第四章 弯曲时空中的物理定律
时空曲率
时空曲率 按照广义相对论的解释，在引力场中，时空的性质是由物体的“质量”分布决定的，物体“质量”的分布状况使时空性质变得不均匀，引起了时空的弯曲。大致上讲，物质密度大的地方，曲率也就大。也就是说，“时空曲率”产生了引力，当光线经过一些“大质量”的天体时，它的路线是弯曲的，它将沿着“大质量”物体所形成的“时空曲面”前进。就像放在软床上的重球使床面弯曲一样。位处时空中的物体其一旦知道时空曲率，位处时空中的物体其运动轨迹也就可以计算出来；也就是说,物体运动得遵循曲率的指示。以地球绕太阳来说，太阳的质量决定它附近时空的曲率，地球受此曲率的影响就会以近乎椭圆形的轨道绕日运行。曲率如果不大，爱因斯坦理论与古典牛顿重力论的结果大致相同。两者若有差异，观测数据都站在广义相对论这一边。尤其是当曲率很大时，牛顿理论就完全不适用。广义相对论的一项重要预测就是时空曲率的振动会造成重力波的存在，牛顿理论就没有这项概念。 空间弯曲 空间弯曲曲率处处不为零的空间称为弯曲空间。初等平面几何所研究的对象是欧几里得空间（欧氏空间）。这种几何的最重要性质之一就是平行线公设：通过给定直线之外的任一点，可作一条直线与给定直线平行。这个公设在弯曲空间中并不适用。天体物理中常遇到的弯曲空间是黎曼空间。它的的一种特例是黎曼弯曲空间。 空间跳跃,又名空间跃进，英文：Space jump，是众多玄幻以及科幻小说中出现的一种超现实技术. 简单的说,宇宙是很大的,已知的最快速度是光速,但是离地球最近的有可能有生命的行星就有20多光年,靠光速显然是不够的,所以我们的YY精神提出了空间跳跃这一说法.大家都在科学杂志上看过虫洞的理论.60多年前，阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么，“虫洞”是什么呢？简单地说，“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的点，将空间距离想象成为一张地图，A点到B点，然后将两面折叠，在之中点上一点！那个点就是虫洞——穿越空间壁垒的点。空间跳跃就是由人工造出虫洞,并用特殊技术使其稳定,让飞船通过,达到超远距离宇宙旅行的目的.但是以目前的科技来看并不可能,正常发展估计到3000年以后人类才会逐渐掌握这一技术.
九年级物理：《焦耳定律》教学设计
《焦耳定律》教学设计 江苏南京29中致远校区殷发金 一、教学目标 （一）知识与技能 1．能通过实例，认识电流的热效应。 2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。 3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。 （二）过程与方法 体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。 （三）情感态度和价值观 会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。 二、教学重难点 电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行研究。重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。 焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。 重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。 难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 三、教学策略 电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变
高中物理楞次定律专题复习题
楞次定律 ★1如图所示,线幽abcd自由下落进入匀强磁场中,则当只有dc边进入磁场时,线圈中感应电流的方 向是________.当整个线圈进入磁场中时,线圈中________感应电流(选填 “有”或“无”) ★2.矩形线框在磁场中作如下图所示的各种运动,运动到图上所示位置时,其中有感应电流产生的 是图( ),请将电流方向标在该图上. ★★3.如图所示,当导线棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时,流过R的电流方向是( ). (A)由A→B (B)由B→A (C)无感应电流 (D)无法确定 ★★4.如图所示,通电导线与矩形线圈abcd处于同一平面,下列说法中正确的是( ) (A)若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→d→c→b (B)若线圈竖直向下平动,无感应电流产生 (C)当线圈以ab边为轴转动时(小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d (D)当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→d→c→b ★★5.右如图所示,当条形磁铁作下列运动时,线圈中的感应电流方向应是(从左往右看)( ). (A)磁铁靠近线圈时,电流的方向是逆时针的 (B)磁铁靠近线圈时,电流的方向是顺时针的 (C)磁铁向上平动时,电流的方向是逆时针的 (D)磁铁向上平动时,电流的方向是顺时钊的 ★★6.如图所示,当条形磁铁向上运动远离螺线管时,流过电流计的电流方向是________；当磁铁向 下运动靠近螺线管时,流过电流计的电流方向是________ ★★★7.由细弹簧围成的圆环中间插入一根条形磁铁,如图所示.当用力向四周扩圆展环,使其面积 增大时,从上向下看( ). (A)穿过圆环的磁通量减少,圆环中有逆时针方向的感应电流 (B)穿过圆环的磁通量增加,圆环中有顺时针方向的感应电流 (C)穿过圆环的磁通量增加,圆环中有逆时针方向的感应电流 (D)穿过圆环的磁通量不变,圆环中没有感应电流 ★8.如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是( ). (A)向右摆动(B)向左摆动 (C)静止(D)不判定 ★★9.如图所示,水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环,其中B接电源.在接通电源的瞬 间,A、C两环( ) (A)都被B吸引 (B)都被B排斥 (C)A被吸引,C被排斥 (D)A被排斥,C被吸引 ★★10.如图所示,把一正方形线圈从磁场外自右向左匀速经过磁场再拉出磁场,则从ad边进入磁场 起至bc边拉出磁场止,线圈感应电流的情况是( ).
4、广义相对论中时空对称性
4、广义相对论中时空对称性 对于广义相对论，由于引力场使得时空弯曲，在全时空中彼此作相对匀速直线运动的惯性参照系是不存在的（在时空的局部范围内可以存在匀速直线运动，也可以存在局部惯性参照系）。由于这个原因，广义相对论中的时空的对称性，一般要低于伽利略时空的对称性和低于洛伦兹时空的对称性，即其所对应的保持规律不变的坐标变换之参数要减少。在广义相对论中，时空的对称性往往随所研究的具体问题而异。在经典广义相对论的实时space-time中，因为时间只沿着一位观察者的历史增加，不象空间那样可以沿着历史增加或减少，时间和空间方向可以区分开来；在广义相对论中，对称性由洛伦兹群（或庞卡莱群）所支配。 一般认为，以广义相对论为理论基础的宇宙学中的时空对称性是【1】： (C1)，所有的空间点都是平权的； (C2)，所有的空间方向都是平权的。 为什么说所有的空间点都是平权的？如果空间之内点与点不是平权的，则在空间某些部分,物质会堆积得很多,而在另外一些部分, 物质则分布得很少,这不符合天文观察。 天文观测的事实表明：大尺度空间内星系或星系团的分布以及射电源的计数，大体上是均匀的，而微波背景辐射的分布，均匀程度更高。为什么说所有的空间方向都是平权的？如果空间之内各个方向彼此不是平权的，会引发什么现象呢？整个宇宙绕轴旋转就是一个例子，在这种情况下，旋转轴就是一个特殊方向，它跟其它方向不是平权的。Godel曾研究过旋转的宇宙，得出了在这种宇宙中，测地线可能相交的推论。这意味着，从‘现在’可以返回到‘过去’，从‘现在’也可以提前到达‘将来’；这将对因果律造成极大的紊乱。旋转宇宙的问题还有不少，虽然在引力理论和宇宙学中，旋转宇宙也可以作为一个课题来进行研究，但由于它本身的缺点和问题，多数学者并不采纳这种宇宙。比较(C1)、(C2)和(N1)、(N2)，可以看出，以广义相对论为理论基础的宇宙学中的时空对称性同牛顿力学背景时空的对称性都认为所有的空间点都是平权的和所有的空间方向都是平权的。这就是，在一定条件下，可以用牛顿力学来研究宇宙学的理论根源。比较(C1)和(N1)，还可以看出，在以广义相对论为理论基础的宇宙学中的时空中，缺乏所有的瞬时也都是平权的对称性，正是由于这种缺乏，使得宇宙时空出现弯曲，必须用广义相对论来进行研究。对称性(C1)说明宇宙空间是均匀的，对称性(C2)说明宇宙空间是各向同性的，这就是宇宙学原理。显然，宇宙学原理并不是毫无根据的人为假定，它是宇宙对称性的合理推论。 广义相对论具有宇宙因子项重力场方程的普遍形式R uv—0.5g uv R+g uv= - kT uv，式中
高二物理：电功和电功率(教案)
高中物理新课程标准教材 物理教案( 2019 — 2020学年度第二学期 ) 学校： 年级： 任课教师： 物理教案 / 高中物理 / 高二物理教案 编订：XX文讯教育机构
电功和电功率(教案) 教材简介:本教材主要用途为通过学习物理知识，可以让学生培养自己的逻辑思维能力,对事物的理解认识也会有一定的帮助，本教学设计资料适用于高中高二物理科目, 学习后学生能得到全面的发展和提高。本内容是按照教材的内容进行的编写，可以放心修改调整或直接进行教学使用。 教学目标 （一）知识目标 1、知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程。 2、理解电功、电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算。 3、了解额定电压、额定功率、实际功率的意义。 4、知道电功率、热功率的联系和区别． （二）能力目标 1、通过灯泡工作功率的演示，培养学生观察能力和利用实验分析和处理实际问题的能力。 （三）情感目标 1、通过演示实验，加强学生对物理实验的重视，培养学生严谨求实的科学态度。 2、通过电能和其他能的转化和守恒规律的讲解进一步渗透辨论唯物主义观点的教育和节
约能源勤俭节约的优良传统。 3、通过灯泡实际功率的演示，对学生进行安全意识教育。 教学建议 1、在推导电功的公式时，应该注意讲清楚，在时间内，只是相当于把电荷由电路的一端移至另一端(两端的电压为 )，这与在真空中把某一电荷由某处移至另一处有区别，但效果是一样的，即所做的功相同。 2、可用类比的方法向学生说明：电场力对自由电行做功时，在真空中电势能转化为动能，这相当于物体在真空中自由下落时，重力势能转化为动能；在电阻元件中电势能转化为内能，这相当于物体在粘滞性较大的液体中匀速下落时，重力势能转化为内能。 3、教材只要求学生知道电功率和热功率的区别和联系，而不要求对这个问题作进一步讨论。 4、对于这两个导出式，要明确它的使用条件和适用范围，即：纯电阻电路。 教学设计方案 电功、电功率 一、教学目标 1、理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。
高中物理楞次定律
楞次定律 教学目标： 知识与技能： 1．理解楞次定律的实质 2．会利用楞次定律判断感应电流的方向 过程与方法： 1．培养学生对物理现象的观察、分析、探索、归纳、总结的素质和能力 2．体验物理研究的基本思路 情感态度价值观： 1．培养学生对科学探索的兴趣 2．知道自然规律是可认识的，可利用的辨正唯物主义观点3．学会欣赏楞次定律的简洁美 教学重点： 1.通过实验总结出楞次定律。 2.应用楞次定律判定感应电流的方向。 教学难点： 1.对演示实验现象进行分析、归纳，并总结出楞次定律。 2.正确理解楞次定律中“阻碍”的含义。 教学方法：实验探究式教学 教学过程： 一、引入设置情景、提出问题：
重复上一节课的实验.连接好电路图。请大家注意观察： 1.当条形磁铁插入线圈时，电流表指针向哪偏？ 2.当条形磁铁从线圈中拔出时，电流表指针向哪偏？ 二.实验探究感应电流方向 设计实验 实验目的：研究感应电流的方向与原磁场的磁通量之间的关系 实验设计：1）怎样获得感应电流？ 2）怎样判断感应电流的方向？ 学生讨论，教师引导总结. 1、实验电路： 如图所示,当磁铁向上或向下运动时, 灵敏电流表的指针发生了偏转。 2、弄清线圈导线的绕向。 3、弄清电流方向、电流表指针偏转方向 与电流表红、黑接线柱的关系 将电流表的左右接线柱分别与干电池的正 负极相连（试触法）， 观察电流流向与指针偏向的关系. 结论：当电流由“右接线柱”流入时，表针向 偏转。 现在我们进行试验，请大家注意观察：条形磁铁的N 极，S
极位置及运动方向，电流表的指针左偏还是右偏.并将实验过程中线圈中感应电流的方向、磁铁的极性和运动方向记录在图中。 请同学们把草图中记录的实验结果填入下表： 学生分析表格中的记录结果，得出结论： 当线圈中磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；当线圈中磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。 重点知识: 1、楞次定律：1834年，物理学家楞次在分析了许多实验事 甲 乙 丙 丁
高中物理 焦耳定律教案
能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。 —— 李政道 1 第二章、恒定电流 第五节、焦耳定律（1课时） 一、教学目标 （一）知识与技能 1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。 2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I 2Rt （P=I 2R ）、Q=U 2t/R （P=U 2/R ）的适应条件。 3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （二）过程与方法 通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。 （三）情感态度与价值观 通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。 三、重点与难点： 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用 。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律
能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。 —— 李政道 2 1．电功和电功率 （1）．电功 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W 表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q 在电场力作用下从A 搬至B ，AB 两点间电势差为U AB ，则电场力做功W=qU AB 。 对于一段导体而言，两端电势差为U ，把电荷q 从一端搬至另一端，电场力的功W=qU ，在导体中形成电流，且q=It ，（在时间间隔t 内搬运的电量为q ，则通过导体截面电量为q ，I=q/t ），所以W=qU=IUt 。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两 端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ②适用条件：I 、U 不随时间变化——恒定电流。 单位：焦耳（J ）。1J=1V ·A ·s （2）电功率 ①定义：单位时间内电流所做的功 ②表达式：P=W/t=UI （对任何电路都适用）② 上式表明：电流在一段电路上做功的功率P ，和等于电流I 跟这段电路两端电压U 的乘积。 ③单位：为瓦特（W ）。1W=1J/s ④额定功率和实际功率 额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。 实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P 实=IU ，U 、I 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。 这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再
人教版九年级物理全一册教学设计 焦耳定律教案
《焦耳定律》 焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和内能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。运用功能关系的思想，在教材中起到承上启下的作用。 【知识与能力目标】 1、知道在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比。 2.知道利用电热和防止电热的场合和方法。 【过程与方法目标】 通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能力。【情感态度价值观目标】 通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的。 【教学重点】 通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。 【教学难点】 焦耳定律的计算。 电炉、电熨斗、热得快等电热器，多媒体课件。 一、新课引入： 星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视，得先完成作业，可是小明等妈妈一走，就看起了电视，直到妈妈回来前才开始做作业。妈妈问小明为何没有做完作业，小明说作业太难，可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎，请问，他妈妈是怎样做的？
学生：她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢。 教师：你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？ 二、知识讲解： 提问：生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。 教师展示电炉、电熨斗、热得快等电热器。 让学生从能量转化角度分析，电热器将电能转化为内能。 （一）电流的热效应 1、电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 想想议议： 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 2、电热的影响因素 提出问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 想想议议： （1）浴霸灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡下面非常热，电线却不怎么热，这是为什么？ （2）如果将小功率的浴霸灯泡换成大功率的浴霸灯泡，灯泡下面更热，这又是为什么？ （3）浴霸灯泡通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？ 猜想： 电热的大小可能的影响因素——电阻、电流和时间。 实验方法：控制变量法。 设计实验： 用电阻丝给密封容器里的空气加热，U形管中液面高度的变化反映空气温度的变化，进而比较电热的大小。
高二物理焦耳定律教案
高二物理焦耳定律教案文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
焦耳定律【教学目标】 （一）知识与技能 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功 的公式，能进行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 （二）过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。 （三）情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步掌握能量守恒定律的普遍性。 【教学重点】 电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。 【教学难点】 电功率和热功率的区别和联系。 【教学过程】 （一）复习 1.串并联电路的性质。 2.电流表的改装。 （二）进行新课
1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么 （2）电流的定义式是什么 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU q （2）电流的定义式I= t 教师：投影教材图（如图所示） 如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段 电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中 的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成 电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。 教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功 学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt 教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。 电功： （1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2）定义式：W=UIT 教师：电功的定义式用语言如何表述
初中物理《焦耳定律1》优质课教案、教学设计
18.4 焦耳定律教学设计 教学目标： （一）知识与技能：1、知道电流的热效应；2、理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。 （二）过程与方法：知道科学研究中常用的等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。 （三）情感、态度与价值观：通过对焦耳生平的介绍，培养学生热爱科学，勇于克服困难的决心和信心。 教学重点：理解电流的热效应及焦耳定律内容 教学难点：实验过程 教学方法：演示法、观察法、讨论法。 教学用具：焦耳定律演示器、课件、导学案 教学过程； （一）、导入情景：1、回顾：我们之前学过的两条定律是什么定律？导出课题：第4 节焦耳定律；2、介绍物理学家：焦耳 （二）、了解学习目标：1.知道电流的热效应。2.知道焦耳定律、会探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。3.知道电热的利用和防止。 （三）自主学习需要解决的问题：1.什么是电流的热效应？2.焦耳定律的内容是什么？3.怎样利用和防止电热？ （四）跟踪学习： 一、电流的热效应
想一想：1.你们家里有哪些用电器？2.比较它们有什么不同？3.它们有什 么共同特征？ 读图并回答；它们的共同特征是什么？ 小结：电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 二、焦耳定律 想想议议：电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线 却几乎不发热? 问题和猜想：电流通过导体时产生的热量的多少跟什么因素有关? 探究：在电流相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？ 演示实验1① 电阻串联时电流相同。② U 型管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。 回答：①看到了什么现象？②说明了什么结论？ 结论：在电流相同时、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热 量越多。 探究：在电阻相同，电流不同时，产生电热的效果如何呢？ 演示实验2① 此时，右边电流小。②并联分流的电阻要放在盒子外面，因为 并联的电阻分去一半的电流。不让它产生的热量影响盒内的温度。 回答：①看到了什么现象？②说明了什么结论？ 结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个 电阻产生的热量越多。 问题：①是那个物理学家通过大量的实验确定了电流产生热量与电流、电阻 通电时间是的关系？这个关系的内容是什么？把这个规律叫做什么定律？②如
高二物理《焦耳定律》教学设计
《焦耳定律》 一、教学目标 （一）知识与技能 1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。 2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。 3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （二）过程与方法 通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。（三）情感态度与价值观 通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。 三、重点与难点： 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律 1．电功和电功率 （1）．电功 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。
初中九年级物理焦耳定律教学设计二
第十八章第四节焦耳定律 教学设计 卢龙镇中学梁爱东 （一）教学目标： 1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。 2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能力。 3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。 （二）教学重点与难点 如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。 （三）教法与学法 将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题。 （四）教具 学生电源、焦耳定律演示器、电流表、导线、多媒体课件及教学平台。 教学过程： 一、导入新课 出示电脑、电视、电烙铁、电饭锅，充电器图片 提出问题：这些电器工作时能量是怎样转化的？ 小组讨论确定答案。 生回答：电脑、电视把电能转化为光能、声能和内能；电烙铁、电饭锅把电能转化为 内能；充电器把电能转化为化学能和内能。 提出问题：这些电器在工作时有什么共同特点？ 小组讨论回答：都有内能产生。 师：用电器消耗电能就是把电能转化为其他形式能的过程。只要电流通过导体，就有一部分电能或全部电能转化为内能。电能转化为内能的现象就叫做电流的热效应。焦耳定律就是研究电流通过导体时的热效应。今天我们就来学习第四节焦耳定律。（板书：第四节焦耳定律） 二、进行新课 （一）探究影响电流通过导体产生热量的因素。 1、提出探究问题 出示小太阳，通电。
人教版九年级物理第十八章第四节焦耳定律(教学设计)
《焦耳定律》教案 【教学目标】 1.知识与技能 理解焦耳定律。 知道理解和防止电热的场合和方法。 2.过程与方法 通过实验探究电流的热效应与电流、电阻的关系。 3.情感态度和价值观 具有对科学的求知欲、乐于探索日常生活中的物理学道理，乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。 【教学重点】 电流产生的热量与电流、电阻大小之间的关系。 【教学难点】 理解焦耳定律。 【教学方法】 合作探究交流 【教学用具】 多媒体课件焦耳定律演示器 【课时安排】 1课时 【教学过程】 一、创设情境导入新课 展示图片，讨论热量的来源，以此引入新课 电热水器提供热水电暖气提供热量电熨斗熨烫衣物电烤箱烘烤食品 二、探究新知 （一）电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。 电暖气电饭锅电热孵卵器电热毯等。
知识拓展 电流的三大效应 电流的热效应电流的磁效应电流的化学效应想想议议 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 猜想与假设 1、可能与导体电阻大小有关 电阻越大，电流热效应越大 2、可能与电流大小有关 电流越大，电流热效应越大 3、可能与通电时间长短有关 通电时间越长，电流热效应越大 设计实验 讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？ 控制变量法 讨论2、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？ 利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫转换法。 实验原理：利用气体的热胀冷缩。 实验器材：两个透明容器中密封着等量的空气，容器中各有一段电阻丝，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而得出电热的多少。 实验装置：
鲁科版必修第二册 5.2相对论中的神奇时空 教案
2020-2021学年鲁科版（2019）必修第二册 5.2相对论中的神奇时空教案 教学目标 1. 了解时间延缓效应、长度收缩效应，并大体了解它们的验证及应用。 2. 了解质能关系，知道质能关系的应用。 3. 大体了解相对论的弯曲时空理论及其验证。 教学重难点 教学重点 尺缩钟慢效应、质能关系 教学难点 长度收缩效应、时间延缓效应、相对论弯曲时空理论 教学准备 多媒体课件 教学过程 新课引入 教师设问：回顾狭义相对性原理的两条基本假设。 教师活动：创设火车上光源发光的情境。 假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。 教师设问：车上的观察者将会看到什么现象，地面上的观察者又会看到什么现象？ 讲授新课 教师活动：讲解同时的相对性。 车上的观察者以车厢为参考系，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁。 对于车下的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对
地面也是相同的，在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些。他观测到的结果应该是：闪光先到达后壁，后到达前壁。因此，这两个事件不是同时发生的。 在经典力学中，时间是绝对的，时间均匀流逝的。两者之间是独立的。 在经典力学的，两个事件在某一参考系中同时发生，那么在其他任意的参考系中这两个事件也是同时发生的。 在相对论中，时间和空间是不可分割的。时间和空间都是相对的，两个事件是否同时发生也是相对的。 一、时间延缓效应 教师活动：讲解时间延缓效应。 如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是 t?=(1) 由于v
弯曲时空中动力学及量子效应研究(湖师大)
项目名称弯曲时空中动力学及量子效应研究 推荐单位湖南师范大学 项目综述查看 主要完成人 1.荆继良 第一项：在发现精确求解狄拉克场似正模的方法及结论、似正模与二级相变之间的联系及判据、黑洞动力学与热力学之间的内在联系等方面作出了创造性贡献，占40%。第二项：在发现普适的辐射粒子能量的定义、解决以往研究中的激烈争议、寻找KS黑洞自洽的热力学第一定律的微分和积分形式等方面作出了创造性贡献，占40%。第三项：在探讨非惯性系中经典和量子关联的定义、度量、分配及其与加速度的关系、黑洞霍金温度对量子纠缠和隐形传态的影响等方面作出了创造性贡献，占40%。第四项：在建立非线性电动力学全息超导模型、发现幂指数和对数形式等多种非线性电动力学对凝聚、电导率及相变类型转变影响等方面作出了创造性贡献，占30%。 2.陈松柏 对第一项贡献：在发现phantom暗能量场在弯曲时空中的动力学演化、Horava-Lifshitz理论可观测效应的等方面作出了创造性贡献，占30%。 对第二项贡献：在发现暗能量黑洞和哥德尔黑洞的霍金辐射谱、寻找KS黑洞自洽的热力学第一定律的微分和积分形式等方面作出了创造性贡献，占40%。 对第四项贡献：在建立非线性电动力学全息超导模型、发现Born-Infeld非线性电动力学对凝聚、电导率及相变类型转变影响等方面作出了创造性贡献，占40%。 3.潘启沅 对第一项贡献：在发现精确求解狄拉克场似正模的方法及结论、似正模与二级相变之间的联系及判据、黑洞动力学与热力学之间的内在联系等方面作出了创造性贡献，占30%。 对第三项贡献：在发现黑洞霍金温度对量子纠缠和隐形传态的影响、非惯性系中标量场和狄拉克场双模之间非最大纠缠演化的新规律等方面作出了创造性贡献，占30%。 对第四项贡献：在建立非线性电动力学全息超导模型、解决考虑物质场反作用时解析研究全息超导模型的困难等方面作出了创造性贡献，占30%。
新课标人教版九年级物理焦耳定律教学设计
新课标人教版九年级物理《焦耳定律》 教学设计 公开课教案《焦耳定律》教学设计 江苏南京29中致远校区殷发金 一、教学目标 （一）知识与技能 1．能通过实例，认识电流的热效应。 2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。 3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。 （二）过程与方法 体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。 （三）情感态度和价值观 会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。 二、教学重难点 电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行
研究。重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。 焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。 重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。 难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 三、教学策略 电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。在设计实
苹果落地是因为时空弯曲吗
强力、弱力、电磁力和引力是宇宙中的四种基本力，其中引力最为神秘和难以驾驭 从物理学的观点来说，与天体运动最紧密相关的概念是万有引力。 现代物理学告诉我们，宇宙中存在四种基本力：强力、弱力、电磁力和引力。强力和弱力的作用范围很短（< 10－15厘米），因而只存在于微观世界，人类通过现代科学的帮助才认识了它们；电磁力已成为人类不可或缺的动力来源，并且是文明社会的信息通信之基础；而引力是这四种力中最早被人类所感知，但也最为神秘和难以驾驭，至今还无法将它统一于包括了其它三种力的标准模型中。 人类很早就认识到，地球对自身以及周围一切物体的吸引作用，即重力。但若要发现任何两个物体之间都具有万有引力，就不那么容易了。因为，两个普通物体之间的引力一般来说非常微弱，我们根本不能感知它的存在。 相比较，电磁力就大多了。比如摩擦生电：一个绝缘玻璃棒被稍微摩擦几下，就能够吸引一些轻小的物品。再比如，磁铁对铁质物质的吸引和排斥作用，都是很容易观察到的现象。然而，除了巨大质量的星体之间产生的引力能够被观测到之外，一般物体的引力很难被探测到。 电磁场有电磁波来传递信息，常见的光也是一种电磁波，人类可以产生、接受、控制电磁波，它们已经是某种抓得住、看得见、用得上的东西。可是引力呢？引力波至今仍未被探测到，我们对引力的了解还太
少。 吸引物体下落的力，与使得月亮绕着地球转圈的力是同一种力 据说牛顿因为苹果从树上掉下砸到他头上，而发现了万有引力。不管这个传说真实与否，想必牛顿很早就注意到了物体被地球吸引而下落的事实，从而联想到月亮为什么不会掉下来，继而思考引力问题，认识到吸引物体下落的力，与使得月亮绕着地球转圈的力应该是同一种力。再后来，牛顿于1687年提出了万有引力定律。牛顿点亮了科学的火把，之后，又有了麦克斯韦尔的电磁场理论，经典物理的大厦变得宏伟壮观。 牛顿力学三大定律及万有引力定律为公众所熟知，因为那是中学物理的内容。然而，尽管每个人都知道爱因斯坦的名字，但要问起爱因斯坦对物理学的贡献是什么？或许，很多人都能用一个词汇来回答——相对论。然而，相对论是什么？为什么想到要创立狭义和广义两个相对论呢？这就不是人人都能说出个所以然了。 爱因斯坦生于牛顿逝世150多年之后。有位英国诗人为牛顿写下这样的墓志铭：“上帝说，让牛顿降生吧。于是世界一片光明。”另一位英国诗人，则在后面加上了两句玩笑话：“魔鬼撒旦说，让爱因斯坦出世吧。于是，大地又重新笼罩在黑暗之中。” 爱因斯坦用一篇光电效应的文章，引出了量子的概念。后来，在许许多多物理学家的共同努力下，量子理论得以创立。1905年，爱因斯坦又发表了6篇有影响力的论文，分别引领了三个不同物理学领域的研
高二物理：2.5 焦耳定律教案
新修订高中阶段原创精品配套教材 2.5 焦耳定律 教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改 2.5 Joule's law 教师：风老师 风顺第二中学 编订：FoonShion教育
2.5 焦耳定律 高中物理课堂教学教案 2.5焦耳定律 年月日 课题 §2.5焦耳定律课型新授课 教学目标（一）知识与技能1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。（二）过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。（三）情感、态度与价值观通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。教学重点、难点重点电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。难点电功率和热功率的区别和联系。教学方法等效法、类比法、比较法、实验法教学手段灯泡（36 v，18 w）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影
片、玩具小电机教学活动（一）引入新课教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能；（2）电炉把电能转化成内能；（3）电动机把电能转化成机械能；（4）电解槽把电能转化成化学能。教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。（二）进行新课1、电功和电功率教师：请同学们思考下列问题（1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么? 学生：（1）电场力的功的定义式w=qu （2）电流的定义式i= 教师：投影教材图2.5-1（如图所示）如图所示，一段电路两端的电压为u，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流i，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少? 学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=it。教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？学生：在这一过程中，电场力做的功w=qu=iut 教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。电功：（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2）
初三物理焦耳定律教案
初三物理焦耳定律教案 题型新授授时间设计人范春炜 教学目标知识目标：1知道电流的热效应．2在观察实验的基础上引出焦耳定律． 能力目标：理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用． 情感目标：增强动手观察能力，激发学生学习物理知识，认识物理与技术联系的兴趣。 教学重点①电阻概念的建立；②通过实验探究，认识决定导体电阻大小的因素。 教学难点通过实验探究，认识电阻大小与哪些因素有关。 1引入新 问：（1）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？ （2）电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？ 学生回答：发烫．是电流的热效应． 再通过本本节开始的“？”和图9-6，引入新． 2进行新： （1）演示实验： ①介绍如图9-6的实验装置，告诉学生RA＞RB，RB＝R，通电后，IA＝IB，IB＜I（从电流表的示数可知道I的数值）．
②问：该实验的目的是什么？（研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关） ③问：该实验的原理是什么？观察什么？向学生讲述：当电流通过电阻丝A、B、时，电流产生的热量就使三个瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上面原一样高的液柱就会逐渐上升．电流产生的热量越多，液面就会上升得越高．我们可以通过三个管中液面上升的高度比较电流产生的热量． ④教师演示实验，记录下在同一时刻三管中煤油液面的高低情况：h＞hA＞hB． ⑤分析： 问：比较A、B两瓶，什么相同？（I、t相同），什么不同？（R不同，RA＞RB；玻璃管中煤油上升的高度不同，hA＞hB），说明什么？ 引导学生回答：在通电电流和通电时间相同的条下，电阻越大，电流产生的热量越多． 问：比较B、两瓶，同上问（略）． 引导学生回答：在电阻和通电时间相同的条下，电流越大，电流产生的热量越多，教师指出：进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比． 问：上述实验中，若通电时间越长，瓶中煤油上升得将会怎样？（学生回答：越高）
创新思维训练(第五讲)
创新思维训练 主讲人：尤飞 第五讲联想思维训练 一、什么是联想思维 联想思维是指人们在头脑中将一种事物的形象与另一种事物的形象联系起来，探索它们之间共同的或类似的规律，从而解决问题的思维方法。复杂的客观世界由许多形形色色的事物构成，而事物之间又存在着各种各样的差异和区别。事实证明，两个事物之间的差异越大，将它们联想到一起就越困难。而一旦将两种看似不相干的事物联系起来，往往就能创新。 联想思维最典型的例子就是“牛顿一苹果一万有引力”。牛顿从苹果落地，联想到引力，又从引力联系到质量、速度、空间距离等因素，进而推导出力学三大定律。从洗澡池放水时出现的旋涡现象联想到地球磁场磁力线的运行方向；从豆角蔓的盘旋上升联想到天体的运动方向；从水面上木头浮、铁块沉现象联想到浮力再到造船业；从偶然看到的事物的不连续性联想到量子，从运动、质量、引力联想到时空弯曲，从意识的作用联想到宇宙全息等等。 比如“如果大风吹起来，木桶店就会赚钱。”这两者是怎么联系起来的呢？经历的思维过程：当大风吹起来的时候，砂石就会漫天飞舞，这会导致瞎子的增加，从而弹琵琶的人也会增多，越来越多的人会以猫的毛代替琵琶弦，因而猫会减少，结果老鼠的数量就会大大增加。由于老鼠会咬破木桶，所以做木桶的店就会赚钱了。这段联想十分合理，而结论却大大出乎人们意料，这就是运用了联想思维的结果。苏联心理学家哥洛万和斯塔林茨实验证明，任何两个概念词语可以经过四五个阶段建立起联想关系。例如，木头和皮球的联系：木头-树林-田野-足球场-皮球。又如天空和茶，天空-土地-水-喝-茶。 二、联想思维训练要点 根据联想有无目的性和自觉性，可以把联想分为无意联想和有意联想，而有意联想又分为再造联想、创造联想和幻想三种。 1、无意联想 事先没有明确目的，不由自主地想起某事物形象的过程，叫无意联想。它常发生于注意力不集中或半睡眠状态。如看天上的云，远处的山，联想它像某种事物或动植物。无意联想中最典型的是梦。有调查报告称，在数学家和科学家中，有70％左右的人承认，自己有些问题的解决，是在梦中得到启示和帮助的。无意联想是最简单、最初级的联想。有意联想是高级联想，是依据一定的目的自觉地进行的联想。 2、再造联想
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