Урок на тему: Постулаты Эйнштейна


Данилова Наталья Владимировна
преподаватель  физики  Высший многопрофильный колледж гражданской защиты

Цель занятия:

Обучающая: обнаружить и углубить знание учащихся о пространстве и времени; раскрыть содержание основных положений СТО, познакомить с выводами СТО, которые подтверждают их; дать понятие релятивистской энергии и ее связи с массой тела;

Развивающая: развивать у студентов абстрактное мышление, интеллект, логику, формировать умение сравнивать и анализировать физические понятия;

Воспитывающая: воспитывать интерес к предмету и современной науке.

Методы: по источнику получения знаний – словесный, наглядный, практический; – объяснительно – иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная, групповая.

Вид занятия: Урок формирования новых знаний

Тип занятия: комбинированный

 

Междисциплинарные связи: математика, астрономия

Обеспечение занятия.

Наглядные пособия:
Презентация Power Point «Специальная теория относительности Эйнштейна»;

Фотографии А. Эйнштейна.

2.                  Раздаточный материал:

Тесты;

Таблица «СТО»;

Карточки для игры «Верю – не верю»;

Задачи.

Технические средства обучения: компьютер, интерактивная доска

Эпиграф:

Теория относительности Эйнштейна –  это Акрополь человеческой мысли.

Л. Купер

 

Ход занятия.

1.                  Организационная часть.

Приветствие. Информация об отсутствии и записи в журнале.

Проверка подготовки студентов и аудитории к занятию.

Эмоционально – психологический настрой на занятие.

Я рада видеть вас сегодня на занятии, надеюсь, что вы будете активны, внимательны, а время пролетит незаметно и будет для вас приятным и полезным.

Притча

Пришел один человек к мудрецу и спрашивает:

·         Как мне стать мудрым? Мудрец ответил:

·         Выйди за дверь и постой с обратной стороны.

Удивился человек, но сделал, как ему было сказано: вышел из дома и встал снаружи. А на улице как раз шел проливной дождь. Такой сильный, что бедняга вымок насквозь. Через полчаса он не выдержал и вернулся.

·         Я постоял снаружи, и что с того? – спрашивает он мудреца. – Разве от этого что-нибудь изменилось?

·         Когда ты стоял под проливным дождем, не открылось ли тебе чего? — спросил старец.

·         Что мне могло открыться? – возмутился человек. — Я вымок под дождем до нитки и чувствовал себя последним глупцом!

·         Ты сделал важное открытие, — сказал мудрец. – Если человек признает, что он глупец, значит, начало положено. Это и есть начало мудрости.

Неслучайно я рассказала вам эту притчу. Она напрямую связана с нашей жизнью, как и тема занятий над которой мы будем работать

 

 

 

2.                  Актуализация опорных знаний

Чему равна скорость света?(300 000 км/с)
Что такое дисперсия? ( это зависимость показателя преломления света от частоты световой волны)
Что такое дифракция света? ( это явление огибания волнами краёв препятствий и частичное их попадение в область тени)
Обьясните, почему летом рекомендуется одевать одежду белого цвета, а не чёрного? (потому что белый цвет одежды полностью отражает весь спектр белого света и предохраняет от перегрева, а чёрный наоборот поглощает все цвета света и способствует излишнему перегреву тела)
Обьясните  почему мы видим листья и траву зелёными? (потому что они отражают  только лучи зелёного цвета , а остальные лучи спектра белого света  полностью поглощаются)
Обьясните явление радуги? ()
Мотивация учебной деятельности.

Сегодня на занятие я пришла не одна. Со мной таинственный господин, имени которого мы не знаем. Кто он, откуда явился к нам? Каков его характер? Для нас это пока загадка. Но я предлагаю определить его имя.

«Узнай меня».

Какие только списки самых-самых главных людей века не составлялись к концу истекшего столетия, этот человек присутствовал в них непременно.
Один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года.
Жил в Германии (1879—1893, 1914—1933), Швейцарии (1893—1914) и США (1933—1955).
С шести лет начал заниматься игрой на скрипке, а в гимназии он не был в числе первых учеников.
Закончив Политехникум, получил диплом преподавателя математики и физики. Работал в Бюро патентов, занимаясь преимущественно экспертной оценкой заявок на изобретения.
Свою общую теорию относительности закончил в 1915 году, но мировая известность пришла к нему только в 1919 году.
Был убеждённым демократическим социалистом, гуманистом, пацифистом и антифашистом.
Это Альберт Эйнштейн.

Мы настолько привыкли к свойствам окружающего пространства и времени, что даже не задумываемся над значением этих терминов. Сегодня мы попробуем дать определения и вспомнить некоторые свойства пространства и времени, совершим путешествие в теорию относительности, ее историю.

Физика как наука берет свое начало от Галилея.

Глубокие размышления над различными видами движения в окружающем мире привели Галилея к принципу относительности.

Содержание принципа относительности Галилея состоит в том, что никакими механическими способами невозможно установить, пребывает инерциальная система в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно.

Путешественник, который находится в каюте плывущего корабля, может считать, что книга, лежащая на столе, пребывает в состоянии покоя. Однако человек на берегу видит, что корабль плывет, поэтому он может считать, что книга движется с той же скоростью, что и корабль.

С. Я Маршак писал:

Был мир глубокой тьмой окутан.

Да будет свет! И вот явился Ньютон!

Исаак Ньютон, который родился в год смерти Галилея, взял на вооружение все методы, взгляды и знания, которые всколыхнули научный мир 17 в. Ньютон обобщил открытия Галилея в виде двух законов, добавил третий закон и выдвинул гипотезу, что все тела притягивают друг друга (закон всемирного тяготения). Он ввел новое понятие – массу. Исаак Ньютон – основатель классической механики. На основании его законов была создана всеохватывающая система взглядов на мир. Законы Ньютона пояснили движения планет, приливы и отливы и даже едва заметное вращение земной оси с периодом 26 000 лет.

Но у стихотворения С.Я. Маршака есть оригинальное продолжение:

Недолго ждал реванша этот мир

Пришел Эйнштейн – все стало очевидным

Т.е. все то, что в механике Ньютона было очевидным, оказалось неясным. Но был ли виновен в этом Эйнштейн?

Противоречивые результаты привели к тому, что, образно выражаясь, зашатался классический фундамент физики, заложенный Ньютоном. Но нельзя было сделать вывод, что механика Ньютона не верна. Противоречили ей только опыты по определению скорости света или с движением частиц со скоростями, близкими к скорости света, поэтому была создана новая механика для скоростей, близких к скорости света в вакууме, и на звана она была релятивистской механикой (лат. relativus – относительный). Итак, современная физика подразделяется на:
· классическую механику, которая изучает движение макроскопических тел с малыми скоростями ( v<<c );
· релятивистскую механику, которая изучает движение макроскопических тел с большими скоростями ( v<c );
· квантовую механику, которая изучает движение микроскопических тел с малыми  скоростями  ( v<<c );
· релятивистскую квантовую физику, которая изучает движение микроскопических тел с произвольными скоростями (v£c).

Теория относительности (или релятивистская механика) – это радикальное изменение основополагающих фундаментальных представлений о пространстве, времени, веществе и движении.

Общая теория относительности (ОТО) описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга (неинерциальных) системах отсчета

Специальная теория относительности (СТО) рассматривает взаимосвязь физических процессов, происходящих только в ИСО

Эта механика не отвергала классическую механику. Она только устанавливала границы ее применения. В ее основу были положены постулаты А. Эйнштейна – известного физика, творца современной физической науки. Постулат – это основное положение. Которое нельзя доказать логически. Постулат в физике является результатом обобщения опытных фактов.

Постулаты теории относительности.

СТО – современное учение о пространстве и времени.

Чтобы сформулировать эти постулаты, нужна была большая научная смелость, т.к. они, очевидно, противоречили классическим представлениям о пространстве и времени.

Формулировка
1 постулат
Все законы природы одинаковы в инерциальных системах отсчета.
2 постулат
Скорость света одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от скорости движения, источника или приемника света. (Примером может служить черная дыра.)
Экспериментальные исследования показали, что полная энергия частицы, движущейся со скоростью v, близкой к скорости света c, выражается следующей формулой

тогда при скорости v=0 собственная энергия тела массой m0 равна

E0 =m0c2

Следовательно, E = E0 +∆E , где Δ E-кинетическая энергия частицы.

При движении частицы с релятивистской скоростью возникает избыток массы

Закрепление изученного материала.
1. Кто из ниже указанных ученых является создателем специальной теории относительности (СТО)?

а) Арно Пензиас          б)  Альберт Майкельсон

с) Альберт Эйнштейн      д) Джеймс Максвелл

2. В каких единицах измеряется энергия покоя тела (частицы) в СИ?
а) Дж          б) Дж/кг        с) Дж/м3    д) кгм/с

3. Укажите формулу Эйнштейна:
а) Е=m0v2      б) Е=сm2      с) Е=um2   д) Е=mс2

4. Какая из частиц не имеет массы покоя?

а) электрон          б) фотон            с) нейтрон              д) протон

 

Верю – не верю.

1.             В основе теории относительности Эйнштейна лежит 3 постулата. –

2.             Все процессы природы протекают одинаково в любой инерциальной системе отсчета. +

3.             Размеры тел в движущейся системе отсчета остаются такими же, как в неподвижной. –

4.             Молодо выглядящая женщина-астронавт, вернувшаяся из продолжительного

космического полета, бросается к седовласому старцу и в разговоре называет его своим

сыном. Возможно ли это? +

 

Задание 2. Решение задач

1.Чему равна будет масса тела движущегося со скоростью 2 *108м/с?

Масса покоящегося тела 0,5кг. (решается у доски)

Дано                            Формула                                    Решение

m0=0.5 кг

υ=2×108м/с

с=3×108м/с             m = ;                    m = кг

m=?

Ответ: m=0,65 кг

2. Найдите полную энергию космического корабля с массой покоя 10 т, движущегося со скоростью 0,9 с. (с=3×108 м/с)

3. С какой скоростью должна двигаться частица (тело), чтобы его масса увеличилась в 3 раза?

6. Подведение итогов. Рефлексия
7. Подведение итогов

-за активное участие на уроке

-за решение задач, самостоятельную работу

 

Найдите Вашу энергию покоя. (Е=m0c2)

 

8.  Домашнее задание: § 5.1-5.2

Решить задачу:

Найдите полную энергию космического корабля с массой покоя 10 т, движущегося со скоростью 0,9 с. (с=3×108 м/с)

Литература:

1.      Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев «Физика 11» , Москва, «Специальная литература» «Просвещение», 2003.

2.      Н.Э.Альберт Эйнштейн», Физика №17, 2005, приложение к газете «Первое сентября».

3.      В.А.Колегова «Альберт Эйнштейн», Физика , 2005, приложение к газете «Первое сентября».

4.      С. ТуякбаевБ. Кронгарт, В.Кем «Физика 11», Алматы «Мектеп», 2006

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *