Урок-повторения и обобщения темы СТО — специальная теория относительности

ЦЕЛЬ: Повторение основных понятий СТО (специальной
теории относительности), развитие
познавательных навыков, творческих
способностей, интереса к предмету, закрепление
навыков решения задач, навыков самостоятельной
работы.

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

ХОД УРОКА

Вступление

Сегодня наш урок посвящён СТО, мы повторим с
вами изученные понятия теории относительности. А
сейчас — реклама .

1 ученик:

Развивалась электродинамика, ведь законы её
сложны,
И поставила к стенке механику, что, мол, формулы
не верны.
Обнаружились противоречия.Что же делать теперь,
как быть?
И вот эти возникшие трудности три возможности
взялись решить.
Те возможности тайком собирались вечерком.

(Выходят три ученицы).

Первая:

Первая возможность — я! Предлагаю вам, друзья,
Признать недействительным принцип
относительности
В применении к электромагнитным явлениям.
А вот формулу Максвелла я оставить захотела.

Вторая:

Вторая же возможность — я! Вот в чем истина моя:
Формула Максвелла неправильна и устарела,
А принцип относительности справедлив в
действительности.

Третья:

Третья возможность — я ! Умоляю вас, друзья,
Отказаться от старых представлений о
пространстве и времени.
Но не трогая Максвелла формулы и относительности
теорию

Ученик:

Вот уж пятый год идёт двадцатого столетия,
И Эйнштейн нам создаёт СТО великолепие!

(Появляется Эйнштейн — ученик).

Эйнштейн:

Возможности первую и вторую не хочу я!
А вот с третьей попробую разобраться
поподробнее.

Ученик:

Разбирал он, разбирал, постулаты получал.
Первый постулат формулируется так: (Читает
постулаты СТО).

Первая: Если вы хотите узнать какая
скорость самая большая.

Вторая: Если вы хотите остановить время,

Третья: сократить свои размеры

Ученик: и увеличить массу тела.

Вместе: Изучайте теорию относительности!

Учитель: Мы с вами говорили на уроках об
эффекте замедления времени, о том, что
космические путешественники, путешествующие со
скоростями близкими к скорости света, сохраняют
свою молодость. И мы сегодня тоже попытаемся
замедлить время и совершить путешествие в космос
с очень большой скоростью. Представьте, что наш
кабинет — космический корабль, а вы — экипаж этого
корабля. Но для начала путешествия экипажу
необходимо заполнить анкетные данные и пройти
тестирование.

(Класс отвечает на вопросы теста.)

ТЕСТ

I. Укажите, при каких условиях законы СТО
переходят в законы классической механики :

А) при V< < C, Б) при V=C, B) при V C , Д)
при V >> C, Е) никогда не переходят.

II. Укажите, какие из приведенных ниже
утверждений являются постулатами частной теории
относительности: 1) законы природы имеют
одинаковую математическую форму в любой ИСО; 2)
скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО;
3) все законы природы имеют разную математическую
форму в разных ИСО; 4) скорость света зависит от
выбора СО.

А) Только 1; Б) только 2; В) только 3; Г) 1 и 2 ; Д) 3 и 4
.

III. Кто утверждал, что все 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.

IY. Укажите правильное утверждение:

А) прицип относительности в классической
физике распостраняется на все законы природы, а в
релятивистской — только на законы механики;

Б) принцип относительности в одинаковой
степени распостраняется 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.

Y. 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.

YI. Некоторая звезда удаляется от Земли со
скоростью V, свет, испущенный этой звездой,
приходит на Землю со скоростью:

А) С ; Б) С-V ; B) C+V.

YII. Два автомобиля движутся навстречу друг
другу. Скорость каждого относительно земли равна
V.Чему равна скорость света фар первого
автомобиля в системе отсчёта,связанной со вторым
автомобилем? Скорость света в системе отсчёта ,
связанной с Землёй, равна С.

А) С; Б ) С+ V ; В ) С + 2 V ; Г ) С — V ; Д ) С — 2 V ;

Проверка, обсуждение результатов тестирования
, правильности выбраных ответов .

(Ответы : А, Г , В , В , Б , А , А.)

Учитель: Итак, экипаж готов к путешествию и
мы отправляемся в путь.

(Звучит фонограмма старта ракеты и
космическая музыка.)

Чем же можно заняться во время полета? Давайте
посмотрим ещё одну рекламу.

1 ученик: Саша и Паша одноклассники, Саша
отправляется в путешествие со скоростью света.
Паша остается на Земле.

(Два ученика, выполняющих роль Паши и Саши,
прощаются. Один уходит.)

1 ученик: Саша в космическом путешествии был
ровно год и вернулся на Землю. Его встретил
состарившийся одноклассник Паша.

Вместе: Путешествуйте со скоростью света,
чтобы остаться молодыми!

Учитель: Давайте посчитаем, насколько мы
можем замедлить время, если наш корабль мчится во
Вселенной со скоростью 0,8С ? Сколько времени
будет продолжаться урок, если на Земле он 40 минут?

Ученики рассчитывают в тетрадях значение
времени. Ответ: 24 минуты.

Проверяется правильность решения задачи.

Вернемся моложе на 16 минут.

Учитель: А сейчас мы почитаем
художественную литературу и ответим на вопросы.
Джордж Гамов — физик-теоретик, автор многих работ
по квантовой механике, атомной и ядерной физике,
астрофизике, космологии и биофизике, автор книги
» Приключения мистера Томпкинса». Отрывок из
неё мы прочитаем .

1. «Одинокий велосипедист показался вдали и
стал медленно приближаться.Когда он подъехал
поближе, мистер Томпкинс вытаращил глаза от
изумления: и велосипед, и восседавший на нём
молодой человек были невероятно сокращены в
направлении движения, как будто их рассматривали
через цилиндрическую линзу. Часы на башне
пробили пять, и велосипедист, по-видимому куда-то
спешивший, приналёг на педали. Мистер Томпкинс не
заметил, чтобы скорость от этого прибавилась, но
усилия велосипедиста не прошли бесследно: он
сократился ещё сильнее и отправился дальше, в
точности напоминая картинку, вырезанную из
картона. Тут мистер Томкинс ощутил прилив
гордости, ибо ему было совершенно ясно, что
происходило с велосипедистом.»

ВОПРОС: Что же произошло с велосипедистом?
(Заслушивают ответы учеников).

2.»Томпкинс воспользовался чьим-то
велосипедом,стоящим у края тротуара, и помчался
по улице. Он ожидал,что сразу сократится в
направлении движения, и даже был очень рад этому,
так как начавшая расползаться за последнее время
фигура причиняла ему некоторые неприятности. Но,
к величайшему удивлению мистера Томпкинса,ни с
ним самим, ни с велосипедом ничего не произошло.
Сократились улицы, витрины лавок и магазинов
превратились в узкие щели, а полисмен на углу
стал самым тощим человеком, которого приходилось
когда-нибудь видеть мистеру Томпкинсу».

ВОПРОС: Объяснить, что произошло?

3.»Джентельмен, на вид лет сорока, сошел с
поезда и направился к выходу. Его встречала леди
весьма преклонного возраста, которая, к
удивлению мистера Томпкинса , называла его не
иначе, как «мой дорогой дедушка». Для мистера
Томпкинса это было уж чересчур. Под предлогом
помочь поднести вещи, он вмешался в разговор.-
Прошу извинить меня за то , что я вмешиваюсь в
ваши семейные дела, — начал он,- но действительно
ли вы приходитесь дедушкой этой милой пожилой
леди? Видите ли, я в этих местах человек новый и не
знаю местных обычаев, но мне никогда не
доводилось…- Понимаю ваше затруднение,-
улыбнулся в усы джентельмен.»

ВОПРОС: Что ответил джентельмен мистеру
Томпкинсу?

4. «Баллада об астронавте» (из сборника »
Физики шутят»)

От бета-инвертора
И гамма-конвертора
Осталась обшивка одна.
А ионная пушка ,
Как пустая хлопушка,
Торчит, ни на что не годна.
Все распались мезоны,
Все распались нейтроны,
Излучился весь видимый свет.
По закону Кулона
Разбежались протоны,
На лептоны ж надежды нет.
Поврежденный реактор
Тарахтит, словно трактор,
В биокамере — гниль и прель.
Вот сопло уж забилось,
Да и дно прохудилось,
И вакуум хлещет в щель..
Он летел к Ориону,
Но поток гравитонов
Пересёк неожиданно путь.
Отклонившись от курса
И спустив все ресурсы,
Он сумел и от них ускользнуть.
Сделав крюк здоровенный,
Облетев пол-Вселенной
И теперь на пустом корабле
По последней прямой
Возвращался домой,
Приближаясь к планете Земле.
Но борясь с тяготеньем
Сверх-сверх-сверхускореньем,
Он замедлил стрелки часов
И стрелки застыли
На Земле ж проходили
Тысячи тысяч веков.
Вот родные планеты…
Боже! Солнце ли это? -
Тёмно-красный, чуть тёплый шар…
Над Землёю дымится ,
Над Землёю клубится
Водородный,холодный пар.
Что же это такое?
Где же племя людское? -
В неизвестных, далёких мирах.
Вырастают их дети
Уж на новой планете,
А Земля вся в космических льдах.
Чертыхаясь и плача
От такой неудачи
Астронавт повернул рычаг,
И раздалось: БАХ!

Чтобы с нами не случилась такая же история,
возвращаемся обратно на Землю. Ведь там остались
те, кто нас любит и кого любим мы.

(Звучит космическая музыка.)

Ученикам предлагается самостоятельная работа
по вариантам по теме «СТО»

ИТОГ УРОКА: (Звучит «Земля в
иллюминаторе » группы «Земляне»
)

Учитель: Вот и закончилось наше
путешествие. Посмотрите в окно — Земля. Думаю, что
вам было интересно путешествовать. (Выставление
оценок.)

Следующий: