Методическая разработка урока по физике по теме "Основы теории относительности"
методическая разработка по физике (11 класс)
Цель урока: раскрыть содержание постулатов специальной теории относительности.
Задачи:
Образовательные: повторить принцип относительности Галилея и основные положения электродинамики Максвелла; напомнить учащимся содержание таких понятий, как «тело отсчета», «система отсчета», инерциальная система отсчета; раскрыть содержание постулатов специальной теории относительности и научить учащихся применять их для доказательства следствий специальной теории относительности.
Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач.
Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 plan-konspekt_osnovy_teorii_otnositelnosti.docx | 17.82 КБ |
 11_kl_osnovy_teorii_otnositelnosti.pptx | 1.5 МБ |
Предварительный просмотр:
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
лицей № 144 Калининского района Санкт-Петербурга
Конспект урока по физике
Тема: «Основы теории относительности»
11-й класс
Учитель физики
Викулина Людмила Сергеевна
Санкт-Петербург
2018
Цель урока: раскрыть содержание постулатов специальной теории относительности.
Задачи:
Образовательные: повторить принцип относительности Галилея и основные положения электродинамики Максвелла; напомнить учащимся содержание таких понятий, как «тело отсчета», «система отсчета», инерциальная система отсчета; раскрыть содержание постулатов специальной теории относительности и научить учащихся применять их для доказательства следствий специальной теории относительности.
Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач.
Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания.
Материально-техническое оснащение: компьютер, мультимедийный проектор, экран.
ХОД УРОКА
- Орг.момент. Сообщение цели урока.
- Актуализация знаний в форме беседы
- 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?
- 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.
3. Изучение нового материала
Презентация «Основы теории относительности».
4. Закрепление и применение полученных знаний для решения задач.
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?
Решение задач в группах.
1) Длина объекта, неподвижного относительно земного наблюдателя, 2 м. Какова длина того же объекта, движущегося со скоростью, равной 0,5с? (1,73 м)
2) Какой промежуток времени пройдет на звездолете, движущемся относительно Земли со скоростью 0,4с за 25 земных лет? (23 года)
3) Определите скорость движения протона в ускорителе, если масса протона возросла в 10 раз. (2,9 м/с)
5. Домашнее задание: выучить постулаты СТО и релятивистские эффекты, решить задачи:
1) При какой скорости движения сокращение длины движущегося тела составляет 25%? (2 м/с)
2) Какому изменению массы соответствует изменение энергии на 4,19 Дж? (4,65 кг)
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
1. Введение
1881 г. опыт Майкельсона показал, что движение Земли вокруг Солнца не влияет на скорость распространения света. Факт независимости скорости света от выбора системы отсчета оказался в противоречии с классическим законом сложения скоростей. V 1 = c + V V 2 = c – V
Независимость скорости света от выбора системы отсчета была подтверждена наблюдениями за двойными звездами , вращающимися вокруг общего центра. Равными оказались скорости распространения света и от диаметрально противоположных точек Солнца. Расхождение теории с экспериментом совершенствование существующей теории создание принципиально новой теории
2. Общие сведения о СТО
Альберт Эйнштейн в 1905 г. создал теорию, которую назвали специальной (частной) теорией относительности . Из нее следовал новый закон сложения скоростей, не противоречащий факту постоянства скорости света. В основу этой теории Эйнштейн положил два постулата, являющиеся обобщением опытных фактов.
ПОСТУЛАТЫ СТО 1) Принцип относительности Эйнштейна : любые физические явления при одинаковых условиях протекают одинаково в различных инерциальных системах отсчета. 2) Принцип постоянства скорости света : величина скорости света в вакууме не зависит от скорости движения источника и наблюдателя.
В природе существует предельная скорость распространения любых взаимодействий. Эта скорость равна скорости света в вакууме . Величина скорости света в вакууме абсолютна. Она не зависит ни от скорости движения источника света, ни от выбора системы отсчета , в которой выполняются измерения скорости света.
3. РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ЭФФЕКТЫ
Принятие постулатов теории относительности приводит к изменению представлений о свойствах пространства и времени, принятых в классической физике. Явления, описываемые теорией относительности, но противоречащие классической физике , называются релятивистскими явлениями или релятивистскими эффектами .
1) Сокращение длины Пусть длина стержня равна l в системе отсчета, в которой он покоится. Если стержень движется в другой системе отсчета со скоростью V , направленной вдоль стержня, то в этой системе отсчета длина l' движущегося стержня равна:
Движущиеся тела неподвижному наблюдателю кажутся сокращающимися в размере вдоль прямой, совпадающей с вектором скорости .
2) Относительность одновременности событий два события, происходящие одновременно в различных точках пространства в одной системе отсчета, могут наблюдаться как неодновременные в другой системе отсчета . Пусть световой сигнал излучается в центре ракеты, движущейся со скоростью V . Наблюдатель внутри ракеты считает, что свет достигает противоположных стен одновременно, так как стены находятся на одинаковом расстоянии от источника, а скорость света одинакова во всех направлениях.
С точки зрения внешнего наблюдателя левая стена приближается к источнику со скоростью V , а правая удаляется от него с такой же скоростью. Поэтому световой сигнал достигает левой стены раньше, чем правой. Хотя разность времени прибытия светового сигнала будет незначительной, принципиально важно, что сигнал не достигнет обеих стен одновременно. Разные наблюдатели могут иметь различные представления об одновременности событий.
3) Замедление времени В движущейся системе отсчета с точки зрения неподвижного наблюдателя течение времени замедляется . Движущиеся часы меняют свой ритм. Световые часы – одна из разновидностей часов – два зеркала, установленных на некотором расстоянии параллельно друг другу. Световой импульс, отражаясь от поверхностей зеркал, может перемещаться между ними вверх и вниз. При каждом отражении импульса от зеркала часы тикают.
Промежуток времени t между двумя событиями, измеренный в неподвижной системе отсчета, в системе отсчета, движущейся со скоростью V , равен:
Эффект замедления времени был экспериментально обнаружен и при скорости движения, много меньшей скорости света. В 1971 г. было проведено сравнение хода цезиевых часов: одни часы находились в полете вокруг Земли на реактивном самолете, а другие оставались в обсерватории на Земле. При приземлении самолета отставание часов, путешествовавших вокруг Земли, от покоившихся составило около 200 нс .
ВЗАИМОСВЯЗЬ МАССЫ И ЭНЕРГИИ Полная энергия движущегося тела
энергия покоя
Массе в 1 г соответствует энергия покоя 9∙10 13 Дж. Такая энергия выделяется при взрыве атомной бомбы. Ее хватило бы для превращения 30 000 т воды в пар. Излучение Солнца и других звезд несет энергию и, значит, массу. Излучая энергию, они теряют массу. Из-за излучения масса Солнца уменьшается примерно на 4 млн т в секунду.
При движении частицы со скоростью, близкой к скорости света, масса частицы увеличивается.
Отменяет ли теория относительности классическую механику?
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Методическая разработка урока по физике в 9 классе " Интерактивные лабораторные работы - постоянный электрический ток"
Данный программный продукт является современным средством обучения, позволяющим по-новому организовать учебный процесс. Программа позволяет провести эксперимент в условиях, максимально приближенных к ...
Методическая разработка урока по физике в 7 классе на тему "Слон, иголка и другие, или..."
В состав методической разработки входят: 1. План-конспект урока.2. Презентация к уроку.3. Карточки-задания.4. Тест.5. Карточка рефлексии....
Методическая разработка урока по физике с применением ЭОР для 7 класса по теме "Сила упругости"
Предлагаю вашему вниманию подробный конспект по физике для 7 класса. Хочу прочитать ваши коментарии и отзывы об уроке....
Методическая разработка урока по физике 8 класс. Тема "Плавление и отвердевание кристаллических тел
Методическая разработка урока по физике 8 класс. Тема "Плавление и отвердевание кристаллических телс точки зрения молекулярно-кинетической теории". Приглашаем всех в путешествие вглубь ве...
Методическая разработка урока по физике "Физика в стакане чая"
Урок, связанный с поварским искусством, повторительно-обобщающий урок по разделу «Молекулярная физика» проводится в виде «чайной церемонии». На этот урок можно пригласить мастера производственно...
Методическая разработка урока по физике.11 класс. Тема урока: "Волновые свойства света"
О природе света люди задумывались давно. И только в 17 веке практически одновременно возникли две противоположных теории объясняющих природу световых явлений: корпускулярная и волновая. Основоположник...
Методическая разработка урока по физике в 7 классе" Сложение сил, действующих по одной прямой и их графическое изображение. Центр тяжести тела." Урок интегрированный: физика и литература
Цели: 1)обучающая: изучение сил, действующих по одной прямой, изучение понятия центра тяжести;2) развивающая: развивать память, логическое мышление, умения анализировать и применять знания в новой сит...