План урока "Постулаты СТО"

План урока по теме: «Постулаты СТО.»

Подготовил учитель физики и информатики ГОУ СОШ при в/ч 2012

Зулоян Артур Сейранович.

Тема урока: «Постулаты СТО.»

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Дидактическая цель: раскрыть содержание постулатов специальной теории относительности.

Задачи:

1. Образовательные: повторить принцип относительности Галилея и основные положения электродинамики Максвелла; напомнить учащимся содержание таких понятий, как «тело отсчета», «система отсчета», инерциальная система отсчета; раскрыть содержание постулатов специальной теории относительности и научить учащихся применять их для доказательства следствий специальной теории относительности.

2. Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач.

3. Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания в нестандартных ситуациях для решения графических и аналитических задач.

Ход урока

I. Актуализация знаний (мотивационный этап)

1. Что понимается в физике под «системой отсчета»?

2. Какие системы отсчета называются инерциальными и неинерциальными? Приведите примеры.

3. В чем заключается принцип относительности Галилея?

4. Основные положения электродинамики Максвелла?

Теория относительности представляет собой систему современных взглядов на пространство и время.

Согласно классическим представлениям о пространстве и времени, считавшимся на протяжении веков незыблемыми, движение не оказывает никакого влияния на течение времени (время абсолютно), а линейные размеры любого тела не зависят от того, покоиться ли тело или движется (длина абсолютна).

Развитие электродинамики привело к пересмотру представлений о пространстве и времени.

Сегодняшний урок посвящен специальной теории относительности Эйнштейна. СТО – новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену старым (классическим) представлениям.

II. Изучение нового материала

1. Возникновение СТО.

СТО появилась в результате возникшего противоречия между электродинамикой Максвелла и механикой Ньютона.

Возможные выходы из противоречия:

1. несостоятельность принципа относительности (Х.Лоренц)

2. несостоятельность формул Максвелла (Г.Герц)

3. отказ от классических представлений о пространстве и времени, сохранение принципа относительности и законов Максвелла (А.Эйнштейн)

Единственно правильной оказалась именно третья возможность. Последовательно развивая ее, А.Эйнштейн пришел к новым представлениям о пространстве и времени. Первые два пути, как оказалось, опровергаются экспериментом.

2. Постулаты СТО.

В основе теории относительности лежат два постулата.

1) Понятие постулата в науке

Постулат в физической теории играет ту же роль, что и аксиома в математике. Это – основное положение, которое не может быть логически доказано. В физике постулат есть результат обобщения опытных фактов.

2) Постулаты СТО.

1. Принцип относительности Эйнштейна: все процессы природы протекают одинаково во всех ИСО.

2. Второй постулат: скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО. Она не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника светового сигнала

1. Следствия СТО.

Наличие верхнего предела скорости объясняет существование одного из самых необычных астрономических объектов – чёрной дыры.

• Черная дыра образуется при гравитационном сжатии массивной звезды . Если масса звезды более чем в 3 раза превосходит массу Солнца , ядро этой звезды , сжимаясь , достигает такой плотности, что даже свет не может преодолеть силы его тяготения. Интенсивное рентгеновское излучение , наблюдавшееся из определенной области звездного неба , астрономы объяснили резким ускорением звездного вещества , втягивающегося в исключительно мощный гравитационный центр.

υ = R =

С огласно 1 постулату СТО – максимальное значение скорости равно скорости света.

Радиус Шварцшильда : R ш =

Если частица находится от центра черной дыры на R Rш , то для преодоления гравитационного притяжения она должна обладать υ c. Это противоречит постулатам

Никакая частица , находящаяся внутри сферы радиусом Rш , не может покинуть черную дыру.

Отсутствие излучения из черной дыры

Радиус черной дыры массой , равной массе Солнца : Rш ≈ 3 км

Мы не можем наблюдать события ,происходящие внутри сферы ,ограничивающей черную дыру , т.к свет не может из нее выйти наружу. Поэтому поверхность черной дыры радиусом Rш называется горизонтом событий.

IV. Подведение итогов.

1. Домашнее задание: §41

Может ли электрон в какой-либо среде двигаться со скоростью, превышающей скорость света в данной среде?

Использованы материалы:

1. Учебник: Касьянов В.А. Физика. 10 класс: Дрофа 2010 г

2. Методическое пособие к учебнику Касьянова В.А.: И.Г. Власов, В.А. Касьянов, Дрофа 2019 г.