到紫外線，但這要稍晚造成皮膚傷害的時候你才能覺察到。太陽輻射在綠光附近達(dá)到最大值，并在整個可見區(qū)都很高。太陽能大部分集中在我們的眼睛能感受到的區(qū)域內(nèi)。我們多么幸運(yùn)！是巧合還是生物進(jìn)化的結(jié)果？（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評本節(jié)課學(xué)習(xí)電磁波譜的構(gòu)成，了解了各種電磁波的特點(diǎn)和主要應(yīng)用。所有這些波都基本上都是同一種現(xiàn)象，也就是由振動的帶電體產(chǎn)生的一種電磁場擾動，而這些擾動以電磁波的形式按光速通過電磁場向外傳播；所有這些波都能被其他帶電體接收，當(dāng)電磁波經(jīng)過這些帶電體時，電磁波會使這些帶電體運(yùn)動；所有電磁波都能通過真空傳播。所有這些波都都攜帶能量。它們的能量于頻率有關(guān)，頻率越高，能量越大。從以上的學(xué)習(xí)電磁波譜可以看出隨著頻率的增加能量增大，穿透本領(lǐng)逐漸增大。但隨著頻率增大，波長減小，因此衍射現(xiàn)象也越不明顯。如收音機(jī)收到的長波可以繞過千山萬水，而光波就不能。在可見光中不同色光也有區(qū)別，紅光波長最長容易繞過云霧，因此信號燈常用紅色。這些波的產(chǎn)生機(jī)理有所不同，無線電波是由自由電子的振動產(chǎn)生；紅外線、可見光、紫外線是由原子的外層電子受激發(fā)產(chǎn)生；X射線由原子的內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生；γ射線是由原子核受激發(fā)產(chǎn)生。★課余作業(yè)1．完成P96“問題與練習(xí)”中的題目。2．閱讀P95“科學(xué)漫步”。教學(xué)案例課題：相對論的誕生（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：陳士民單位：東平高級中學(xué)§15-1相對論的誕生◆教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能：（1）了解相對論誕生的歷史背景，知道麥克耳孫一莫雷實(shí)驗(yàn)（2）了解經(jīng)典的相對性原理（3）知道相對性原理與電磁規(guī)律之間的矛盾（4）知道狹義相對論的兩個基本假設(shè)二、過程與方法：（1）了解對經(jīng)典物理學(xué)內(nèi)部矛盾的探索過程（2）理解愛因斯坦建立相對論的科學(xué)探究思想和邏輯推理方法三、情感態(tài)度價(jià)值觀：明確物理理論的發(fā)展的基礎(chǔ)——實(shí)驗(yàn)◆教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)狹義相對論的兩點(diǎn)假設(shè)◆教學(xué)方法閱讀、、討論、總結(jié)◆教學(xué)手段多媒體課件◆教學(xué)活動介紹相對論誕生的歷史背景:一、經(jīng)典的相對性原理坐標(biāo)系選擇的不同，物體的運(yùn)動模型不一樣：學(xué)生討論：以兩個平拋的物體為例1、以地面為參考系，則物體的運(yùn)動方程及受力如何？2、以地面上靜止的物體為參考系，則物體的運(yùn)動方程及受力如何？3、以地面上勻速運(yùn)動的物體為參考系，則物體的運(yùn)動方程及受力如何？4、以參與平拋運(yùn)動的物體為參考系，則另一物體的運(yùn)動方程及受力如何？5、《關(guān)于兩種世界體系的對話》：“把你和朋友關(guān)在一條大船下的主艙里，讓你們帶著幾只蒼蠅、蝴蝶和其他小飛蟲，艙內(nèi)放一只大水碗，其中有幾條魚，然后掛上一個水瓶，讓水一滴一滴地滴到下面的一個寬口罐里，船停著不動時，你留神觀察，小蟲都以等速向艙內(nèi)各方向飛行；魚向各個方向隨便游動；水滴滴進(jìn)下面的罐中，你把任何東西扔給你的朋友時，只要距離相等，向這一方向不必比另一方向施更多的力。當(dāng)船以任何速度前進(jìn)，只要是勻速的，你將發(fā)現(xiàn)，上述觀察的現(xiàn)象依舊，你無法用任何現(xiàn)象判定船是運(yùn)動還是不動……”結(jié)論：1、力學(xué)規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的。2、還可以表述為：在任何慣性參考系中無法用任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參考系相當(dāng)于另一個參考系是靜止的還是做勻速直線運(yùn)動，即任何慣性參考系都是平權(quán)的。二、相對性原理與電磁規(guī)律之間的矛盾麥克斯韋電磁理論的困難：光是電磁波；由于真空介電常數(shù)和磁導(dǎo)率是與參考系無關(guān)的常量，因此c也應(yīng)是與參考系無關(guān)。這就是說在任何參考系中測得的光在真空中的速度都應(yīng)該是同一數(shù)值。但是，根據(jù)相對性原理，若以c表示某一參考系K中測得的真空中光的速度，c′為以u運(yùn)動的K′系中測得的光在真空中的速度，根據(jù)伽利略變換，就應(yīng)有：c′=c—u實(shí)驗(yàn)：演示1887年的麥克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)矛盾激發(fā)：“在不同的慣性系中光速不同”——“任何參考系中光速度都應(yīng)該是同一數(shù)值”，說明相對性原理涉及到接近光速的高速領(lǐng)域產(chǎn)生了明顯的困難。當(dāng)時人們?yōu)榱私鉀Q這個困難，提出了三種可能：（1）麥克斯韋電磁理論有錯，正確的電磁方程組應(yīng)滿足伽利略不變性。（2）牛頓力學(xué)與麥克斯韋電磁理論都對，但麥克斯韋電磁理論只在某一特殊的慣性系成立。（3）牛頓力學(xué)與伽利略變換不對，應(yīng)存在某種變換，麥克斯韋電磁理論在這種新的變換下具有不變性。這意味著經(jīng)典牛頓力學(xué)要作修改，修改后的力學(xué)方程在新的變換下具有不變性。三、狹義相對論的兩個基本假設(shè)狹義相對論的兩個基本原理：①愛因斯坦相對性原理———切物理定律，在不同的慣性系中是相同的②光速不變原理——光在真空中的傳播速度在不同的慣性系中測得的數(shù)值都是相同的，與光源、觀察者是否相對運(yùn)動無關(guān)對2個基本原理的正確理解：①自然規(guī)律不僅包括力學(xué)規(guī)律，還包括電磁學(xué)規(guī)律等其他所有的物理學(xué)規(guī)律；②強(qiáng)調(diào)真空中的光速光速不變指大小既不依賴于光源或觀察者的運(yùn)動，也不依賴于光的傳播方向③幾十年來科學(xué)家采用各種先進(jìn)的物理技術(shù)測量光速，結(jié)果都不違背光速不變原理。四、小結(jié)：略五、練習(xí)1、課本P1071、2、3◆板書設(shè)計(jì)§15-1相對論的誕生一、經(jīng)典的相對性原理力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的二、電磁理論與伽利略的相對性三、狹義相對論的兩點(diǎn)假設(shè)（1）狹義相對性原理一切物理規(guī)律在慣性系中都是相同的（2）光速不變光在真空中的向各個方向的速度都相同，即光的速度與光源、觀察者的運(yùn)動情況無關(guān)。教學(xué)案例課題：時間和空間的相對性（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：鐘存鋒單位：東平高級中學(xué)§15-2時間和空間的相對性教學(xué)目標(biāo):（一）知識與技能1．知道狹義相對論關(guān)于時空相對性的只要結(jié)論2．了解景點(diǎn)時空觀與相對論的時空觀的主要區(qū)別，體會相對論時空觀的建立對人類認(rèn)識世界的影響。3．通過實(shí)例，了解事件和空間的相對性，體會相對論時空觀與低速世界清凈的差異。（二）過程與方法1．理解同時相對性的推演過程2．理解從“同時相對性”出發(fā)得出“運(yùn)動長度和時間間隔的相對性”的過程（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．體會相對論嶄新的時空觀，體會相對論的建立對人類認(rèn)識世界的影響。2．辯證地看待經(jīng)典物理理論教學(xué)重點(diǎn)：以愛因斯坦狹義相對論的兩個原理為基礎(chǔ)，通過對一些簡單現(xiàn)象的分析和邏輯推論，得到一些列驚人的結(jié)論，所有推論都會與事實(shí)相符。教學(xué)難點(diǎn):同時的相對性是本節(jié)的難點(diǎn)。教學(xué)方法:講授為主，師生互動。教學(xué)過程:（一）引入新課雙生子佯謬：狹義相對論中關(guān)于時間延緩的一個似是而非的疑難。按照狹義相對論，運(yùn)動的時鐘走得較慢是時間的性質(zhì)，一切與時間有關(guān)的過程都因運(yùn)動而變慢，變慢的效應(yīng)是相對的。于是有人設(shè)想一次假想的宇宙航行，雙生子甲乘高速飛船到遠(yuǎn)方宇宙空間去旅行，雙生子乙則留在地球上，經(jīng)過若干年飛船返回地球。按地球上的乙看來，甲處于運(yùn)動之中，甲的生命過程進(jìn)行得緩慢，則甲比乙年輕；而按飛船上的甲看來，乙是運(yùn)動的，則乙比較年輕。重返相遇的比較，結(jié)果應(yīng)該是唯一的，似乎狹義相對論遇到無法克服的難題。學(xué)習(xí)本節(jié)課后，同學(xué)們就可以初步知道雙生子佯謬是怎么回事。（二）進(jìn)行新課一、“同時”的相對性師：為理解本節(jié)的內(nèi)容，同學(xué)們先掌握兩個基本假設(shè)。知道“同時”的相對性是相對論兩個假設(shè)的直接推論。講解過程中要強(qiáng)調(diào)理解的出發(fā)點(diǎn)必須是兩個假設(shè)，否則無法理解。兩種情景:中點(diǎn)發(fā)光情況1：對于運(yùn)動的火車上同時發(fā)生的兩個事件，對于地面就不是同時的，車上的觀察者認(rèn)為光同時到達(dá)車廂的前后兩壁。站臺上的觀察者認(rèn)為光先到車廂后壁后到前壁。（提醒學(xué)生經(jīng)典理學(xué)理解的重點(diǎn)：運(yùn)動的獨(dú)立性原理。）講解關(guān)鍵：在各個參考系中光速都為c。 情況2：地面上同時發(fā)生的兩個事件，對于運(yùn)動的火車也不是同時的。利用相對運(yùn)動原理，可假設(shè)車靜人動，人和地面相當(dāng)于火車，結(jié)果與前面相似。學(xué)生活動：分析課本上的“思考與討論”（實(shí)行分組教學(xué)，學(xué)生討論為主。）二、長度的相對性（穿插物理學(xué)史，有張有弛，勞逸結(jié)合，培養(yǎng)物理興趣，提高物理素養(yǎng)）（洛侖茲變換是描述狹義相對論空間中各參考系間關(guān)系的變換。它最早由洛侖茲從以太說推出，用以解決經(jīng)典力學(xué)與經(jīng)典電磁學(xué)間的矛盾（即邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果）。后被愛因斯坦用于狹義相對論。另一種產(chǎn)生說法：馬赫和休謨的哲學(xué)對愛因斯坦影響很大。馬赫認(rèn)為時間和空間的量度與物質(zhì)運(yùn)動有關(guān)。時空的觀念是通過經(jīng)驗(yàn)形成的。絕對時空無論依據(jù)什么經(jīng)驗(yàn)也不能把握。休謨更具體的說：空間和廣延不是別的，而是按一定次序分布的可見的對象充滿空間。而時間總是又能夠變化的對象的可覺察的變化而發(fā)現(xiàn)的。1905年愛因斯坦指出，邁克爾遜和莫雷實(shí)驗(yàn)實(shí)際上說明關(guān)于“以太”的整個概念是多余的，光速是不變的。而牛頓的絕對時空觀念是錯誤的。不存在絕對靜止的參照物，時間測量也是隨參照系不同而不同的。他用光速不變和相對性原理提出了洛侖茲變換。創(chuàng)立了狹義相對論。）在學(xué)生理解相對論的物理背景前提下，直接給出結(jié)論，感悟物理學(xué)的美感，即簡潔，對稱，統(tǒng)一。1、要讓學(xué)生知道長度的相對性(動尺縮短)，是“同時”的相對性帶來的一個普遍的時空屬性，它與物體的具體組成和結(jié)構(gòu)無關(guān)，當(dāng)物體運(yùn)動速度越接近光速，這種收縮效應(yīng)就變得越顯著。2、要講清利用嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得到洛倫茲變換的相對論長度收縮公式。（學(xué)生只需要知道）3、要讓學(xué)生理解長度收縮公式的物理意義，必須注意參考系的選擇及參考系的運(yùn)動狀態(tài)。三、時間間隔的相對性教學(xué)時要分析清楚“動鐘變慢”與同時的相對性的聯(lián)系，使學(xué)生知道運(yùn)動的鐘變慢是同時的相對性帶來的時空屬性。①時間間隔的相對性可以通過長度的相對性的一些簡單例子加以說明。②要講清“動鐘變慢”(或時間膨脹)是兩個不同慣性系進(jìn)行時間比較的一種效應(yīng)，不要誤認(rèn)為是時鐘的結(jié)構(gòu)或精度因運(yùn)動而發(fā)生了變化。③教學(xué)中特別指出，運(yùn)動時鐘變慢完全是相對的，由于兩個慣性參考系是平權(quán)的，在它們上面的觀測者都將發(fā)現(xiàn)對方的鐘變慢了。四、時空相對性的驗(yàn)證根據(jù)相對論，時間在運(yùn)動中會進(jìn)行的比較緩慢，也就是說，在空間中高速移動的時鐘，比固定于地面上的時鐘走得慢．早在1941年，科學(xué)家通過對宇宙線的觀測證實(shí)了相對論的結(jié)論，美國科學(xué)家羅西和霍爾在不同高度統(tǒng)計(jì)了宇宙線中μ子的數(shù)量，結(jié)果與相對論預(yù)言完全一致．1971年，科學(xué)家將銫原子鐘放在噴氣式飛機(jī)中作環(huán)球飛行，然后與地面的基準(zhǔn)鐘對照．實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好．這是相對論的第一次宏觀驗(yàn)證．五、相對論的時空觀牛頓物理學(xué)的絕對時空觀：物理學(xué)的空間與時間是絕對分離沒有聯(lián)系的，脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在，與物質(zhì)的運(yùn)動無關(guān)。而相對論認(rèn)為：有物質(zhì)才有時間和空間，空間和時間與物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。人類對于空間、時間更進(jìn)一步的認(rèn)識而形成的新的時空觀，是建立在新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和相關(guān)結(jié)論與傳統(tǒng)觀念不一致的矛盾基礎(chǔ)上，不斷發(fā)展、不斷完善起來的。六、小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容1．“同時”的相對性。2．長度的相對性。3．時間間隔的相對性。七、作業(yè):課本P1063、5題教學(xué)案例課題：狹義相對論的其他結(jié)論（教材：人民教育出版社出版的高二物理選修3-4）撰寫人：張長江單位：東平高級中學(xué)§15.3狹義相對論的其他結(jié)論★新課標(biāo)要求（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，體會物理學(xué)中蘊(yùn)含的簡單與和諧之美（質(zhì)能方程）★教學(xué)重點(diǎn)三個結(jié)論的理解應(yīng)用★教學(xué)難點(diǎn)運(yùn)動速度的相對性變換★教學(xué)方法閱讀、講解、小結(jié)★教學(xué)手段：多媒體課件★教學(xué)過程（一）引入新課在第一節(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：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，u′取負(fù)值.設(shè)疑：請同學(xué)們計(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（2）當(dāng)u′=c，v=c時（3）當(dāng)u′=-c，v=時（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）學(xué)生展示情形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。學(xué)生展示情形2：第二問中u=cu′+v=2c，與上面同學(xué)分析是一致的.學(xué)生展示情形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，不論v如何取值，在什么參考系中觀察，光速都是c.總結(jié)：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，根據(jù)公式u=可知u′v<<c，這時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)量引入：我們先來解一道力學(xué)題。［投影］質(zhì)量m=0.5kg的小球，在F=100N的合力作用下由靜止開始加速，求經(jīng)2×106s學(xué)生展示：據(jù)F=ma可求出a=200m/s2，再據(jù)v2=at求得經(jīng)2×106s時，它的速度為4×108m設(shè)疑1：大家覺得這個結(jié)果可能嗎？學(xué)生回答：不可能，前面我們已經(jīng)看到，物體的速度不能超過光速3×108m設(shè)疑2：問題出在哪里呢？學(xué)生討論得出：可能是物