高中物理“相对论”教学研究
艾孜热提艾力·居曼
拜城县第一中学 842300
摘要：笔者在调查中了解到，对于“从爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设出发，用光作为测量工具”这一概念的教学应用是规避开学生对应学习方面中“洛伦兹变化”这一难点成分的关键所在，依托于高中生通常所具备的数学维度下的既有学习成果来进行“相对论”方面的知识教学，能够让相对论的核心观点和基本应用公式在高中物理教学活动中展现出更具“亲和力”的姿态，让学生在更深层面完成对应的理解、内化工作。本篇论文主要介绍了依托于上述策略，定量地开展相对论有关公式（包括时间、长度、速度、质量）的教学推导环节体系。
关键词：高中物理；相对论；教学策略
“相对论”是高中物理中具有较高教学难度的知识体系，很多高中生在学习这一方面知识内容时常常会感到“如坠云中”，无法取得理想的学习成果。针对这样的问题，高中物理教师需要有效扭转传统的“理论输出”教学思路，立足于学生的共性思维水准来设计对应的教育方案，同时做出对关联性知识衔接工具的应用尝试，以之为媒介来进一步促成“相对论”单元知识内容的高维引导。在笔者看来，这一系列的工作需要从多维方面着手来具体执行，同时体现出以下几方面核心内容：
一如笔者在前文当中所提到的，“狭义相对论”当中所表达的“时空观”具有相对较高的理解“门槛”，很多高中生在学习之初就已经在内心产生了畏难心理，所以不少高中物理教师在进行这一方面的课程教学时都会遇到非常多的工作阻碍。在实际的教学方案设计、应用中，笔者曾对标于爱因斯坦所提出的“狭义相对论”以及其中所囊括的两个基本项目，体现出“光”作为基础性物理概念所具有的测量工具作用，以此来“绕”开高中生们大多不甚“感冒”的洛伦兹变换部分，借助于本学段数学科目中的关联知识要素和学生们业已掌握的前端物理学基础知识，自然、能动地推导出“狭义相对论”的基本观点和常规性解题公式。因为“时空观”体系当中，物体的运动需要保持高速的状态——即以无限接近于光速的速度运动着，因此需要彰显出“光”这一物理存在的测量工具价值。如此一来，学生们便可以在学习“相对论”的过程中把原本抽象的逻辑概念转化为更易于自己理解、接受的具象化思维，使学生能够以直接的方式去总结出“狭义相对论”的核心结论，并在这个基础上取得理想的学习成效。上述内容的具体推导过程可以总结为以下几个部分：
说明1：狭义相对性原理：在立体型模式的惯性参考系框架之下，所有的物理规律在本质上具有绝对的共质性。笔者所挑选的参考系都是具有惯性参考属性的，而具体应用的物理规律则是学生们在前端物理学习中已经掌握并具有一定考查、实践应用的基础性规律。
说明2：光速不变原理：众所周知，光速在真空环境下能够以同样的物理状态表现在惯性参考体系之下。也就是说“光速”“光源”以及“观察者”三者之间的相对运动是不具备常规模式下的交互联系的，也可以说光速在真空环境下所表现出的是一种共向的规律属性，这是构建有利于学生高维理解的理论基础。
说明3：用“光”作为测量工具，这是笔者在本文中所提出的一个核心见解。高中物理教师应当意识到，“狭义相对论”中的目标运动概念中，物体的运动速度是以光速为唯一参照的，借助于常规的测量方案基本无法达成高层级的认知目标并为后续“相对论”的内化认知提供必要的思维条件。与此同时，利用“光”这个物理存在作为测量用具，无疑是一个非常方便、有效的策略。笔者所列举的例子便是依托于这一策略，紧密围绕上述的三方面内容来做说明，以此来更好地解答“如何帮助高中生正确理解‘相对论’的概念内涵”这个重要的问题。
除了以上几点之外，高中物理教师还需要树立起鲜明的“数字化课堂构建”的意识，积极借助于对现代化教育技术、设备的研究和应用，从网络资源开发以及对交互媒体的运用中表现出“相对论”的可视化内涵及多元体现、应用流程，继而让学生们能够建立起连接于目标知识单元和个人认知之间的“桥梁”，从而完成提升“相对论”课程教育质量、效率的理想目标。
结束语：
通过本文中所表述的策略可以得知，从“狭义相对论”所包含的两个基本假设来看，同时依托于“光”来作为基本的测量用具，能够让学生们意识到原本具有较大理解难度的“狭义相对论”，可以在学习环节中变得更具有“亲和力”。只要广大高中物理教师切实掌握了这一有效策略，便能够有效规避开洛伦兹变换这一难点，灵活、自然地向学生们讲述“相对论”的物理内涵，同时“相对论”的物理公式也将摆脱教材当中的抽象化存在模式而使学生免于“死记硬背”的痛苦，以此来让学生进一步感受到“相对论”中基础性的“时空观”内涵和其他关联性结论，并在这个基础上让学生意识到上述学习目标的概念基础均是“相对论”的必然推导结果，最终使学生在思维层面淡化对“相对论”部分的神秘主义意识色彩。
参考文献：
[1]黄皓.“时间和空间的相对性”教学设计的创新[J].湖南中学物理， 2012（07）：65—66.
[2]李梅，周向群.中学狭义相对论教学构想[J].物理教师， 2013，34（12）：27—30.
