Основні наслідки, що випливають із постулатів теорії віднос¬ності

План-конспект уроку фізики  _________

в 10 класі

Тема.  Основні наслідки, що випливають із постулатів теорії віднос­ності

 Мета уроку:

навчальна - ознайомити учнів з найважливішими наслідками, що сто­суються властивостей простору й часу

 розвивальна – формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною  літературою та виявлення творчих здібностей при розв’язуваннні вправ;

виховна – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і  розв’язуванні завдань та навчити дітей «бачити» фізику навколо себе

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

План уроку

Хід уроку

І. Організаційна частина

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1.    Відносність відстаней

Відстань не є абсолютною величиною, а залежить від швидкості руху тіла відносно певної системи відліку.

Позначимо через іо довжину стрижня в системі відліку К, від­носно якої стрижень перебуває в стані спокою. Тоді довжина l цьо­го стрижня в системі відліку К₁ відносно якої стрижень рухається зі швидкістю V, обчислюється за формулою:

Як бачимо з формули, l<l₀. У цьому полягає релятивістське скорочення розмірів тіла в системах відліку, що рухаються.

2.    Відносність проміжків часу

Нехай інтервал часу між двома подіями, що відбуваються в од­ній і тій самій точці інерціальної системи К, дорівнює т₀. Цими подіями, наприклад, можуть бути два удари метронома, що відра­ховує секунди.

Тоді інтервал часу між цими ж подіями в системі відліку К_г, що рухається відносно системи К зі швидкістю, описується так:

^ Час, вимірюваний спостерігачем, який рухається разом з го­динником, називають власним часом.

Ми бачимо, що інтервал часу, відлічений за нерухомим годин­ником т₀, менший за інтервал, відлічений годинником т, що ру­хається. Інакше кажучи, час у системі відліку, що рухається, упо­вільнюється.

Це явище експериментально спостерігалося під час радіоактив­ного розпаду ядер. Розглянемо, наприклад, радіоактивний розпад ядра Карбону:

Верхній індекс символу елемента означає число нуклонів (сума числа протонів і нейтронів) у ядрі цього елемента, нижній індекс означає число протонів (порядковий номер у таблиці Менделєєва). У системі координат, що перебуває в стані спокою, період напівроз­паду ядра дорівнює: Т_1/2 = 0,1 с (т₀ = 0,1 с).

Отже, у системі відліку, що рухається, період напіврозпаду зростає в 10 разів і дорівнює 1 с.

Як приклад ефекту вповільнення часу можна подати (учням) так званий «парадокс близнюків».

^ Парадокс близнюків — уявний експеримент, за допомогою якого намагаються «довести» суперечливість спеціальної те­орії відносності.

Відповідно до СТВ, з погляду «нерухомих» спостерігачів усі процеси в об’єктів, які рухаються, уповільнюються. З іншого боку, принцип відносності декларує рівноправність інерціальних систем відліку. На підставі цього будується міркування, що призводить до протиріччя.

Для наочності розглядається історія двох братів-близнюків. Один з них (далі — мандрівник) вирушає в космічний політ, другий (далі — домосід) — залишається на Землі. Найчастіше «парадокс» формулюється так: з погляду домосіда годинник мандрівника, що рухається, має вповільнений плин часу, тому після повернення він має відстати від годинника домосіда. З іншого боку, відносно мандрівника рухалася Земля, тому відстати має годинник домосі­да. Насправді, брати рівноправні, отже, після повернення їхні го­динники мають показувати однаковий час.

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. Що означає вислів «скорочення довжини тіла, що рухається»?
2. Що означає вислів «інтервал часу, відлічений за нерухомим го­динником t₀, менший за інтервал, відлічений годинником t, що рухається»?

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Тренуємося розв'язувати задачі

1. З якою швидкістю відносно Землі має рухатися космічний ко­рабель, щоб його поздовжні розміри для земного спостерігача були вдвічі менші за справжні?
2. З якою швидкістю має рухатися космічний корабель відносно Землі, щоб годинник на ньому йшов у 4 рази повільніше, ніж на Землі?
3. Який час сплине на Землі, якщо в ракеті, яка рухається зі швид­кістю 2,4*10⁸ м/с відносно Землі, минуло 6 років?
4. Скільки часу для жителів Землі й для космонавтів триватиме подорож до зорі в ракеті, що летить зі швидкістю, яка дорів­нює 0,9 швидкості світла? Відстань від земного спостерігача до зорі — 40 світлових років.

2. Контрольні запитання

1. Як змінюється довжина лінійки під час руху її з постійною швидкістю v?
2. Як змінюється інтервал часу для тіла під час його руху з постій­ною швидкістю v?
3.    Як можна експериментально довести ефект уповільнення часу?

V. Домашнє завдання

П.:§49., вик впр №46(2-5)