Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії
РЕЛЯТИВІСТСЬКА МЕХАНІКА
Урок № 1
Тема. Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії
Мета: повторити принцип відносності Галілея та ознайомити учнів із передумовами виникнення теорії відносності, сформулювати в учнів розуміння основних положень; розвивати логічне мислення, вміння аналізувати, робити висновки; формувати в учнів усвідомлення пізнаваності навколишнього світу і безмежності пізнання.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
ХІД
I. Актуалізація опорних знань. Організаційний етап
Учитель. Вслухайтесь уважно в те, що я буду у вас запитувати: “З якого боку знаходяться вікна в кабінеті?”
Учні. З лівого.
Учитель. Неправильно, з правого. Ось моя права рука, і ось праворуч розміщені вікна.
Учні. Так, для вас справа, а для нас зліва.
Учитель. Так насправді вікна зліва чи справа?
Учні. Відносно вас справа, відносно нас – зліва.
Учитель. Так, ви підібрали правильне слово – “відносно”. Отже, поняття справа, зліва – відносне.
Учитель. Дайте відповідь на друге запитання: “Ви зараз нерухомі чи рухаєтесь?”
У
Учитель. Хто першим сформулював принцип відносності?
Учні. Галілео Галілей.
Учитель. А в чому суть принципу відносності Галілея?
Учні. У нерухомих інерційних системах відліку, що рухаються рівномірно і прямолінійно, всі механічні явища відбуваються однаково.
Учитель. Сформулюйте і запишіть закон додавання швидкостей.
Учні. Швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку 
дорівнює геометричній сумі швидкості тіла відносно рухомої системи відліку 
1 і власне рухомої системи відліку відносно нерухомої системи відліку відносно нерухомої системи відліку 2:
Учитель. Розв’яжемо просту задачу. З літака, що летить зі швидкістю 400 м/c, у тому самому напрямі вилітає ракета зі швидкістю 1000 м/c відносно літака. Яка швидкість ракети відносно спостерігача, що перебуває на землі?
Учні. Виходячи із закону додавання швидкостей, одержуємо:
II. Мотивація навчальної діяльності
Учитель. Ви знаєте, що Земля рухається навколо Сонця зі швидкістю 30 км/c. Швидкість світла дорівнює 300 000 км/c. Якою стане швидкість світла відносно земного спостерігача, якщо сонячний промінь пустити вздовж руху Землі?
Учні. 300 000 + 30 = 300 030 км/c. З точки зору класичної механіки ваші міркування правильні. Але звернімось до експерименту.
III. Сприйняття навчального матеріалу
У 1881 р. американський фізик А. Майкельсон провів такий дослід (рис. 1). Промінь світла від джерела поширювався вздовж руху Землі і проходив крізь напівпрозору пластину, розміщену під кутом 45° до напряму поширення світла. Пластина П поділяла один промінь на два. Промінь 1 поширювався за напрямом руху Землі, відбивався від дзеркала Д, повертався на пластину S, а від неї відбивався і потрапляв в око спостерігача С. Промінь 2 поширювався перпендикулярно до напряму руху Землі, відбивався від дзеркала Д2 і від нього повертався до спостерігача.
Рис. 1
Якби до швидкості світла додавалася швидкість руху Землі, то промінь рухався б швидше, ніж промінь 2. Але досліди показали, що швидкість світла не змінювалась. Отже, щоб правильно пояснити дослід А. Майкельсона, необхідно було відмовитися від звичних уявлень про простір і час. Ось ми й дійшли висновків, яких у 1905 р. дійшов А. Ейнштейн. В основу теорії він поклав два постулати:
1. Принцип відносності. Усі процеси природи відбуваються однаково в усіх ІСВ.
2. Принцип сталості швидкості світла. Швидкість світла у вакуумі однакова для всіх ІСВ і не залежить ні від швидкості джерела, ні від швидкості приймача.
Швидкість світла у вакуумі є граничною швидкістю передавання сигналів.
Ейнштейн показав, що з постулатів теорії відносності випливає релятивістський закон додавання швидкостей:
Де 
1 – швидкість тіла відносно рухомої СВ, 2 – швидкість рухомої СВ, ‘ – швидкість відносно нерухомої СВ.
VI. Осмислення об’єктивних зв’язків
1. До Землі летить зоря зі швидкістю 1, із зорі вилітає квант світла зі швидкістю c. Якою буде швидкість кванта відносно нерухомого спостерігача в Галактиці? За формулою
Отримаємо:
Отже, ‘ = c. Це означає, що швидкість світла – гранична швидкість передачі сигналу. Цей висновок допишемо до ІІ постулату Ейнштейна.
V. Узагальнення знань
Колективно складаємо конспект уроку
1. Ліве – праве, рух – спокій.
2. Принцип відносності Галілея; формула додавання швидкостей: 
3. Дослід Майкельсона (1881 р.).
4. Постулати теорії відносності.
– Принцип відносності. Усі процеси природи відбуваються однаково в усіх ІСВ.
– Принцип сталості швидкості світла. Швидкість світла у вакуумі однакова для всіх ІСВ і не залежить ні від швидкості джерела, ні від швидкості приймача. Швидкість світла у вакуумі є граничною швидкістю передавання сигналів.
VI. Підсумки уроку
Вправа “Незакінчене речення”. Учні продовжують речення
На цьому уроці я:
– дізнався…
– зрозумів…
– Наступного уроку я хочу…
VII. Домашнє завдання
1. Опрацювати відповідний параграф підручника.
2. Підготувати повідомлення “Роль Галілея у становленні класичної механіки”.
3. Підготувати повідомлення “Ньютон – основоположник класичної механіки”.
______________________________________________________________________________
*Пишінська Валентина Анатоліївна – вчитель фізики Новогребельської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів Жашківської районної ради, вища категорія
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...