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

УРОКУ

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

ч н і. Відносно Землі нерухомі, а разом із Землею рухаємося. Учитель. Тобто рух і спокій – поняття відносні.

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 Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії дорівнює геометричній сумі швидкості тіла відносно рухомої системи відліку Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії1 і власне рухомої системи відліку відносно нерухомої системи відліку відносно нерухомої системи відліку Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії2:

Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

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:

Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

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.

Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

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:

Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

Де Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії1 – швидкість тіла відносно рухомої СВ, Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії2 – швидкість рухомої СВ, Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії‘ – швидкість відносно нерухомої СВ.

VI. Осмислення об’єктивних зв’язків

1. До Землі летить зоря зі швидкістю Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії1, із зорі вилітає квант світла зі швидкістю c. Якою буде швидкість кванта відносно нерухомого спостерігача в Галактиці? За формулою

Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

Отримаємо:

Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

Отже, Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії‘ = 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: Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії

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 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Ланцюг живлення в природі.
Ви зараз читаєте: Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі як гранично допустима швидкість передавання взаємодії