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, Г) 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.)