Конспект урока: Теория относительности Эйнштейна - ключ к познанию Вселенной

Разделфизики: Релятивистскаямеханика

Тема:Теория относительности Эйнштейна - ключ к познанию Вселенной

(45 минут)

ЦЕЛЬ:

• Повторение основных понятий СТО (специальной теории относительности).

• Развитие познавательных навыков, творческих способностей, интереса к предмету.

• Закрепление навыков самостоятельной работы.

Методы:

• словесный (лекция, работа с книгой);

• наглядный (презентация Power Point «Специальная теория относительности Эйнштейна»;

• практический (тестовые задания, «Верю - не верю»);

• по характеру познавательной деятельности: объяснительно – иллюстративный,

Формы работы: фронтальная, индивидуальная
Тип занятия: усвоение новых знаний

Обеспечение занятия
1. Наглядные пособия: презентация Power Point «Специальная теория

относительности Эйнштейна»;
2. Раздаточный материал: тесты
Технические средства учебы: компьютер.

ЭПИГРАФ:

Во всем мире едва ли дюжина людей по-настоящему понимают теорию Эйнштейна! (Д. Гамов)

ХОД УРОКА

1. Организационная часть.
   Эмоционально – психологический настрой на занятие.
   2.Актуализация опорных знаний

• Вспомним, какой раздел физики мы закончили изучать? - Механика.

Слово «механика» - означает машина, и было введено в физику Аристотелем. Мы закончили изучать классическую механику.

• На законах какого ученого построена классическая механика? - Ньютона.

Сейчас мы изучаем раздел физики, рассматривающий законы механики (законы движения тел и частиц) при скоростях, сравнимых со скоростью света - релятивистская механика.

Принято считать, что современная физика начала свое развитие на рубеже ХIХ и ХХ веков. Физика как наука берет свое начало от Галилея.

Глубокие размышления над различными видами движения в окружающем мире привели Галилея к принципу относительности. Представим путешественника, который находится в каюте плывущего корабля. Он может считать, например 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. Т.е. делаем вывод, что в природе все процессы происходят относительно какой - то точки отсчета.

Исаак Ньютон, который родился в год смерти Галилея, взял на вооружение все методы, взгляды и знания, которые всколыхнули научный мир XVII в.

• Сколькозаконов Ньютона вы знаете? - Три

Ньютон обобщил открытия Галилея в виде двух законов, добавил третий закон и выдвинул гипотезу, что все тела притягивают друг друга (закон всемирного тяготения). Исаак Ньютон – основатель классической механики. На основании его законов была создана всеохватывающая система взглядов на мир.

Законы Ньютона объяснили:

• движения планет,

• приливы и отливы

• и даже едва заметное вращение земной оси с периодом 26 000 лет.

В конце Х1Х века многие ученые считали, что развитие физики завершилось. Открыты фундаментальные законы сохранения энергии и импульса; законы механики; теория всемирного тяготения. Но…

Поэт Самуил Яковлевич Маршак об этом времени писал:
«Был мир глубокой тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон!

Недолго ждал реванша сатана.
Пришел Эйнштейн – все стало как всегда»

Т.е. все то, что в механике Ньютона было очевидным, оказалось неясным. Современная механика, которую называют релятивистская механика, построена на фундаменте специальной теории относительности - СТО, автором которой является немецкий ученый Альберт Эйнштейн: один из основателей современной теоретической физики; лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. Теорию относительности он закончил в 1915 году, но мировая известность пришла к нему только в 1919 году.

Теория относительности — научная теория, объясняющая устройство нашего мира на макроуровне, объединяющая механику, гравитацию и электродинамику. Сегодня наш урок посвящён одному из постулатов этой теории.

• Что такое постулат? - Постулат – это основное положение, которое нельзя доказать логически. Постулат в физике является результатом обобщения опытных фактов.

Теория относительности - простая и непостижимая.
Объясняет, раскрывает, толкует.
Во Вселенной – мгновенье, на Земле – века.
Теория относительности - это волшебство.

1. Изучение нового материала

Самостоятельная работа с учебником: записать постулаты ТО

Вывод:В первом постулате Эйнштейн расширил принцип относительности Галилея. А во втором – объяснил результат опытов Майкельсона и Морли.

Инерциальные системы отсчёта (ИСО) — это системы отсчёта, в которых точечное тело, на которое не действуют никакие силы, сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

• Как называется явление движения тела без действия внешних сил? - Инерция

1881 г. американские ученые А. Майкельсон и Э. Морли во время опытов сравнивали скорость света в направлении движения Земли и в перпендикулярном направлении. В обоих случаях скорость света оказалась равной с=3*10⁸ м/с, что противоречило классическому правилу сложения скоростей.

Впервые скорость света измерил в 1676 году датский астроном Ремер, наблюдая разницу во времени между затмениями спутников Юпитера.

Существует эффект замедления времени: космические путешественники, путешествующие со скоростями близкими к скорости света, сохраняют свою молодость.

На этом удивительном феномене замедления времени основан следующий знаменитый мысленный эксперимент, так называемый парадокс близнецов.

Представим себе, что один из двух близнецов отправляется в длительное путешествие на космическом корабле и уносится от Земли на чрезвычайно высокой скорости. Через пять лет он поворачивает и направляется обратно. Таким образом, общее время в пути составляет 10 лет. Дома обнаруживается, что оставшийся на Земле близнец успел постареть, скажем, на 50 лет. На сколько лет путешественник будет моложе, чем оставшийся дома, - зависит от скорости полета.

Возможно, этот мысленный эксперимент кажется абсурдным, однако было проведено бесчисленное множество подобных экспериментов, и все они подтверждают предсказание теории относительности. Пример: сверхточные атомные часы несколько раз облетают Землю на пассажирском самолете. После приземления выясняется, что на атомных часах в самолете действительно прошло меньше времени, чем на других атомных часах, для сравнения оставленных на Земле. Поскольку скорость пассажирского самолета значительно меньше скорости света, замедление времени совсем невелико.
Теория относительности Эйнштейна нашла широкое применение в астрономии, объяснила немало астрономических явлений.
4. Закрепление знаний

1) Верю - не верю.
1. В основе теории относительности Эйнштейна лежит 3 постулата. Нет
2. Все процессы природы протекают одинаково в любой инерциальной системе отсчета.Да
3. Молодо выглядящая женщина-астронавт, вернувшаяся из продолжительного космического полета, бросается к седовласому старцу и в разговоре называет его своим сыном. Возможно ли это? Да

2) Выполнение тестового задания

1. Кто утверждал, что все инерциальные системы отсчета (ИСО) равноправны, и во всех ИСО не только механические, но и все другие физические законы имеют одинаковую форму?

А) Г.Галилей; Б) И.Ньютон; В) А.Эйнштейн.

2. Укажите правильное утверждение:

А) принцип относительности в классической физике распространяется на все законы природы, а в релятивистской - только на законы механики;

Б) принцип относительности в одинаковой степени распространяется как на релятивистскую, так и на классическую физику;

В) релятивистский принцип относительности распространяется на все законы природы, а классический принцип относительности распространяется только на законы механики.

3. Укажите правильное утверждение:

А) в классической физике скорость взаимодействия тел конечна и равна скорости света в вакууме, в релятивистской физике скорость взаимодействия мгновенная;

Б) в классической физике скорость взаимодействия тел считается мгновенной, в релятивистской физике существует максимальная конечная скорость взаимодействия - скорость света в вакууме.

3) Решить кроссворд

По горизонтали:

1. Колебания, распространяющиеся в пространстве Волна

2. Первый музыкальный инструмент, оружие Лук

3. Музыка, в которой одна мелодия исполняется

двумя или более голосами в унисон или октавами Гомофония

1. Водяной орган, предок современного органа Гидравлос

2. Вид многоголосия в музыке Полифония

3. Имя отца Эйнштейна Герман

4. Любимый композитор Эйнштейна Моцарт

5. Ученый, создавший теорию относительности Эйнштейн

По вертикали:

1. Раздел физики, изучающий звуковые явления Акустика

2. Прибор для изучения свойств звука Монохорд

3. Имя первого сына Эйнштейна Ганс

4. Основа музыки, обрамленная созвучием гармоний Мелодия

5. Древнегреческий ученый, математик, физик Пифагор

6. Город, в котором родился Эйнштейн Ульма

7. Основной тон музыкального произведения Обертон

Конец формы

3) Решить кроссворд333

Кроссворд:«Эйнштейн и музыка»

Домашнее задание: подготовить сообщение «Теория относительности Эйнштейна глазами современных художников – графиков».

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/641877-konspekt-uroka-teorija-otnositelnosti-jejnsht