《时间和空间的旅行》学案。

一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性，教师要准备好教案，这是教师的任务之一。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来，让教师能够快速的解决各种教学问题。关于好的教案要怎么样去写呢？下面是小编为大家整理的“《时间和空间的旅行》学案”，相信能对大家有所帮助。

《时间和空间的旅行》学案
学习要点
1.根据课文理解“空间旅行”“时间旅行”“时间膨胀”等概念，积累有关科学知识；
2.整体把握文章思想内容，抓住关键语句，准确、迅速地筛选、提取有价值的信息，进行思维训练；
3.引发学生想象与联想，激发学生热爱科学、勇于探索的兴趣与热情。
课文解读
写作背景简介
阿尔伯特爱因斯坦的《论运动物体的电动力学》，提出了根本不同于传统观念的空间、时间理论，这被他后来称为“狭义相对论”。狭义相对论不仅引起了时空观的革命，也带来了整个物理学的革命。爱因斯坦建立了统一的物理理论即洛伦兹变换，通过这种变换，他推导出运动的尺子要缩短；运动的钟要变慢；任何物体的运动速度都不能超过光速。爱因斯坦继而又写了一篇完整的总结性论文《广义相对论的基础》。广义相对论以它思想的深湛、丰富和形式的完整、美丽而令人赞叹，在更深一层意义上否定了牛顿的绝对时空观。
爱因斯坦去世后，宇宙学研究的重任就落在了史蒂芬霍金身上。他试图把相对论和量子力学结合起来，展示给人类一幅新的宇宙图像。霍金80年代中期完成了重要著作--《时间简史--从大爆炸到黑洞》，在有关宇宙学时空观的研究方面又获得了成功。
巴里齐然尔曼、戴维齐然尔曼著的《火星，我的第二家园》运用爱因斯坦、史蒂芬霍金宇宙相对论的时空观，推断出“空间旅行”和“时间旅行”，从而带领我们进行了科学畅想。
本文的层次结构分析
全文以小标题的形式分成了四大块，内容概括醒目。前后按内在的逻辑先后顺序贯穿排列。文章第一句话“让我们在地球通向宇宙中的任何行星、恒星和星系的宇宙高速公路上开始我们的旅行”领起全篇，以下按距离地球远近依次介绍。由“到其他行星上旅行”写到“到其他恒星上旅行”，又由于距离的遥远，就涉及到一个速度问题，所以作者接着介绍了“加快速度”方面的知识，而还因为有人的寿命问题，作者紧接着又介绍了“时间膨胀”。这样按内在严密的逻辑性逐步写来，内容多而有序，层次条理分明。
文章内容的过渡衔接非常好。
如在介绍飞行器的速度时，他说，“很显然，时速60英里的速度，不能进行星际旅行。好在我们有时速更快的飞行器。”便很自然地过渡到了“更快的飞行器”。如在第二节《到其他恒星上去》的结尾时，他说，“这个距离实在让人吃惊。我们能够在有生之年到达银河系中最近的恒星吗？”其后，便进入第三节《加快速度》。应该让学生体会到文章的过渡衔接对于文章的结构有着如此奇妙的作用。
本文介绍了哪些知识
在“空间旅行”部分，作者介绍了地球与其他行星、恒星之间的距离，及到这些星球所需要的速度和对应的时间。重点介绍了“加快速度”及产生加速度的方法。其中作者对这些方法进行了大胆的设想，如核裂变，核聚变，物质——反物质发动机等。使读者感受到星际旅行的现实性，可能性和艰巨性。
在“时间旅行”部分，作者主要介绍了时间膨胀现象。所谓时间膨胀，指当运动物体接近光速时发生的相对于运动物体的时钟，化学反应和生物过程减慢的现象。同时作者又根据理论大胆推测介绍了人类可以回归过去的有关知识，使读者对神秘的宇宙产生种种奇思妙想，并对科学心仪神往。
本文是如何体现科普文章的知识性和趣味性的
准确的知识介绍和丰富大胆的想象是本文的一大特点。作者在介绍时间和空间旅行的知识时，列出了一些确切的数字，使读者在获取大量的知识中，体会到了作者的严谨。同时尊重科学，又不拘于科学，作者以其丰富的常识和大胆的想象，拓开思维的空间，探索宇宙，预测未来，为读者展开一幅深遥无边的宇宙画面，既汲取科学知识，又神游科学殿堂，受到一种精神上的浸染。
自学指导——按要求筛选主要信息
筛选信息是本文的教学重点，请同学们自读课文、按要求筛选主要信息及相关表层信息。
1．阅读前两部分内容，筛选出下列信息：
（1）什么是空间旅行？
（2）要进行空间旅行，为什么速度问题成为主要障碍？
2．阅读“加快速度”部分，在文中筛选出下列信息：
（1）理论上怎样将速度提高到光速？
（2）作者设想了哪些为飞船提供足够推力的方法？
3．阅读最后一部分“时间旅行”。筛选出下列信息：
（1）什么是时间旅行？
（2）什么是时间膨胀？时间膨胀现象发生的主要条件是什么？
（3）时间膨胀对于空间旅行的意义是什么？
（4）为什么说时间膨胀为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法？
4.重点阅读“时间旅行”部分，联系上下文理解重点语句，筛选隐含信息。
（1）第四部分第三段写到时间膨胀“是一种时间旅行”，而第四段又假定“时间膨胀的现象不是时间旅行”，两种判断是否矛盾，为什么？
（2）能“看到过去事物”这一推断依据是什么？能看到地球的过去的原理是什么？
（3）为什么看到过去事物这种现象不是时间旅行？
能力训练
一、基础知识
1．给下列加横线的字注音。
膨胀（）（）　侏罗纪（）　炫目（）
2．依次填入下列横线上的词语，最恰当的一组是（）
①即使以光速旅行，也只能到达星系中的几百个恒星。
②地球上已经历数代沧桑，文明已经多次兴衰，冰期出现又多次。
③到达冥王星需要6800年，相当于最早的文明时代至今的年数。
A．临近　消逝　持续B．邻近　消逝　延续
C．临近　消失　持续D．邻近　消失　延续
3．下列句子没有语病的一项是　（）
　A．踩油门以每小时60英里的时速行驶，我们要用半年的时间才能到月球。
B．1947年，美国飞行员查理斯耶格尔首次突破声音，以超过每小时670英里（1078公里）的速度飞行。
　C．即使我们能够以光速或接近光速旅行，旅行范围也限于我们在有生之年可进行探索的星体。
　D．半人马星座离地球约4.2光年，即从地球到半人马座，约需要4.2年。
4．下列这段文字所缺的语句排序正确的一项是（）
。这一现象叫时间膨胀。
　①对随光一起旅行的任何物体和人员来说，时间慢了下来。②并非只有时钟减慢，化学反应和生物过程也减慢了。③运动物体接近光速会出现令人费解的现象。④这是爱因斯坦的狭义论的部分内容，利用原子钟进行的实验证明了这一点。
　A．①②④③　B．③①④②　C．④①②③　D．②①③④
5．根据上文，请概括“时间膨胀现象”。（不超过40字）
　时间膨胀现象是　的一种现象。
6．下列说法中，不是“时间旅行”的一项是　（）
　A．看到过去的事物。
　B．一种科学幻想活动，指人离开现在而置身于未来或过去。
　C．时间膨胀现象。
　D．如果太阳突然爆炸并消失，我们仍能看到它在空中又持续闪耀8分钟。在8分钟内，我们仍受到其重力的影响。
7．人类无法到遥远的恒星和其他星系中旅行，最主要的障碍是　（）
　A．无法到达光速。
　B．即使我们能够以光速或接近光速旅行，旅行范围也限于我们在有生之年要进行探索的星体。
　C．不能为宇宙飞船提供足够的推动力。
　D．人类无法登上太阳神探测器。
8．下列说法符合原文意思的一项是　（）
　A．以每小时115200英里（185391公里）或每秒32英里（51公里）的巡航速度绕太阳飞行的美国宇航局的德国建造的太阳神探测器是速度最快的载人宇宙飞船。
　B．半人马星座比邻星是离我们最近的恒星（这里当然不包括我们自己的太阳）之一。
　C．光年是光在空中传播一年的距离。
　D．在宇宙的万亿个星系中只有5个行星能够用肉眼看见，他们在天空中分别只有一个小黑点。
二、阅读下面文段，完成9～11题
我们假定，时间膨胀的现象不是时间旅行——既不是未来时间的一部分，也不是过去时间的一部分。我们都知道即使用光速旅行也需要时间，旅行做不到即刻到达。例如，光从月球到地球需要1秒多钟。阳光到达地球需要约8分钟。半人马星座比邻星的光到达地球需要42年，M104星系的光到达地球，需要4000万年。我们抬头看到的月亮是1秒多钟之前的月亮，太阳光是在8分钟前出现的，半人马星座比邻星闪烁的光是42年前的。用功能很强的望远镜看到的M104发出的光是4000万年前的。我们所见到的一切都是过去的。我们生活在过去。如果太阳突然爆炸并消失，我们仍能看到它在空中又持续闪耀8分钟。在这8分钟内，我们仍受到其重力的影响。
9．文中破折号的作用是。
10．这段文字使用的说明方法是。
11．这段文字的说明中心是（　）
A．时间膨胀现象不是时间旅行。
B．任何旅行都需要时间。
C．我们所见到的一切都是过去的。
D．我们生活在过去。
参考答案
一、1．（略）2．D3．C4．B
5．运动物体接近光速时会出现时钟减慢，化学反应和生物过程也减慢的现象叫时间膨胀。
6．A7．B8．B
二、9．解释说明
10．举例子、列数字
11．B

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高一语文教案：空间和时间旅行

教学目标

学习这篇科普作品所介绍的知识，在此基础上充分利用所学知识，发挥大胆想象，在

理解文章的基础上学习如何用科学合理的语言介绍自己所知道的东西或自己所想象出的宇宙的奥秘。

教学过程

一、导入新课

随着人类文明的不断进步和科学技术的飞速发展，人类对身边事物规律和对未知世界的探索也在持续地深入中，由最初对宇宙和自然的懵懂的好奇与猜测、幻想到今天的载人飞船的太空遨游这一系列认知上的量的飞跃。但是直到今天，还有很多的问题是悬而未决的谜团，对此，人类继续进行着研究与探索，而很多研究成果更需要从被少数人得知到为多数人了解，从文学领域上来讲，科普作品无疑是承载这一任务的有效文化载体。今天我们要学习的《空间和时间旅行》，就是英国当代科普作家巴里·齐然尔曼和戴维·齐然尔曼的优秀作品。

二、整体感知

1．阅读“自读提示”和书下注解①的内容。

2．默读全文，指出各个小标题所介绍的主要内容。

三、课文分析

1．请同学们结合自己已经掌握的知识谈一谈你是如何理解时间与空间的。

教师作适当引导与评价，在这个问题上尽可以充分发挥学生的想象，不必有一个既定的标准答案去约束，让他们大胆说出自己的想法，锻炼学生运用所学知识向他人说明道理的能力。

比如对宇宙空间的认识，太阳只不过是银河系2000亿颗恒星中的一颗，银河系之中还有着数目惊人的河外星系，宇宙的遥远和无限是难以想象的，因此关于她的奥秘要用“无穷”来形容。地球人类的眼光还没有越出太阳系，可以认为，UFO实体来自宇宙的某一个地方。我们地球人不也有自己的宇宙飞船吗？UFO在人的视觉中是个物质的东西。可是，它可以转瞬湮没，这是它的一大特点。有的时候，人的眼睛可以看见UFO，而雷达却捕捉不到，摄像机也拍摄不到。有些案例表明，UFO能使人失去时间概念，或使人用意念的力量使汤匙弯曲。从大宇宙的角度来看，一切现象都有其解释。类似这样的认识，相信学生们会有很多可说的，一方面锻炼表达能力，另一方面引发学习本文的积极性。

2．那么我们就结合同学们所谈的内容看看作者是怎样向我们展示空间与时间旅行的。请同学们指出每个部分的大意。概括大意之后，就可以得到如下的文章的结构图：

3．加快速度的方法在于连续的时间段要能提供足够的推力，请同学们结合练习二第1题考虑作者设想了哪些方法？

教师明确：（1）化学燃料推进系统；（2）核裂变推进系统；（3）核聚变推进系统；（4）也许根本不需要燃料，可以从太阳风获取能量；（5）梦想家们的设计：物质——反物质发动机。

4．为什么说时间膨胀“为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法”？

教师明确：因为对随光一起旅行的任何物体和人员来说，时间慢了下来，人的化学反应和生物过程也减慢了。空间旅行者衰老的速度是没有进行旅行的人的千分之一或万分之一。人类在时间膨胀中生活，生命好像暂时停止了，实际上能够到遥远的恒星和其他星系中旅行。

四、总结

文章作为一篇科普作品，本身在结构和语言上并不存在过多的疑难点，主要是一些关于自然科学的理论知识的理解，这样在总结本课时就应该在着重引导学生理解文章说明问题的方法和结构设计的基础上，进一步激发学生用自己的头脑去发现问题、研究问题并解决问题的兴趣，并进一步形成能力。

基于这一点，应启发和鼓励学生在课下结合书本知识适当阅读有关人类对未知宇宙界探索的科学成果的书籍，一方面加深了对文章本身的理解和消化，另一方面也在无形中拓宽了学生的知识面，这对于学生能力的形成与素质的培养是有着极大意义的。

五、布置作业

1．在适当涉猎有关知识的基础上，进一步对本文提到的科学知识加深理解。

2．就自己了解的某方面科学知识加以归纳，试写一篇科普性的小作文。

时间和空间的相对性学案

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，作为高中教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境，帮助高中教师更好的完成实现教学目标。你知道怎么写具体的高中教案内容吗？小编收集并整理了“时间和空间的相对性学案”，大家不妨来参考。希望您能喜欢！

人教版物理选修3-4学案：15、2时间和空间的相对性
编写人：曹树春审核:高二物理组
寄语：长度的变短是相对的！
学习目标：
（1）同时的相对性
（2）运动长度的收缩
（3）时间间隔的相对
学习重点难点：
从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性
导读：在经典物理家的头脑中，如果两个事件在一个参考系中看来是同时的，在另一个参考系中看来也一定是同时的，但是如果接受爱因斯坦的两个假设，我们会得出“同时是相对的”这样一个结论．
学习过程：
B一、“同时”的相对性
下面我们通过一个实例分析，来看看经典物理和相对论对同时的理解有何不同。
车厢长为L，正以速度v匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速率v0分别向前后匀速运动，（相对于车厢），问（1）在车厢内的观察者看来，小球是否同时到达两壁？
分析：在车上的观察者看来，
A球经时间tA==B球经时间tB==因此两球到达前后壁。
在经典物理学家看来，同时发生的两件事在任何参照系中观察，结果都是同时的，两球也应同时到达前后壁.这是我们在日常生活中得到的结论。
如果把上述事件换成两列光的传播，情况如何呢？
在车上的观察者看来，闪光同时到达前后壁，在地上的观察者看来，闪光先到达后壁.
这是为什么呢？
根据爱因斯坦相对性原理，在不同参考系中一切物理规律都是相同的，这里匀速运动规律也一样，据s=ct得t=，车上观察者看来s相同，c也一样，所以t相同，而对地面的观察者，光向后位移s小（参见课本图15.2-1），而光速仍然不变，所以向后运动光需要较短时间到达后壁。
分析得不错，由此看来，根据爱因斯坦相对性原理和光速不变原理，我们自然会得出“同时是的”这样一个原理，也就是说，在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。
那么为什么我们平时不能观察这种现象呢？
B2．长度的相对性
请大家看课本图15.2－3，地面上的人看到杆的M、N两端发出的光同时到达他的眼睛，他读出N、M的坐标之差为l，即地上的观察者测到的杆长。请大家考虑车上的观察者是同时看到N、M两端的闪光吗？
不是同时看到，他看到N端先发出光，而M端后发出光。
原因：他认为地上的人观测的长度就是投影图中的N、M′间距，地上观察者读短了。因此车上观察者测量的长度l0比地上观察者测量的长度l长，即l＞l0。正是因为同时的相对性导致了长度的相对性。
严格的数学推导告诉我们l′和l之间有如下关系：
l=
由式可见总有l＜l0。
一个杆，当它沿自身方向相对于测量者运动时，测量者的测量结果如何？
若杆沿着垂直自身方向相对测量者运动呢？
如果一个人在地上量好一根静止杆的长度是l0，他将这根杆带到以0.5c速度运动的飞船上，坐在飞船上测量这根杆的长度又是多少？
应该是l0，可以从公式l=l0求出。
这个结论对吗？为什么？
B3．时间间隔的相对性（此部分内容请重点看课本101页）
根据公式，通过一定的数学推导可以得出：Δt=
式中是与滴管相对静止的观察者测得的两次滴下墨水的时间间隔，习惯上用希腊字母表示。于是上式写成
Δt=
从上式可以发现哪一位观察者感觉时间长？
上式具有普遍意义。下面请大家计算一个问题。
B一对孪生兄弟，出生后甲乘高速飞船去旅行，测量出自己飞行30年回到地面上，乙在地面上生活，问甲回来时30岁，乙这时是多少岁？（已知飞船速度v=c）

A4．时空相对性的验证
（1）1941年美国科学家和研究了在不同高度统计了宇宙线中μ子的数量，结果与相对论的预言完全一致。
（2）宏观的证据是年的铯原子钟的环球飞行，实验结果与理论符合得很好。
A5．相对论的时空观
（1）经典物理学家认为时间和空间是而存在的，是的，时间与空间之间联系。相对论则认为时间与空间之间与
有关，是的。
（2）相对论更具有性，经典物理学可作为相对论在时的特例，但它在自己的适用范围内还将继续发挥作用。
反思小结：

15、2时间和空间的相对性检测卡
一、“同时”的相对性
1、对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于就不是同时的
2、地面上同时发生的两个事件，对于运动的也不是同时的
二、长度的相对性
一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度
相对论长度收缩公式：l=
三、时间间隔的相对性
Δt=
四、课本问题与练习
B1、

时间和空间的相对性

一名优秀的教师就要对每一课堂负责，作为高中教师就要精心准备好合适的教案。教案可以更好的帮助学生们打好基础，帮助高中教师缓解教学的压力，提高教学质量。您知道高中教案应该要怎么下笔吗？为满足您的需求，小编特地编辑了“时间和空间的相对性”，欢迎阅读，希望您能阅读并收藏。

15.2时间和空间的相对性
【教学目标】
（一）知识与技能
1．理解“同时”的相对性。
2．通过推理，知道时间间隔的相对性和长度的相对性。
3．通过对两个结论的分析认识时间和空间是不能脱离物质而单独存在的。
（二）过程与方法
1．通过时间间隔相对性和长度相对性的推导，培养逻辑推理能力。
2．通过建立相对论时空观，提高学生认识物质世界的能力。
（三）情感、态度与价值观
培养学生对逻辑推理形成的结论要有一个科学的接受态度。
【教学重点】同时的相对性，长度的相对性，时间间隔的相对性。
【教学难点】相对论的时空观。
【教学方法】在教师的引导下，通过对具体实例的分析，建立模型、形成结论、形成理论，并在应用中加以巩固。
【教学用具】投影仪及投影片。
【教学过程】
（一）引入新课
师：上一节课我们学习了狭义相对论的两个假设。请同学们回忆一下这两个假设的内容。
生：在不同惯性参照系中，一切物理规律都是相同的；真空中的光速在不同惯性系中都是相同的。
师：根据这两个假设，我们可以得出那些推论呢？这节课我们继续来学习狭义相对论的有关知识。
（二）进行新课
1．“同时”的相对性
师：首先我们来认识一下“事件”的概念，在这里我们说的事件可以指一个婴儿的诞生，一个光子与观测仪器的撞击或闪电打击地面等等.请大家再举几个例子。
生：光从光源发出，宇宙中某个星体的爆发，一个车辆的启动等都是“事件”。
师：下面我们通过一个实例分析，来看看经典物理和相对论对同时的理解有何不同。
［投影问题］
车厢长为L，正以速度v匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速率v0分别向前后匀速运动，（相对于车厢），问（1）在车厢内的观察者看来，小球是否同时到达两壁？（2）在地上的观察者看来两球是否同时到达两壁？
分析：在车上的观察者看来，
A球经时间tA==
B球经时间tB==
因此两球同时到达前后壁。
在经典物理学家看来，同时发生的两件事在任何参照系中观察，结果都是同时的，两球也应同时到达前后壁.这是我们在日常生活中得到的结论。
师：如果把上述事件换成两列光的传播，情况如何呢？
（引导学生，从经典观点和光速不变原理两方面分析）
生：在车上的观察者看来，闪光同时到达前后壁，在地上的观察者看来，闪光先到达后壁.
师：为什么呢？
生：根据爱因斯坦相对性原理，在不同参考系中一切物理规律都是相同的，这里匀速运动规律也一样，据s=ct得t=，车上观察者看来s相同，c也一样，所以t相同，而对地面的观察者，光向后位移s小，而光速仍然不变，所以向后运动光需要较短时间到达后壁。
师：分析得不错，由此看来，根据爱因斯坦相对性原理和光速不变原理，我们自然会得出“同时是相对的”这样一个原理，也就是说，在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。
师：那么为什么我们平时不能观察这种现象呢？
生：因为火车速度相对于光速来说太小，在光传播的短时间内，火车位移不大，我们不能发现这么短的时间差.如果火车速度接近光速，这一现象一定很明显。
师：是的，看来经典的时间观动摇了，相对论给我们展示了高速运动状态下全新的世界。
2．长度的相对性
师：下面我们来讨论在不同参考系中测量一个杆的长度结果会如何。
投影下图。
师：甲图中是一个刻度尺测出的静止的杆的长度，大家看是多少？
生：1.2m
师：怎么求出的呢？
生：拿N点坐标9.2m减M点坐标8m得到的。
师：乙图中尺仍然静止，杆水平向右匀速运动，我们应该怎么算杆长？
生：MN长或M′N′长度。
师：其实这里你是用某时刻N、M坐标差值或另一时刻N′、M′坐标差值得到的.如果有人用N′，M的坐标差值算出杆长是9.7m-8m=1.7m显然是没有意义的，它不能代表杆的长度.因此我们要测量这一杆长，就必须“同时”读出杆两端坐标才行。现在的问题是不同参考系中“同时是相对的”。
师：请大家看课本图15.2－3，地面上的人看到杆的M、N两端发出的光同时到达他的眼睛，他读出N、M的坐标之差为l，即地上的观察者测到的杆长。请大家考虑车上的观察者是同时看到N、M两端的闪光吗？
生：不是同时看到，他看到N端先发出光，而M端后发出光。
师：那他认为地上的人观测的长度就是投影图中的N、M′间距，地上观察者读短了。因此车上观察者测量的长度l0比地上观察者测量的长度l长，即l＞l0。正是因为同时的相对性导致了长度的相对性。
师：严格的数学推导告诉我们l′和l之间有如下关系：
由式可见总有l＜l0。
一个杆，当它沿自身方向相对于测量者运动时，测量者的测量结果如何？
生：变短了。
师：若杆沿着垂直自身方向相对测量者运动呢？
生：应该一样。
师：如果一个人在地上量好一根静止杆的长度是l，他将这根杆带到以0.5c速度运动的飞船上，坐在飞船上测量这根杆的长度又是多少？
生：应该是L，可以从公式l=l0求出。
师：大家看对吗？
（少数人赞同，多数人沉默）教师引导学生讨论，强调参考系的相对运动是长度缩短的原因，即观察者与被测物间的相对运动才是长度缩短的原因，进而否定上述答案，得到杆长仍为l的结果还可发挥学生想像力，鼓励学生想象高速运动下的长度变化，加深对长度相对性的理解。
3．时间间隔的相对性
［投影课本图15.2－4］
师：这是一列高速火车上发生的两个事件：假定车箱安装着一个墨水罐，它每隔一定时间地出一滴墨水。墨水在、两个时刻在地上形成P、Q两个墨点，设车上的观察者测得两事件间隔Δt′时间，地面上的观察者测得两事件间隔Δt时间，车厢匀速前进速度为v。
车上观察者认为两个事件的时间间隔：，
地面观察者认为两个事件的时间间隔：，
根据公式，通过一定的数学推导可以得出：
Δt=
师：式中是与滴管相对静止的观察者测得的两次滴下墨水的时间间隔，习惯上用希腊字母表示。于是上式写成
Δt=
师：从上式可以发现哪一位观察者感觉时间长？
生：地上的观察者感觉时间间隔较长。
师：上式具有普遍意义。下面请大家计算一个问题。
［投影］
一对孪生兄弟，出生后甲乘高速飞船去旅行，测量出自己飞行30年回到地面上，乙在地面上生活，问甲回来时30岁，乙这时是多少岁？（已知飞船速度v=c）
分析：已知飞船观察者甲经时间Δ=30年，地面上的观察者乙经过时间为
Δt==年=60年
可见甲的孪生兄弟已经60岁了。
学生兴趣盎然，教师引导学生进一步讨论激发学生对高速运动状态下的各种过程，例如物理、化学、生命过程变慢进行讨论，加深对时间间隔相对性的理解。
师：通过前面的讨论我们看到在不同参考系中，时间间隔是相对的。
4．时空相对性的验证
师：请同学们不要忘记，时空相对性的奇妙图景都是在两个“假设”的基础上推出的，它必须接受实验的检验，否则永远是猜想.大家有什么好的办法吗？
生：设法造出高速运动的飞船或火车。
师：目前我们还没有办法实现这样高的速度的宏观火车或飞船，但在微观世界，这样的高速是普遍存在的，宇宙射线中的μ子的行为为我们提供了有力的证据.
寿命3.0μs
速度0.99c
这段时间位移应为s=vt≈0.99×108×3.0×3.0×10-6m≈890m
这样，它在100km高的大气层上方根本不可能到达地面，而我们却在地面找到了这
100km高处的来客，请大家分析原因。
生：因为μ子高速运动时的自身存在时间Δt′总是大于地面观察到的时间Δt，也就是它的寿命变长了。
师：很好，大家再从长度相对性角度考虑解释。
生：在μ子看来，这100km厚的大气层被变短了，在它的眼里只有890m，它能成功穿越。
师：宏观的证据是1971年的铯原子钟的环球飞行，实验结果与理论符合得很好。
5．相对论的时空观
师：下面我们来看看经典物理学的时空观与相对论时空观的差异。
［投影下面表格］
经典时空观相对论时空观
时间天然存在；一分一秒地流逝；与物质运动无关与物质存在与否及运动状态有关
空间一个大盒子；物质运动的场所与物质存在与否及运动状态有关
联系二者脱离，没有联系，独立存在物质、时间、空间是紧密联系的统一体
适用范围低速运动物体遵循经典物理学规律更有普遍意义，广泛适用
（三）课堂总结、点评
本节课我们通过两个基本假设，推导出了“同时”的相对性，长度的相对性，时间间隔的相对性。还?通过对微观粒子探测和宏观实验验证分析掌握了时空相对性的证据。通过比较认识了经典物理学和相对论时空观的不同。
（四）课余作业
完成P114“问题与练习”的题目。课下阅读课本内容和113页“科学足迹”。

高一语文教案：空间和时间旅行 教学设计示例（二）

教学目标

1.根据课文理解“空间旅行”“时间旅行”“时间膨胀”等概念，积累有关科学知识；

2.整体把握文章思想内容，抓住关键句，准确、迅速地筛选、提取有价值的信息，进行思维训练；

3.引发学生想象与联想，激发学生热爱科学、勇于探索的兴趣与热情。

教学设想

本文是一篇科普文章，概念多，信息量大，适于训练学生筛选信息的能力。在本单元前三篇课文的学习过程中，学生已基本掌握了筛选信息的一些基本方法，因此，本课可设计成一节训练验收课、提高课，使学生在实践中掌握筛选信息的能力，提高阅读水平。

本课是自读课，课文内容涉及科学的尖端课题，其中的名词术语不宜要求全部理解，如旋转黑洞、白洞、虫孔、超级绳索等。把握什么是空间旅行、什么是时间旅行是学习本文的关键。空间旅行概念容易理解，难点在于对时间旅行的把握。教师可利用文中大胆而奇特的想象激发学生阅读的兴趣，并给予学生充分的阅读、思考和探讨的空间，注重发展学生的思维。

教学过程

一、导入新课

1994年初，一架意大利客机在非洲海岸上空飞行，突然，客机从控制室的雷达屏幕上消失了。正当地面上的机场工作人员焦急万分之际，客机又在原来的空域出现，雷达又追踪到了客机的讯号。最后，这架客机安全降落在意大利境内的机场。然而，客机上的机组人员和315名乘客，并不知道他们曾经“失踪”过。机长巴达里疑惑不解地说：“我们的班机由马尼拉起飞后，一直都很平稳，没有任何意外发生，但控制室竟说失去班机的踪影，实在有点不寻常。”不过，事实却不容争辩：到达机场时，每个乘客的手表都慢了20分钟。无独有偶，据资料记载，1970年也发生过类似的奇闻。当时一架727喷气客机在飞往美国迈阿密国际机场的旅途中，也无故“失踪”了10分钟。10分钟以后，客机也在原来的地方出现；接着，安全飞抵目的地。客机上的所有人也都不知道发生了什么事，而最终使他们相信的理由也是因为所有的手表都慢了10分钟。对此现象，专家们认为惟一的解释是：在“失踪”的一刹那，时间“静止”不动了，或者说出现了时光倒流。

宇宙对于人类来说，充满了神秘色彩与超乎寻常的吸引力，尽管人类从诞生之日起就在探索宇宙奥秘的问题上进行着不解的努力，但至今我们仍对宇宙知之甚少。人类是否真的能在不久的将来移居其它星球？是否真能让时光倒流？今天我们就和英国科普作家齐然尔曼先生一起探讨关于空间和时间旅行的问题。

二、明确本课训练重点、训练要求及训练方式。

1．本单元的学习重点是筛选信息，我们在前三篇课文的学习中已掌握了筛选信息的有关方法，这节课就以这篇课文为例来检测同学们筛选信息的能力水平。再次强调筛选信息的要求是迅速、准确。

2.学生分组讨论，比较哪组同学能够迅速而准确地筛选信息。

三、整体感知课文内容。

1．要求学生读一遍课文，迅速筛选出文章的中心话题，依据各部分小标题理清文章的总体思路。

2．学生讨论、回答。

明确：全文围绕首句“让我们在地球通向宇宙中的任何行星、恒星和星系的宇宙高速公路上开始我们的旅行”展开话题。

全文共四个部分，每部分的小标题可作为理清思路的切入点。进行空间旅行无论是到其他行星旅行，还是到其他恒星旅行，最大的障碍是速度问题，于是引出第三部分的如何提高速度的话题，但即使是以最快的光速旅行，也不能使个体的人在有生之年达到宇宙中任意远的星体，由此又引出第四部分“时间旅行”的话题。可启发学生画出简洁的思路图。

四、在把握全文思路的基础上分部分阅读课文、筛选主要信息及相关表层信息。

1．找学生阅读前两部分内容，讨论并回答下列问题：

（1）什么是空间旅行？

明确：本文指星际和星系之间的旅行。

（2）要进行空间旅行，为什么速度问题成为主要障碍？

明确：利用目前人类所创造的速度最快的太阳神探测器，能在较短时间内进行星际旅行，但这只是想象和推断，因为“其实我们无法登上这个无人驾驶的飞行器”。即使假设太阳神探测器能载人，也无法在人的有生之年到达距离无限遥远的其它恒星和星系。因此，提高速度是关键问题。

2．阅读“加快速度”部分，在文中筛选出下列信息：

（1）理论上怎样将速度提高到光速？

明确：在连续时间段要能够（为飞船）提供足够的推力。

（2）作者设想了哪些为飞船提供足够推力的方法？

明确：使用燃料的方式包括：使用校推进系统（包括核裂变反应及更为先进的核聚变反应）、运用物质——反物质发动机；不使用燃料的方式：利用太阳风的能量作为推力。

3．阅读最后一部分“时间旅行”。讨论并回答下列问题：

（1）什么是时间旅行？

明确：指人离开现在而置身于未来或过去。

（2）什么是时间膨胀？时间膨胀现象发生的主要条件是什么？

明确：运动物体接近光速时，对随光一起旅行的任何物体和人员来说，时间慢了下来，化学反应和生物过程也减慢T，这种现象叫时间膨胀。时间膨胀现象发生的主要条件是运动物体的速度接近光速。

（3）时间膨胀对于空间旅行的意义是什么？

明确：为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法，即使星系间旅行成为可能。

（4）为什么说时间膨胀为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法？

明确：人类在时间膨胀中生活，生命好像暂时停止了，实际上能够到遥远的恒星和其他星系中旅行，即时间膨胀极大地延长了人的生命，因此使到遥远恒星和其他星系旅行成为可能。

五、重点阅读“时间旅行”部分，联系上下文理解重点语句，筛选隐含信息。教师可根据学生具体情况作适当点拨。

1．第四部分第三段写到时间膨胀“是一种时间旅行”，而第四段又假定“时间膨胀的现象不是时间旅行”，二种判断是否矛盾，为什么？

明确：不矛盾，两个判断都成立，因为判断角度不同。“时间膨胀是一种时间旅行”是从科学幻想的角度进行的判断，因为此时空间旅行者相对自身来讲是在未来旅行，在体验自然条件下自身所不能达到的未来。“时间膨胀的现象不是时间旅行”是从科学角度进行的判断，因为此时的时间就宇宙时间来讲既不是过去的时间，更不是未来的时间，因为即使用光速旅行也需要时间，旅行做不到即刻到达，这决定了人类不能到达未来的宇宙时间。

2．能“看到过去事物”这一推断依据是什么？能看到地球的过去的原理是什么？

明确：这一推断的依据是，光速也需要时间，我们看到的一切都是过去的（用电视动画演示这一事实）。看到地球过去的原理：根据镜子反射原理，设想有一颗距地球无限遥远的星体，其表面特别光滑，反射能力极强，天文学家可利用功能极强的光学望远镜收集该星体反射的光，看到地球过去的情况（用电视动画演示这一原理）。

3．为什么看到过去事物这种现象不是时间旅行？

明确：看到过去并不是离开现在回到过去，所以不是时间旅行。

六、小结全文。

1．请学生总结从本文获得的主要信息有哪些，次要信息及相关信息有哪些，并谈谈在筛选信息时所运用的主要方法。

提示：主要信息包括空间旅行和时间旅行的概念，以及时间膨胀概念等。次要信息及相关信息进行空间旅行的方式、方法，对于提高速度的多种设想，时间膨胀的意义，看到过去事物的设想等。运用的方法包括：抓关键语句，联系上下文捕捉主要信息和相关信息，透过表层信息挖掘隐含信息等。

2．教师小结：肯定学生在本课学习中所表现出的积极主动性，对表现突出的小组进行表扬。

结语：宇宙的奥秘无穷无尽，希望通过这篇文章的学习能激发同学们关于宇宙未知数的联想、想象以及探索宇宙的兴趣和热情，因为我们今天建立在科学基础上的畅想往往会成为明天的现实。

七、布置作业。

1．写一篇科学幻想作文。要求：信息含量大；想象与联想大胆新奇，同时还要有一定的科学依据；800字以内。

2.推荐科普读物（如“剑桥文丛”科普丛书）、霍金的《时间简史》等，鼓励学生在互联网上查阅有关信息。