Насколько мы можем замедлить время если наш корабль мчится во вселенной со скоростью 0 8с

Урок-повторения и обобщения темы «СТО — специальная теория относительности»

Разделы: Физика

ЦЕЛЬ: Повторение основных понятий СТО (специальной теории относительности), развитие познавательных навыков, творческих способностей, интереса к предмету, закрепление навыков решения задач, навыков самостоятельной работы.

ЭПИГРАФ: Во всем мире едва ли дюжина людей по-настоящему понимают теорию Эйнштейна! (Д. Гамов)

ХОД УРОКА

Сегодня наш урок посвящён СТО, мы повторим с вами изученные понятия теории относительности. А сейчас — реклама .

Развивалась электродинамика, ведь законы её сложны,
И поставила к стенке механику, что, мол, формулы не верны.
Обнаружились противоречия.Что же делать теперь, как быть?
И вот эти возникшие трудности три возможности взялись решить.
Те возможности тайком собирались вечерком.

(Выходят три ученицы).

Первая возможность — я! Предлагаю вам, друзья,
Признать недействительным принцип относительности
В применении к электромагнитным явлениям.
А вот формулу Максвелла я оставить захотела.

Вторая же возможность — я! Вот в чем истина моя:
Формула Максвелла неправильна и устарела,
А принцип относительности справедлив в действительности.

Третья возможность — я ! Умоляю вас, друзья,
Отказаться от старых представлений о пространстве и времени.
Но не трогая Максвелла формулы и относительности теорию

Вот уж пятый год идёт двадцатого столетия,
И Эйнштейн нам создаёт СТО великолепие!

(Появляется Эйнштейн — ученик).

Возможности первую и вторую не хочу я!
А вот с третьей попробую разобраться поподробнее.

Разбирал он, разбирал, постулаты получал.
Первый постулат формулируется так: (Читает постулаты СТО).

Первая: Если вы хотите узнать какая скорость самая большая.

Вторая: Если вы хотите остановить время,

Третья: сократить свои размеры

Ученик: и увеличить массу тела.

Вместе: Изучайте теорию относительности!

Учитель: Мы с вами говорили на уроках об эффекте замедления времени, о том, что космические путешественники, путешествующие со скоростями близкими к скорости света, сохраняют свою молодость. И мы сегодня тоже попытаемся замедлить время и совершить путешествие в космос с очень большой скоростью. Представьте, что наш кабинет — космический корабль, а вы — экипаж этого корабля. Но для начала путешествия экипажу необходимо заполнить анкетные данные и пройти тестирование.

(Класс отвечает на вопросы теста.)

I. Укажите, при каких условиях законы СТО переходят в законы классической механики :

А) при V C , Д) при V >> C, Е) никогда не переходят.

II. Укажите, какие из приведенных ниже утверждений являются постулатами частной теории относительности: 1) законы природы имеют одинаковую математическую форму в любой ИСО; 2) скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО; 3) все законы природы имеют разную математическую форму в разных ИСО; 4) скорость света зависит от выбора СО.

А) Только 1; Б) только 2; В) только 3; Г) 1 и 2 ; Д) 3 и 4 .

III. Кто утверждал, что все ИСО равноправны, и во всех ИСО не только механические, но и все другие физические законы имеют одинаковую форму?

IY. Укажите правильное утверждение:

А) прицип относительности в классической физике распостраняется на все законы природы, а в релятивистской — только на законы механики;

Б) принцип относительности в одинаковой степени распостраняется как на релятивистскую, так и на классическую физику;

В) релятивистский принцип относительности распространяется на все законы природы, а классический принцип относительности распространяется только на законы механики.

Y. Укажите правильное утверждение:

А) в классической физике скорость взаимодействия тел конечна и равна скорости света в вакууме, в релятивистской физике скорость взаимодействия мгновенная;

Б) в классической физике скорость взаимодействия тел считается мгновенной, в релятивистской физике существует максимальная конечная скорость взаимодействия — скорость света в вакууме.

YI. Некоторая звезда удаляется от Земли со скоростью V, свет, испущенный этой звездой, приходит на Землю со скоростью:

YII. Два автомобиля движутся навстречу друг другу. Скорость каждого относительно земли равна V.Чему равна скорость света фар первого автомобиля в системе отсчёта,связанной со вторым автомобилем? Скорость света в системе отсчёта , связанной с Землёй, равна С.

А) С; Б ) С+ V ; В ) С + 2 V ; Г ) С — V ; Д ) С — 2 V ;

Проверка, обсуждение результатов тестирования , правильности выбраных ответов .

Учитель: Итак, экипаж готов к путешествию и мы отправляемся в путь.

(Звучит фонограмма старта ракеты и космическая музыка.)

Чем же можно заняться во время полета? Давайте посмотрим ещё одну рекламу.

1 ученик: Саша и Паша одноклассники, Саша отправляется в путешествие со скоростью света. Паша остается на Земле.

(Два ученика, выполняющих роль Паши и Саши, прощаются. Один уходит.)

1 ученик: Саша в космическом путешествии был ровно год и вернулся на Землю. Его встретил состарившийся одноклассник Паша.

Вместе: Путешествуйте со скоростью света, чтобы остаться молодыми!

Учитель: Давайте посчитаем, насколько мы можем замедлить время, если наш корабль мчится во Вселенной со скоростью 0,8С ? Сколько времени будет продолжаться урок, если на Земле он 40 минут?

Ученики рассчитывают в тетрадях значение времени. Ответ: 24 минуты.

Проверяется правильность решения задачи.

Учитель: А сейчас мы почитаем художественную литературу и ответим на вопросы. Джордж Гамов — физик-теоретик, автор многих работ по квантовой механике, атомной и ядерной физике, астрофизике, космологии и биофизике, автор книги » Приключения мистера Томпкинса». Отрывок из неё мы прочитаем .

1. «Одинокий велосипедист показался вдали и стал медленно приближаться.Когда он подъехал поближе, мистер Томпкинс вытаращил глаза от изумления: и велосипед, и восседавший на нём молодой человек были невероятно сокращены в направлении движения, как будто их рассматривали через цилиндрическую линзу. Часы на башне пробили пять, и велосипедист, по-видимому куда-то спешивший, приналёг на педали. Мистер Томпкинс не заметил, чтобы скорость от этого прибавилась, но усилия велосипедиста не прошли бесследно: он сократился ещё сильнее и отправился дальше, в точности напоминая картинку, вырезанную из картона. Тут мистер Томкинс ощутил прилив гордости, ибо ему было совершенно ясно, что происходило с велосипедистом.»

ВОПРОС: Что же произошло с велосипедистом? (Заслушивают ответы учеников).

2.»Томпкинс воспользовался чьим-то велосипедом,стоящим у края тротуара, и помчался по улице. Он ожидал,что сразу сократится в направлении движения, и даже был очень рад этому, так как начавшая расползаться за последнее время фигура причиняла ему некоторые неприятности. Но, к величайшему удивлению мистера Томпкинса,ни с ним самим, ни с велосипедом ничего не произошло. Сократились улицы, витрины лавок и магазинов превратились в узкие щели, а полисмен на углу стал самым тощим человеком, которого приходилось когда-нибудь видеть мистеру Томпкинсу».

3.»Джентельмен, на вид лет сорока, сошел с поезда и направился к выходу. Его встречала леди весьма преклонного возраста, которая, к удивлению мистера Томпкинса , называла его не иначе, как «мой дорогой дедушка». Для мистера Томпкинса это было уж чересчур. Под предлогом помочь поднести вещи, он вмешался в разговор.- Прошу извинить меня за то , что я вмешиваюсь в ваши семейные дела, — начал он,- но действительно ли вы приходитесь дедушкой этой милой пожилой леди? Видите ли, я в этих местах человек новый и не знаю местных обычаев, но мне никогда не доводилось. — Понимаю ваше затруднение,- улыбнулся в усы джентельмен.»

ВОПРОС: Что ответил джентельмен мистеру Томпкинсу?

4. «Баллада об астронавте» (из сборника » Физики шутят»)

От бета-инвертора
И гамма-конвертора
Осталась обшивка одна.
А ионная пушка ,
Как пустая хлопушка,
Торчит, ни на что не годна.
Все распались мезоны,
Все распались нейтроны,
Излучился весь видимый свет.
По закону Кулона
Разбежались протоны,
На лептоны ж надежды нет.
Поврежденный реактор
Тарахтит, словно трактор,
В биокамере — гниль и прель.
Вот сопло уж забилось,
Да и дно прохудилось,
И вакуум хлещет в щель..
Он летел к Ориону,
Но поток гравитонов
Пересёк неожиданно путь.
Отклонившись от курса
И спустив все ресурсы,
Он сумел и от них ускользнуть.
Сделав крюк здоровенный,
Облетев пол-Вселенной
И теперь на пустом корабле
По последней прямой
Возвращался домой,
Приближаясь к планете Земле.
Но борясь с тяготеньем
Сверх-сверх-сверхускореньем,
Он замедлил стрелки часов
И стрелки застыли
На Земле ж проходили
Тысячи тысяч веков.
Вот родные планеты.
Боже! Солнце ли это? —
Тёмно-красный, чуть тёплый шар.
Над Землёю дымится ,
Над Землёю клубится
Водородный,холодный пар.
Что же это такое?
Где же племя людское? —
В неизвестных, далёких мирах.
Вырастают их дети
Уж на новой планете,
А Земля вся в космических льдах.
Чертыхаясь и плача
От такой неудачи
Астронавт повернул рычаг,
И раздалось: БАХ!

Чтобы с нами не случилась такая же история, возвращаемся обратно на Землю. Ведь там остались те, кто нас любит и кого любим мы.

(Звучит космическая музыка.)

Ученикам предлагается самостоятельная работа по вариантам по теме «СТО»

ИТОГ УРОКА: (Звучит «Земля в иллюминаторе » группы «Земляне»)

Учитель: Вот и закончилось наше путешествие. Посмотрите в окно — Земля. Думаю, что вам было интересно путешествовать. (Выставление оценок.)

Источник

Конспект урока физики 11 класс «Специальная теория относительности»

Конспект урока физики 11 класс «Специальная теория относительности»Конспект урока физики 11 класс «Специальная теория относительности»

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока физики 11 класс «Специальная теория относительности»»

Класс 11 Дата проведения____________

Тема урока: Решение задач по теме «Специальная теория относительности»

Значение теории относительности
простирается на все процессы природы,
начиная от радиоактивности, волн и корпускул,
излучаемых атомом, и вплоть до движения
небесных тел, удаленных от нас на миллионы лет.
Макс Планк

Тип урока: комплексного применения знаний и способов деятельности.

Цели урока: организовать деятельность учащихся по комплексному применению знаний (сущности СТО, постулатов и следствий из СТО, формул релятивистской длины, массы, времени, импульса, энергии, релятивистского закона сложения скоростей) и способов деятельности (вычисления значений величин по формулам, преобразования формул, объяснения физических явлений на основе знаний постулатов и следствий СТО),

совершенствовать вычислительные навыки, навык перевода единиц физических величин в СИ, навык преобразования формул, навык решения задач в общем виде;

создать условия для развития мышления, коммуникативных навыков, навыков самостоятельной работы (умение работать во времени, анализировать условие, самоконтроль),

применить дифференцированный подход в обучении,

воспитывать культуру умственного труда.

повторить и обобщить знания учащихся о физическом содержании постулатов теории относительности;

изучить основные следствия из постулатов СТО;

дать понятие о релятивистских эффектах;

научить учащихся применять следствия из постулатов СТО для решения задач.

развивать у учащихся мышление (умение анализировать, сравнивать, строить аналогии, делать умозаключения);

развивать общеучебные умения: пользоваться учебником, заполнять таблицы;

развивать коммуникативные умения: устной монологической речи (при индивидуальном ответе) и диалога/полилога (при обсуждении в группах).

воспитывать мировоззренческое понятие о познаваемости мира;

воспитывать чувство само- и взаимоуважения при работе в группах;

воспитывать в учениках средствами урока уверенность в своих силах, чувство ценности интеллектуального труда.

6. Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый.

Этап актуализации опорных знаний.

3. Этап комплексного применения знаний на практике.

4. Этап рефлексии

5. Этап подведения итогов урока. Выставление оценок.

6. Этап информации о домашнем задании.

Давайте оценим наше настроение, ощущения на начало урока по шкале, которая представлена на карточках, лежащих перед Вами.

Этап актуализации опорных знаний.

Учитель задаёт вопросы

— В чем сущность СТО?

Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей называется общей теорией относительности.

Описываемые специальной теорией относительности отклонения в протекании физических процессов от предсказаний классической механики называют релятивистскими эффектами, а скорости, при которых такие эффекты становятся существенными, — релятивистскими скоростями

— Сформулируйте постулаты СТО.

1 принцип относительности.

Все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой (протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета).

Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы (не только механические) имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики обобщается на все процессы природы, в том числе и на электромагнитные. Этот обобщенный принцип называют принципом относительности Эйнштейна.

2 принцип относительности.

Скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую

Два ученика на доске записывают:

— Следствия из постулатов СТО: формулы релятивистских массы, длины, времени, импульса и энергии, закон сложения скоростей

Оставшиеся учащиеся выполняют индивидуальное задания по вариантам (тест)

1. Укажите, какие из приведенных ниже утверждений являются постулатами теории относительности: 1) все процессы природы протекают одинаково в любой ИСО; 2) скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО; 3) все законы природы имеют разную математическую форму в разных ИСО; 4) скорость света зависит от выбора СО.

А) Только 1; Б) только 2; В) только 3; Г) 1 и 2; Д) 3 и 4 .

2. Кто утверждал, что все ИСО равноправны, и во всех ИСО не только механические, но и все другие физические законы имеют одинаковую форму?

А) Г.Галилей; Б) И.Ньютон; В) А.Эйнштейн.

3. Укажите правильное утверждение:

А) принцип относительности в классической физике распространяется на все законы природы, а в релятивистской — только на законы механики;

Б) принцип относительности в одинаковой степени распространяется как на релятивистскую, так и на классическую физику;

4. Понятие одновременности событий является:

А) абсолютным; Б) относительным.