Конспект урока «Относительность и одновременность событий. Закон взаимосвязи массы и энергии» по физике для 10 класса
Бюджетное общеобразовательное учреждение
города Омска
«Средняя общеобразовательная школа № 77»
Конспект урока по физике
в 10 классе
«Относительность и одновременность событий.
Закон взаимосвязи массы и энергии.»
Подготовила
учитель физики
Ваулина Татьяна Витальевна
г. Омск
2014
План урока. 10 класс.
Тема урока: Относительность и одновременность событий. Закон взаимосвязи массы и энергии.
Цель урока: формирование знаний учащихся о последствиях исходящих из теории относительности Эйнштейна: принцип относительности и одновременности событий, относительность расстояний и зависимость массы от скорости движения; освоение учащимися классического закона взаимосвязи массы и энергии тела.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
План-схема урока
Время, мин | Методы и формы работы с классом | |
I.Организационный этап | 2 | |
II.Актуализация опорных знаний | 5 | Эаполнение схем с пропусками. Фронтальный опрос |
III.Сообщение темы, цели и заданий урока | 5 | Определение цели урока по плану узучения темы |
IV.Мотивация учебной деятельности | 3 | |
V.Восприятие и первичное осмысление нового материала | 20 | Объяснение учителя с элементами эвристической беседы |
VI.Закрепление нового материала | 5 | Фронтальный опрос |
VII.Подведение итогов урока и сообщения домашнего задания | 5 | Объяснения, инстркутаж учителя |
Ход урока.
-
Организационный этап
-
Актуализация опорных знаний
Задание классу. Заполнить пропуски в схемах
Проверка задания осуществляется путем опроса, при этом ученики должны сформулировать постулаты теории относительности.
-
Сообщение темы, цели и заданий урока
Учитель сообщает тему урока, предлагает ученикам ознакомиться с планом изучения темы, записанным на доске. Затем учитель просит самостоятельно сформулировать цели урока и по необходимости внести коррективы в их ответы.
План изучения темы:
1. Относительность и одновременность событий
2. Относительность расстояний
3. Зависимость массы от скорости.
4. Связь между массой и энергией.
-
Мотивация учебной деятельности
Учитель предлагает учащимся дать ответ на вопрос: будет ли правильным утверждение, что время, длина, масса тела могут быть разными в разных системах отсчета? Ответ необходимо обозначить на шкале по методу «Выбери позицию»(см. Приложение)
-
Восприятие и первичное осмысление нового материала
1. Относительность и одновременность событий
По современным представлениям время зависит от свойств пространства и движения материи в нем. Но одно и тоже событие в разных инерциальных системах отсчета происходит в разные моменты времени. Более того, два события, которые одновременно происходят в одной инерциальной системе отсчета , в другой инерциальной системе происходят в разные промежутки времени.
Приведем пример. Путь мимо не подвижного космонавта-наблюдателя, который находится в инерциальной системе отсчета XYZ , пролетает со скоростью v ракета с тремя космонавтами на борту, который является инерциальной системой отсчета.
Пусть один из космонавтов, который размещается точно посередине ракеты, держит в руках фонарик. Два других космонавта размещаются на корме и и в носовой части соответственно и держат в руках часы. В некоторый момент времени космонавт включает фонарик, а остальные по часам фиксируют время вспышки света, сравнивают показания часов и убеждаются, что они одинаковы. Так , в общем и должно быть, т. к. одинаковое расстояния до космонавтов на носу и на корме свет проходит за один и тот же промежуток времени, распростроняясь с одинаковой скоростью.
Но наблюдатель, который в неподвижной системе XYZ, не согласится с ними. На его взгляд, космонавт на носу ракеты отдаляется вместе с ракетой от места вспышки(в центре), и по-этому свет, нагоняя космонавта, должен пройти расстояние , большее чем половина ракеты, и достичь его позднее, чем он достигнет космонавта на корме ракеты, который вместе с ракетой приближается к месту вспышки. Чтобы достичь космонавта на корме, свету требуется пройти расстояние, меньше половины длины ракеты. Следовательно космонавт на корме увидет вспышку раньше, чем космонавт на носу.
Наблюдатель в системе XYZ абсолютно прав. Действительно, эти два события- моменты достижнения света космонавтов на носу и на корме ракеты- не одновременны. Но справедлива и позиция космонавтов, которые находятся в ракете, т. к. они наблюдают одноврнменность этих событий.
Речь идет не о том, что существует две истины. Истина одна.
События, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, неодновременны в другой системе отсчета, которая двигается с иной, чем первая система отсчета, скоростью.
Одновременность пространственно разделенных событий относительна.
Расчеты свидетельствуют о том, что с возрастанием скорости движущейся инерциальной системы отсчета относительно той, которую считают не подвижной, промежуток времени между двумя событиями с точки зрения наблюдателя в неподвижной системе возрастает.
Связь между временем в неподвижной и подвижной системах отсчета определяется формулой:
где t- время между двумя событиями в подвижной системе отсчета, t0- в неподвижной системе отсчета, v- скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной, а с -скорость света.
2. Относительность расстояний
Согласно с теорией относительности расстояние также не является величиной абсолютной. Доказано, что с возрастанием скорости происходит уменьшение расстояний. Причиной этому является сокращение длины объекта.
Связь между длиной тела с линейными размерами в подвижной и не подвижной системах отсчета определяется формулой :
где l0 — длина стержня в неподвижной системе отсчета, l- длина стержня в подвижной системе, которая движется относительно неподвижной со скоростью v.
Длина одного и того же тела в разных инерциальных ситстемах отсчета разная.
-
Зависимость массы от скорости.
Ученым, работающим с ускорителями частиц, давно известно,что когда скорость частиц стаёт ралятивистской ( около 107м/с), то к их движению законы Ньютона не применимы. Такую частицу становится сложнее разогнать до необходимой скоости, а следовательно, больше затрачивается энергии, т. к. частица становится более инертной. По этой причине в физике было введено понятие релятивистской массы.
Масса частицы, находящейся в покое отличается от массы частицы, движущейся с релятивистской скоростью.
Где m0- масса покоя , m- масса движущийся частицы.
-
Связь между массой и энергией.
Связь между массой и энергией- следствие закона сохранения энергии и того факта, что масса зависит от скорости света.
С помощью теории относительности Эйнштейн установил связь между энергией и массой с помощью формулы:
Это закон взаимосвязи массы и энергии, один из фундаментальных законов физики. Он связывает между собой две величины , которые раньше казались независимыми друг от друга.
Исходя из этого закона, можно сделать вывод, чтолюбой объект имеющий массу , имеет также энергию пророрциональную данной массе. И наоборот.
Тело имеет энергию и при нулевой скорости, это так называемая энергия покоя:
Суть закона взаимосвязи массы и энергии состоит в том, что энергия и масса- это две взаимосвязанные характеристики любого физического тела.
VI. Закрепление изученного материала
Тест «Да-Нет»
Формулы к тесту пишут на отдельной доске.
-
События, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не одновременны в другой инерциальной системе отсчета, которая двигается с иной, чем первая система отсчета , скоростью. (Да)
-
(Нет) 3. (Да) 4. (Нет) 5.(Да)
-
Длина одного и того же самого тела в разных инерциальных системах отсчета одинаковы. (Нет)
-
Энергия и масса- это две взаимосвязанные характеристики любого объекта (Да)
-
Подведение итогов урока и сообщения домашнего задания
Учитель подводит итог урока, возращаясь к шкале «Выбери позицию», ученики комментируют свои позиции.
Домашнее задание
1. Выучить теоретический материал по учебнику.
2. Подготовиться к самостоятельной работе.
3. Выполнить творческое задание.
Смоделируйте ситуацию связанную основанную на постулатах теории относительности: изменением массы, расстояния , времени. Отразить ответ в виде фантастической ситуации.
Приложение .
Метод «Определи позицию»
Этот метод позволяет научиться определять позицию в отношении спорных проблем, выдвигать аргументы в защиту своего выбора.
Учитель предлагает ученикам рассмотреть проблемную ситуацию.
Учащиеся должны выполнить следующие действия:
-
Определить свою позицию, поствавить точку в шкале(на листе или доске).
-
Привеси аргументы в подтверждение своей мысли.
-
Ознакомиться с материалами или провести практический опыт, или разобрать необходимое утверждение, или призвести расчеты, которые помогут решить проблему.
-
После завершения работы, если мнение меняется, занять другую позицию.
Метод может применяться на этапе актуализации опорных знаний, рефлексии.
Список литературы:
-
ООФейгин. Парадоксальная физика времени. Изд.: Ранок-2012
-
Г.С. Ландсберга. Элементарный учебник физики. Т.1Механика.Теплота.Молекулярная физика.Изд.М.:Наука,1984
-
И. В. Яковлев. Физика.Компания «Ваш репетитор» MathUs.ru-электронный учебник
-
Электронный учебник http://www.nado5.ru/e-book/fizika-10
Здесь представлен конспект к уроку на тему «Относительность и одновременность событий. Закон взаимосвязи массы и энергии», который Вы можете бесплатно скачать на нашем сайте. Предмет конспекта: Физика (10 класс). Также здесь Вы можете найти дополнительные учебные материалы и презентации по данной теме, используя которые, Вы сможете еще больше заинтересовать аудиторию и преподнести еще больше полезной информации.