Конспект урока "Постулаты СТО. Следствия, вытекающие из постулатов СТО" 11 класс




Тема урока: «Постулаты СТО. Следствия,
вытекающие из постулатов СТО»
Разработала: Сосова Татьяна Михайловна
МОУ «Нижнепенская средняя
общеобразовательная школа»
Ракитянского района
Белгородской области
Учитель физики
Тема урока: «Постулаты СТО. Следствия, вытекающие из постулатов СТО»
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Цели урока:
Познавательная: Обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание
основ специальной теории относительности: постулатов СТО, следствий теории
относительности.
Развивающая: Развитие познавательного интереса к предмету, умения логически
мыслить, анализировать, сопоставлять научные факты.
Воспитательная: Воспитывать культуру умственного труда.
Ход урока
I. Организационный момент.
Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности обучающихся к уроку.
II. Актуализация знаний (мотивационный этап)
1. Что понимается в физике под «системой отсчета»?
2. Какие системы отсчета называются инерциальными и неинерциальными?
Приведите примеры.
3. В чем заключается принцип относительности Галилея?
4. Назовите основные положения электродинамики Максвелла?
Сегодняшний урок посвящен специальной теории относительности Эйнштейна.
СТО новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену старым
(классическим) представлениям.
III. Изучение нового материала
Лекция с созданием опорного конспекта.
1. Возникновение СТО.
СТО появилась в результате возникшего противоречия между электродинамикой
Максвелла и механикой Ньютона.
Возможные выходы из противоречия:
1. несостоятельность принципа относительности (Х.Лоренц)
2. несостоятельность формул Максвелла (Г.Герц)
3. отказ от классических представлений о пространстве и времени, сохранение
принципа относительности и законов Максвелла (А.Эйнштейн)
Единственно правильной оказалась именно третья возможность. Последовательно
развивая ее, А.Эйнштейн пришел к новым представлениям о пространстве и времени.
Первые два пути опровергаются экспериментом.
2. Постулаты СТО.
В основе специальной теории относительности (СТО) лежат два постулата: (работа с
учебником «Физика 11»).
Постулаты СТО.
1. Принцип относительности Эйнштейна: все процессы природы протекают
одинаково во всех ИСО.
2. Второй постулат: скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО. Она
не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника светового
сигнала
Следствия СТО.
Релятивистскими называются эффекты, наблюдаемые при скоростях движения,
близких к скорости света.
1. Относительность одновременности: одновременность пространственно
разделенных событий относительно, т.е. события одновременные в одной ИСО,
могут не быть одновременными в другой ИСО.
При переходе из одной СО в другую может изменяться последовательность
событий во времени, однако последовательность причинно-следственных событий
остается неизменной во всех СО: следствие наступает после причины.
Причиной относительности одновременности является конечность скорости
распространения сигналов.
2. Относительность расстояний (релятивистское сокращение размеров тела в
движущейся системе отсчета): длина движущегося предмета сокращается в
направлении движения.
c
ll
2
2
0
1
(1)
l –длина тела движущегося относительно инерциальной система отсчета;
l
0
длина тела в той инерциальной системе отсчета относительно, которой тело покоится
(собственная длина);
υ скорость его движения в данной системе отсчета.
Сокращение линейных размеров происходит в направлении движения, поперечные
размеры тела при этом не изменяются.
3. Относительность промежутков времени: ход движущихся часов замедляется.
c
2
2
0
1
(2)
τ
0
интервал времени между двумя событиями, которые произошли с объектом в
собственной системе отсчета, т.е. в системе, относительно которой он покоится
(собственное время).
τ интервал времени между двумя событиями в системе, относительно которой объект
движется со скоростью υ.
Если υ<<с, то в формулах (1) и (2) можно пренебречь величиной υ
2
2
. Тогда ll
0
и τ τ
0
,
т.е. релятивистское сокращение размеров тел и замедление времени в движущейся
системе отсчета можно не учитывать.
4. Релятивистский закон сложения скоростей (направленных вдоль одной линии)
c
2
1
1
2
1
(3)
υ
1
скорость тела в 1-й системе отсчета;
υ
2
скорость тела во 2-й системе отсчета;
υ скорость движения 1-й системе отсчета относительно 2-й.
При υ
1
, υ<<с получаем υ
2
= υ
1
+ υ, т.е. закон сложения скоростей в классической
механике.
Если υ=с (т.е. речь идет о распространении света), получаем υ
2
=с, что соответствует
второму постулату СТО.
IV. Закрепление и применение полученных знаний для решения задач.
Вопросы
1. В чем отличие в формулировке принципа относительности Галилея и принципа
относительность Эйнштейна?
2. Можно ли утверждать, что второй постулат теории относительности
распространяется и на утверждение о постоянстве направления распространения
света?
Задачи (дидактический материал с. 63)
1.(1032Т1) Длина линейки, неподвижной относительно земного наблюдателя, 2
м.Какова длина этой линейки, движущейся относительно его со скоростью, равной 0.5
скорости света? Скорость света принять равной 3*10
8
м/с.
2. (1032Т3) Какой промежуток времени пройдет на звездолете, движущемся
относительно Земли со скоростью, равной 0.4 скорости света, за 25 земных лет. Скорость
света принять равной 3*10
8
м/с.
3. (1032Т6) С какой скоростью должен двигаться космический корабль
относительно Земли, чтобы часы на нем шли в 4 раза медленнее, чем на Земле? Скорость
света принять равной 3*10
8
м/с.
V. Подведение итогов.
Что нового узнали? Чему научились?
VI. Домашнее задание.
1. Домашнее задание: §75-78, упр. 11(4)
Список использованных источников.
1. Физика 11 / Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев.- М.: «Просвещение», 2012.
2. Дидактический материал по физике. 10 кл.: Пособие для учителей/ И.М. Мартынов,
Э.Н.Хозяинов, В.А.Буров: под ред. В.А.Бурова.- М.: «Просвещение», 1980.
3. Физика. Весь школьный курс в таблицах/ сост. Тульев В.В. Минск: Современная
школа: Кузьма. 2010.