Модуль 3 «Элементы теории относительности»

Модуль 3 «Элементы теории относительности»
Подмодуль «Принцип относительности. Основные следствия вытекающее из теории относительности».
Цель:
- углубить знания о теории относительности.
- рассмотреть принцип относительности в механике и электродинамике.
- рассмотреть относительность одновременности.
- рассмотреть основные следствия из постулатов Т.О.
- относительность расстояний, относительность промежутков времени, релятивистский закон сложения скоростей, зависимость массы от
скорости.
- рассмотреть связь между массой и энергией.
- отработать навыки решения задач.
УЭ
Основное содержание
Методические
рекомендации
Тест входного контроля.
В течении 2-х минут
1.Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, движется ли он выполни
тест
равномерно и прямолинейно или покоиться?
входного контроля.
А. В большой каюте можно изменить длину своего прыжка относа к корме, потом от
кармы к носу. В покоящемся корабле длинна прыжков будет одинаковой, в движущемся
будет меньше при прыжке в направлении корабля.
Б. Никакими механическими опытами внутри системы нельзя установить, движется ли
она равномерно и прямолинейно или находиться в покое.
2. Масса космического корабля m, масса солнца М, расстояние от корабля до Солнца R,
гравитационная постоянная G. Какую начальную скорость нужно сообщить космическому
кораблю для выхода за пределы действующего тяготения Солнца?
H
2GM
Gm
А. G
Б.
В.
R
R
R
3.Что включает в себя система отсчета?
1) тело отсчета 2) систему координат 3)прибор, для измерения времени
А. только 1.
Б. только 2 и 3
В. все три
УЭ – 1
Прочитай
Основное содержание.
- рассмотреть теорию
Из курса механики вы знаете, чтобы более точно определить движется ли тело или нет, сделай
относительности,
мы должны построить систему отчета.
конспект.
постулаты
Т.О.
и
Система отчета включает: тело отчета, систему координат, прибор для измерения
следствия
из времени.
постулатов
!!! Те системы, в которых выполняются законы инерции, называют инерционными.
Ньютон писал: «Существует абсолютное пространство и абсолютное время».
«Абсолютное, истомное или материальное время само по себе и в силу своей внутренней
природы течет равномерно, безотносительно к чему – либо внешнему».
В 1905г. Эйнштейн выдвинул идею пересмотреть законы механики. Это была революция
в науке. В 1937г. он выдвинул постулат:
1. Все процессы природы протекают одинаково, во всех инерциальных системах отчета.
2. Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отчета. Она не
зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника, ни от скорости приемника
светового сигнала.
Классическая механика
1. Скорость взаимодействия тел –
мгновенна.
2.
Принцип
относительности
распространяются
только
на
механические явления.
3. U = U` -  ´
m
4. E k 
2
En  mgh
Релятивистская динамика.
1. Существует максимально конечная
скорость.
2.
Принцип
относительности
распространяется на все явления.
U  
3. U 
U 
1 2
c
4. E  mc 2
E0  m0 c -энергия
E
m0 c 2
1
  0 1
2
покоя.
c2
2
c
2
t
t0
1
2
c2
текст,
опорный
Выпиши таблицу в
тетрадь.
!!! Собственной динамикой тела называется динамика тела в С.О., относительно
которой оно находиться в покое. Эффект сокращения линейных размеров наблюдается
только в тех системах отчета, которые движутся относительно друг друга, и относительно
их скорости близкой к скорости света в вакууме.
Например: Если наблюдатель находиться в 1 неподвижной системе отчета, то он заметит
сокращение линейных размеров тел во 2 - ой системе, движущейся относительно 1 – ой
системы со скоростью 3*108 м с .
!!! Промежуток времени, измеренный в системе, условно принятой за неподвижную,
называется собственным временем. Эффект замедления времени наблюдается только в тех
системах отчета, которые движутся относительно друг друга со скоростями, близкими к
скорости света в вакууме.
Например: Если наблюдатель находиться в 1 – ой неподвижной системе отчета, то он
заметит, что время течет медленнее во 2 – ой системе, движущейся относительно 1 – ой
системы со скоростью, близкой к скорости света.
УЭ – 2
Задача №1
Рассмотри образец
- отработать навыки
Две ракеты движутся навстречу друг другу со скоростями  1  0,6с и  2  0,9с решения задач.
решения задач.
относительно неподвижного наблюдателя. Определить скорость сближения ракет по
классической и релятивисткой формулам сложения скоростей.
Дано:
Решение:
Анализ: По классической формуле сложения скоростей имеем
   1  0,6с
U'кл = U    2  ( 1 );
U   2  0,9с
Uкл - ? Uрел - ?
U'кл = 0,9с+0,6с=1,5с
По релятивисткой формулам сложения скоростей
U 
0,9  0,6
U'рел =
; U'рел =
 0.974с
U
0,54с 2
1 2
1
c
с2
Задача №2
Тело М движется относительно системы отчета В со скоростью U' =
0,2с, а относительно неподвижной системы А – со скоростью U = 0,8с,
где С – скорость света в вакууме. С какой скоростью движется
система отчета В относительно системы А?
Дано:
УЭ – 4
Поведение итогов.
Решение:
U' = 0,2с
Анализ: Так как скорости тела М относит.
U = 0,8с
системы отчета А и в близки к скорости
 -?
света, то необходимо применить
релятивисткой закон сложения скоростей:
U  
U
U 
1 2
c
Из этой формулы найдем  ;
c 2 (U  U  )
 2
c  UU 
Вычисления:
с 2 (0,8с  0.2с) 0,6с
 2


с  0,8с * 0,2с 0,84
= 0,714с = 214300 км
с
Задача №4
Две космические ракеты движутся по одной прямой в одном и том же направлении со
скоростями  1 = 0,5с и   0,8с относительно неподвижного наблюдателя. Определить
скорость удаления второй ракеты от первой по классической и релятивисткой формулам
сложения скоростей.
Задача №5
Какое время пройдет на Земле, если в космическом корабле, движущемся со скоростью
  0,8с относительно Земли, пройдет 21 год?
Задача №6
Для наблюдателя, находящегося на Земле, линейные размеры космического корабля по
направлению его движения сократились в четыре раза. Во сколько раз медленнее идут часы
на корабле относительно хода часов наблюдателя?
Реши задачи:
На «3» №4, 5, 6 по модулю, №1110, №1111, №1113, №1119, №1120.
На «4» №4, 5, 6 по модулю, №1110, №1111, №1113, №1119, №1120, №1121, №1122.
На «5» №4, 5, 6 по модулю, №1110, №1111, №1113, №1119, №1120, №1121, №1122, №1124,
№1125, №1127, №1131.
1. Посмотри, достиг ли ты цели урока.
3. Дорешай задачи.
2. Прочитай дома §54 – 56 по учебнику.
Спасибо за работу!