1、【課 題】 電磁場理論引發(fā)的怪異問題【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驗（2）了解經(jīng)典的相對性原理（伽利略相對性原理）（3）進(jìn)一步認(rèn)識經(jīng)典電磁理論的缺陷（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）理解愛因斯坦對電磁現(xiàn)象的科學(xué)探究思想方法和發(fā)現(xiàn)（三）情感、態(tài)度與價值觀通過對本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，認(rèn)識科學(xué)假設(shè)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)上的重要作用，進(jìn)一步理解邏輯推理的力量?！緦W(xué)情分析】學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了經(jīng)典物理學(xué)的絕大部分基本知識，已經(jīng)習(xí)慣了在經(jīng)典時空觀下思考問題，對教材介紹的實驗理解，已有相關(guān)知識的支持。學(xué)習(xí)的難點(diǎn)在于新問題新結(jié)論的得出，因此教學(xué)中應(yīng)注意把教

2、學(xué)重點(diǎn)放在，邏輯推理的基礎(chǔ)和邏輯推理的過程上?！窘虒W(xué)思路】通過在具體實例中提出問題、揭示矛盾、引發(fā)學(xué)生思考，然后通過相對論假設(shè)進(jìn)行邏輯推理，得出結(jié)論?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、明確狹義相對論的一個重要的理論基礎(chǔ)邁克爾孫-莫雷實驗2、了解愛因斯坦的探究及發(fā)現(xiàn)經(jīng)典物理學(xué)存在問題的癥結(jié)在于運(yùn)動學(xué)的基本概念上。【教學(xué)難點(diǎn)】通過實驗探究和理論分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)典物理學(xué)（從電磁學(xué)入手）存在的問題?！窘虒W(xué)方法】講授法+自主學(xué)習(xí)法【教學(xué)過程】新課引入：19世紀(jì)后半葉，電磁理論已被證實是正確的，并確認(rèn)光是電磁波。由于當(dāng)時人們按照機(jī)械波傳播時需要介質(zhì)，認(rèn)為電磁波和光的傳播也需要要介質(zhì)，而事實表明電磁波和光在真空中也可以傳播。在真

3、空中是借助什么介質(zhì)傳播的呢？傳播電磁波和光的介質(zhì)一時找不到，當(dāng)時人們便接受了亞里士多德的“以太”學(xué)說，認(rèn)為“以太”就是傳播電磁波和光的介質(zhì)。那么光速就應(yīng)該是光相對“以太”的速度。亞里士多德認(rèn)為世界有“土、水、火、氣”四種元素組成，后來又補(bǔ)充了第五種元素“以太”。至于“以太”是什么物質(zhì)，也是人們感到困擾的。科學(xué)發(fā)展至今，我們知道電磁波的傳播本來就不需要介質(zhì)。那么會思考：這“以太”是否存在？一、歷史上一個著名的實驗：邁克爾孫-莫雷實驗1、閱讀教材：經(jīng)典物理中的速度合成公式：P.1032、將經(jīng)典物理中的速度合成公式用于光的傳播問題：按照經(jīng)典物理理論，假定光在“以太”中的傳播速度為c，那么如果觀察者相

4、對以太運(yùn)動的話，觀察者測量的光速將不會是c。如果觀察者順著光的方向運(yùn)動，測量的光速將會比c??；如果觀察者逆著光的方向運(yùn)動，測量的光速將會比c大。3、邁克爾孫-莫雷實驗1886年，邁克爾孫-莫雷實驗就是希望通過干涉現(xiàn)象探尋以太相對地球是如何運(yùn)動的而設(shè)計的一個實驗：如果“以太”相對地面運(yùn)動，那么在干涉儀旋轉(zhuǎn)一周的過程中，將會看到干涉條紋的移動。因為光在不同方向的傳播速度會有所不同。實驗結(jié)果：在水平面上轉(zhuǎn)動干涉儀的過程中，沒有觀察到干涉條紋預(yù)期的移動。這就是說：地球相對以太的速度v實際上等于零，或者說以太不存在；光速c是不變的。此即所謂邁克爾孫-莫雷實驗的“以太漂移的零結(jié)果”。此后的50年中，有11

5、位科學(xué)家發(fā)表了13份精確的實驗數(shù)據(jù)，都得到了“以太漂移的零結(jié)果”這是光速不變和以太不存在的判定性實驗。4、分析論證：光在任何方向上，相對地球的傳播速度都是相同的。據(jù)此科學(xué)家認(rèn)為，要么“以太”本身就不存在，要么“以太”存在但它相對地球是靜止的。但事實表明“以太”本身是不存在的，因為人們在測量太陽光的光速與地面上的光源發(fā)出的光的光速也是相同的，因此否定了后一種假設(shè)。二、經(jīng)典電磁理論的“缺陷”1、伽利略相對性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，即任何慣性參考系都是平權(quán)的（即等價的）。什么是慣性系？什么是非慣性系？ 牛頓運(yùn)動定律能夠成立的參考系叫慣性系，牛頓運(yùn)動定律不成立的參考系稱為非慣性系。通常

6、我們認(rèn)為地球是一個很好的慣性系。根據(jù)慣性系的概念，不難推出，相對于一個慣性系做勻速運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系。如我們坐在勻速運(yùn)動的汽車輪船里，觀察物體的運(yùn)動時，汽車輪船作為參考系都是慣性系。相反，如果我們坐在加速的車廂里，以車廂為參考系觀察路邊的樹木房屋向后方加速運(yùn)動，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，房屋樹木應(yīng)該受到不為零的合外力作用，但事實上沒有，也就是牛頓運(yùn)動定律不成立。這里加速的車廂就是非慣性系。2、伽利略相對性原理：對于力學(xué)規(guī)律來說，一切慣性系都是等價的。3、愛因斯坦認(rèn)為，在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律(包括電磁規(guī)律)都應(yīng)該的是相同的。即對于所有物理規(guī)律，一切慣性系都是等價的。但電磁規(guī)律在不同的慣

7、性系中，卻表現(xiàn)出不同的結(jié)論。正如愛因斯坦對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的思考：如右圖所示，我們知道，當(dāng)磁體相對導(dǎo)體閉合回路運(yùn)動時回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，不管是磁體運(yùn)動還是回路運(yùn)動。但從磁體看，肯定沒有電場；可是從導(dǎo)體回路看卻肯定沒有磁場。因此應(yīng)該從整體上認(rèn)識電場和磁場。同時愛因斯坦認(rèn)為把力學(xué)中的速度公式用于電磁場問題，這也是值得懷疑的。經(jīng)過若干年的探索之后，他才發(fā)現(xiàn)其原因在于運(yùn)動學(xué)一些基本概念的任意性上即我們過去的時空觀存在問題?！菊n堂練習(xí)】1、“以太”存在嗎？你通過學(xué)習(xí)，說明為什么存在或不存在？2、什么是“伽利略相對性原理”？愛因斯坦對它進(jìn)行了推廣，提出了什么看法？3、愛因斯坦經(jīng)過多年探索，發(fā)現(xiàn)經(jīng)典物理學(xué)遇到的不能解決的問題，其原因在哪里？ 答案請同學(xué)在教材后在教材上尋找【課堂小結(jié)】通過學(xué)習(xí)我們知道了： 1、“以太”不存在； 2、光速不會隨參考系而發(fā)生變化，