Урок 16. Релятивистский закон сложения скоростей

РАЗДЕЛ I. Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова

Урок 16. Релятивистский закон сложения скоростей

Цель: вывести релятивистский закон сложения скоростей.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. Какое время называют собственным?

2. Чем определяется замедление времени: свойствами света, конструкцией световых часов или свойствами самого времени?

3. Почему при движении замедляется не только ход часов, но и протекание всех физических процессов, а также химических реакций в человеческом организме?

4. В чем суть «парадокса «близнецов»?

5. Какой эксперимент подтверждает эффект замедления времени.

II. Изучение нового материала

Опыт Майкельсона-Морли показал, что скорость света в вакууме постоянна и не зависит от скорости движения источника или приемника. Это означает, что преобразования Галилея и закон сложения скоростей неверны при скорости движения, соизмеримой со скоростью света.

Потенциальная точка (тело) не может двигаться с большей скоростью, чем скорость света.

Скорость тела как относительно неподвижной системы отсчета X, так и относительно системы X’, движущейся со скоростью V равна: V_x V’_x

Умножив на  последнее имеем:

Пусть V_x’ и V малы по сравнению со скоростью С, тогда:

Тогда V_x’ + V = С.

В левой части фигурирует V_x относительно неподвижной системы отсчета. На случай произвольных скоростей, можно предположить, что левая часть неравенства (1) также представляет скорость V_x:

Релятивистский закон сложения скоростей справедлив при любой скорости движущихся тел.

III. Решение задач

1. Две ракеты движутся навстречу друг другу со скоростями s, с относительно неподвижного наблюдателя. Определите скорость сближения ракет. (Ответ: u = 0,96 с = 2,88 · 10⁸ м/с.)

2. Две частицы удаляются друг от друга со скоростью 0,8 м относительно земного наблюдателя. Какова относительная скорость частиц? (Ответ: 0,976 с.)

3. С космического корабля, движущегося к Земле со скоростью 0,4 с, посылают два сигнала: световой сигнал и пучок быстрых частиц, имеющих скорость относительно корабля 0,8 с. В момент пуска сигналов корабль находился на расстоянии 12 Гм от Земли. Какой из сигналов и на сколько раньше будет принят на Земле? (Ответ: световой на 4 с раньше.)

Домашняя работа

П. 46 на с. 329(195-197)