Постулаты СТО. Следствия вытекающие из постулатов.
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

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.

                                          (1)

l –длина тела движущегося относительно инерциальной система отсчета;

l0 – 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.

                                          (2)

τ0 – 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 υ2/с2. Тогда l≈l0 и τ≈ τ0, 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) 

                                                   (3)

υ1 – скорость тела в 1-й системе отсчета;

υ2 – скорость тела во 2-й системе отсчета;

υ – скорость движения 1-й системе отсчета 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 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*108м/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*108м/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*108м/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.