Конспект урока «Постулаты СТО. Следствия постулатов СТО»

Автор: Шныра Елена Федоровна

Организация: МОУ ОДО Луганская школа - детский сад

Населенный пункт: Республика Крым, Джанкойский район, Луганское

Урок №47 Физика 11 класс Дата: ____________

Тема: Постулаты СТО. Следствия постулатов СТО.

Цель: изучить постулаты СТО и следствия постулатов СТО.

Образовательная: изучить относительность расстояний и промежутков времени;

Развивающая: развивать знания о связи между массой и энергией;

Воспитательная: внимательности, трудолюбия, добросовестности, активности.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Ход урока

I. Организационный момент.

Приветствие!

II. Актуализация опорных знаний.

Что понимается в физике под «системой отсчета»?

Какие системы отсчета называются инерциальными и неинерциальными? Приведите примеры.

В чем заключается принцип относительности Галилея?

Основные положения электродинамики Максвелла?

Тема: "Постулаты СТО. Следствия постулатов СТО".

Цель: изучить постулаты СТО и следствия постулатов СТО.

Записывайте тему урока!

Теория относительности представляет собой систему современных взглядов на пространство и время.

Согласно классическим представлениям о пространстве и времени, считавшимся на протяжении веков незыблемыми, движение не оказывает никакого влияния на течение времени (время абсолютно), а линейные размеры любого тела не зависят от того, покоиться ли тело или движется (длина абсолютна).

Развитие электродинамики привело к пересмотру представлений о пространстве и времени.

Сегодняшний урок посвящен специальной теории относительности Эйнштейна. СТО – новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену старым (классическим) представлениям.

III. Усвоение нового материала.

1. Возникновение СТО.

СТО появилась в результате возникшего противоречия между электродинамикой Максвелла и механикой Ньютона.

Возможные выходы из противоречия:

несостоятельность принципа относительности (Х.Лоренц)

несостоятельность формул Максвелла (Г.Герц)

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, как оказалось, опровергаются экспериментом.

2. Постулаты СТО.

В основе теории относительности лежат два постулата.

1) Понятие постулата в науке

Постулат в физической теории играет ту же роль, что и аксиома в математике. Это – основное положение, которое не может быть логически доказано. В физике постулат есть результат обобщения опытных фактов.

2) Постулаты СТО.

Принцип относительности Эйнштейна: все процессы природы протекают одинаково во всех ИСО.

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.

Относительность одновременности: два пространственно разделенных 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.

Относительность расстояний (релятивистское сокращение размеров тела в движущейся СО): длина движущегося предмета сокращается в направлении движения.

l – длина покоящегося тела;

l₀ – длина движущегося тела;

υ – скорость его движения в данной СО.

(релятивистскими называются эффекты, наблюдаемые при скоростях движения, близких к скорости света)

Размеры предметов в направлении, перпендикулярном направлению движения, не изменяются

Относительность промежутков времени: ход движущихся часов замедляется.

τ₀ – интервал времени, измеренный часами, покоящимися в той СО, где оба события произошли в одной и той же точке пространства.

τ – интервал времени между двумя событиями, измеренный движущимися часами.

Время на космическом корабле, летящем с постоянной скоростью, протекает медленнее, чем на «неподвижной» Земле. Но космонавт никаким образом не может подметить эти изменения, т.к. и все процессы внутри корабля, которые могли бы служить мерилом измерения времени, замедлены в том же отношении. Биение сердца и все функции организма тоже происходят в замедленном темпе. Если скорость движения приближается к скорости света, то путешествие до туманности Андромеды займет 29 лет. Но по земным часам пройдет почти 3 миллиона лет.

Если υ<<с, то в формулах (1) и (2) можно пренебречь величиной υ²/с². Тогда l≈l₀ и τ≈ τ₀, т.е. релятивистское сокращение размеров тел и замедление времени в движущейся СО можно не учитывать.

Релятивистский закон сложения скоростей (направленных вдоль одной линии)

υ₁ – скорость тела в 1-й СО;

υ₂ – скорость тела во 2-й СО;

υ – скорость движения 1-й СО относительно 2-й.

При υ₁, υ<<с получаем υ₂= υ₁+ υ, т.е. закон сложения скоростей в классической механике.

Если υ=с (т.е. речь идет о распространении света), получаем υ₂=с, что соответствует второму постулату СТО.

IV. Закрепление изученного материала.

Вопросы:

В чем отличие в формулировке принципа относительности Галилея и принципа относительность Эйнштейна? Распространяется ли принцип относительности Эйнштейна на те физические процессы, которые будут открыты в будущем? Можно ли утверждать, что второй постулат теории относительности распространяется и на утверждение о постоянстве направления распространения света?

V. Подведение итогов.

Что нового и чему вы сегодня научились на уроке?

Выставление оценок!

VI. Домашнее задание.

Прочитать параграфы 61-64. Знать конспект. Ответить на вопросы.

1. file1.ppt (3,0 МБ)

Опубликовано: 19.10.2024