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| 狭义相对论的基本假设教材分析
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作者： BX
发表时间： 2005-9-15 文章出处： 摘自：《宜高教研网》
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教学要求
( 一 ) 狭义相对论的基本假设的教学要求
1. 理解经典的相对性原理。
2. 理解光的传播与经典的速度合成法则之间的矛盾。
3. 理解狭义相对论的两个基本假设。
4. 理解同时的相对性。
( 二 ) 时间与空间的相对性的教学要求
1. 知道时间间隔的相对性。
2. 知道长度的相对性。
3. 知道时间和空间不是脱离物质而单独存在的。
( 三 ) 狭义相对论的其他三个结论的教学要求
1. 知道相对论的速度叠加公式。
2. 知道相对论质量。
3. 知道爱因斯坦质能方程。
( 四 ) 惯性力、惯性质量、引力质量的教学要求
1. 。理解惯性力的概念，会在非惯性系中用惯性力解决问题。
2. 理解惯性质量和引力质量不可区分。
( 五 ) 广义相对论简介的教学要求
1. 知道广义相对性原理和等效原理。
2. 知道光线在引力场中的弯曲及其验证。
3. 知道时间间隔和杆的长度都和引力场有关，知道它们在天文观测中的验证。
4. 了解欧几里德几何学是有局限性的。
重点难点
本章重点为理解相对论的假设、原理，了解推出的结论及结论的验证，建立正确时空观念。
由于我们平时接触的都是低速运动，许多结论与日常经验反差太大，因此，理解上述内容也正是本章难点。
教材分析
概述这一章介绍高速物体的运动规律和相对论的时空观。这章的教学有两个特点。
第一，我们平时接触的都是低速运动，因此本章很多结论与日常经验不一致，难于接受。这样，教学中一方面要通过严格的逻辑推理使学生认识到结论的正确性，另一方面又要讲清，人的感性认识以直接经验为基础，受到直接经验的局限。
第二，相对论的全面阐述要用到较多的高等数学知识，所以这章许多结论都是直接给出的，许多逻辑推导也是不严格的。这点要向学生说明，以培养学生严密的思维习惯，同时激发学生进一步学习的愿望。
单元划分本章可分为两个单元：
第一单元第一节至第三节，介绍狭义相对论。
第二单元第四节和第五节，介绍广义相对论。
( 一 ) 狭义相对论的基本假设
1. 速度合成法则和同时性的问题在人们的头脑中已经根深蒂固。在教学中，一方面要让学生认识到实验是检验物理知识正确与否的最终标准，另一方面要让学生相信逻辑的力量。
2.“ 事件 ” 的概念是理解同时的相对性的基础，要讲清楚。
3.“ 地面上认为同时的两个事件，对于沿着两个事件发生地的连线运动的观察者来说，更靠前面的那个事件发生在先 ” ，这个结论很有用，最好让学生记住。
( 二 ) 时间和空间的相对性
1. 时间间隔的相对性是由两个基本假设直接导出的，长度的相对性是由同时的相对性导出的。讲解过程中注意逻辑关系。
2. 两个结论的推导都是不严格的，不必在数量关系上多下功夫，重在对于结论的认识。
( 三 ) 狭义相对论的其他三个结论
1. 有了上节基础后，学习相对论的速度叠加公式不会有特别的困难，相对论质量和质能公式也不难理解。要注意通过实例的分析 ( 包括节后练习 ) 认清在哪些情况下要考虑相对论效应，哪些情况下不必考虑。
2. 练习三的前两个习题是正负电子对撞机的理论基础，作完题目之后要帮助学生分析物理意义。
( 四 ) 惯性力惯性质量和引力质量
1. 这一节是为广义相对论作准备的，本身不是相对论的内容。
2. 可以把过去作过的一些力学题目拿来。在非惯性系中重作一遍。
3. 练习四第 (3) 题并不难，但要注意证明过程中引力质量和惯性质量相等这一判断所起的作用。
( 五 ) 广义相对论简介
1. 广义相对论更难理解，学生能有初步认识就可以了，不必追求正确的理解和严格的逻辑关系。这点和前面几节不同。
2. 课本图 25--11 和图 25--14 都是理想实验，讲到这里时可以提一提过去讲到过的理想实验，如有关牛顿第一定律的理想实验。
3. 课本图 25--12 只是一个比喻，不是 “ 空间弯曲 ” 的图示，这点要注意。
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