Инфоурок / Физика / Презентации / Презентация по физике для 11 класса (кейс - текст) по теме СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (физико - математический профиль)

Презентация по физике для 11 класса (кейс - текст) по теме СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (физико - математический профиль)

библиотека
материалов
Специальная теория СТО
Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительност...
Описываемые специальной теорией относительности отклонения в протекании физи...
Центральное место в специальной теории относительности занимают преобразован...
Основные понятия Система отсчёта представляет собой некоторое материальное т...
Классическая механика Ньютона прекрасно описывает движение макротел, движущи...
В основе классической механики лежит механический принцип относительности (и...
Следовательно, уравнение движения классической механики (второй закон Ньютона...
Рисунок 7.1.2. Упрощенная схема интерференционного опыта Майкельсона–Морли. ...
Анализ результатов опыта Майкельсона–Морли и ряда других экспериментов позво...
Движение Земли по орбите не оказывает влияния на оптические явления на Земле...
Отсюда следует, что уравнения, описывающие распространение электромагнитных...
Многие понятия и величины, которые в нерелятивистской физике считались абсол...
Принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению к перех...
Кроме указанных основных постулатов, предполагается (как и в классической ме...
Эти принципы следует рассматривать как обобщение всей совокупности опытных ф...
Рассмотрим такой мысленн ый эксперимент: в момент времени t = 0, когда коор...
С точки зрения наблюдателя в системе K центр сферы находится в точке O, а с...
Следовательно, постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом...
Следовательно, постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом...
Таким образом, новая теория (СТО) не отвергла старую классическую механику Н...
21 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Специальная теория СТО
Описание слайда:

Специальная теория СТО

№ слайда 2 Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительност
Описание слайда:

Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей называется общей теорией относительности.

№ слайда 3 Описываемые специальной теорией относительности отклонения в протекании физи
Описание слайда:

Описываемые специальной теорией относительности отклонения в протекании физических процессов от предсказаний классической механики называют релятивистскими эффектами, а скорости, при которых такие эффекты становятся существенными, — релятивистскими скоростями. Основным отличием СТО от классической механики является зависимость (наблюдаемых) пространственных и временных характеристик от скорости.

№ слайда 4 Центральное место в специальной теории относительности занимают преобразован
Описание слайда:

Центральное место в специальной теории относительности занимают преобразования Лоренца, которые позволяют преобразовывать пространственно-временные координаты событий при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Специальная теория относительности была создана Альбертом Эйнштейном в работе 1905 года «К электродинамике движущихся тел». Несколько ранее к аналогичным выводам пришел А. Пуанкаре, который впервые назвал преобразования координат и времени между различными системами отсчёта «преобразования Лоренца».

№ слайда 5 Основные понятия Система отсчёта представляет собой некоторое материальное т
Описание слайда:

Основные понятия Система отсчёта представляет собой некоторое материальное тело, выбираемое в качестве начала этой системы, способ определения положения объектов относительно начала системы отсчёта и способ измерения времени. Обычно различают системы отсчёта и системы координат. Добавление процедуры измерения времени к системе координат «превращает» её в систему отсчёта. Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это такая система, относительно которой объект, не подверженный внешним воздействиям, движется равномерно и прямолинейно. Постулируется, что ИСО существуют, и любая система отсчёта, движущаяся относительно данной инерциальной системы равномерно и прямолинейно, также является ИСО. Событием называется любой физический процесс, который может быть локализован в пространстве, и имеющий при этом очень малую длительность. Другими словами, событие полностью характеризуется координатами (x, y, z) и моментом времени t. Примерами событий являются: вспышка света, положение материальной точки в данный момент времени и т. п.

№ слайда 6 Классическая механика Ньютона прекрасно описывает движение макротел, движущи
Описание слайда:

Классическая механика Ньютона прекрасно описывает движение макротел, движущихся с малыми скоростями (υ << c). В нерелятивистской физике принималось как очевидный факт существование единого мирового времени t, одинакового во всех системах отсчета.

№ слайда 7 В основе классической механики лежит механический принцип относительности (и
Описание слайда:

В основе классической механики лежит механический принцип относительности (или принцип относительности Галилея): законы динамики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Этот принцип означает, что законы динамики инвариантны (то есть неизменны) относительно преобразований Галилея, которые позволяют вычислить координаты движущегося тела в одной инерциальной системе (K), если заданы координаты этого тела в другой инерциальной системе (K'). В частном случае, когда система K' движется со скоростью υ вдоль положительного направления оси x системы K  Предполагается, что в начальный момент оси координат обеих систем совпадают Ускорения тела во всех инерциальных системах оказываются одинаковыми

№ слайда 8 Следовательно, уравнение движения классической механики (второй закон Ньютона
Описание слайда:

Следовательно, уравнение движения классической механики (второй закон Ньютона)  не меняет своего вида при переходе от одной инерциальной системы к другой.

№ слайда 9 Рисунок 7.1.2. Упрощенная схема интерференционного опыта Майкельсона–Морли. 
Описание слайда:

Рисунок 7.1.2. Упрощенная схема интерференционного опыта Майкельсона–Морли.  – орбитальная скорость Земли К концу XIX века начали накапливаться опытные факты, которые вступили в противоречие с законами классической механики. Большие затруднения возникли при попытках применить механику Ньютона к объяснению распространения света. Предположение о том, что свет распространяется в особой среде – эфире, было опровергнуто многочисленными экспериментами. А. Майкельсон в 1881 году, а затем в 1887 году совместно с Э. Морли (оба – американские физики) пытался обнаружить движение Земли относительно эфира («эфирный ветер») с помощью интерференционного опыта.

№ слайда 10 Анализ результатов опыта Майкельсона–Морли и ряда других экспериментов позво
Описание слайда:

Анализ результатов опыта Майкельсона–Морли и ряда других экспериментов позволил сделать вывод о том, что представления об эфире как среде, в которой распространяются световые волны, ошибочно. Следовательно, для света не существует избранной (абсолютной) системы отсчета.

№ слайда 11 Движение Земли по орбите не оказывает влияния на оптические явления на Земле
Описание слайда:

Движение Земли по орбите не оказывает влияния на оптические явления на Земле. Исключительную роль в развитии представлений о пространстве и времени сыграла теория Максвелла. К началу XX века эта теория стала общепризнанной. Предсказанные теорией Максвеллаэлектромагнитные волны, распространяющиеся с конечной скоростью, уже нашли практическое применение – в 1895 году было изобретено радио (А. С. Попов). Но из теории Максвелла следовало, что скорость распространения электромагнитных волн в любой инерциальной системе отсчета имеет одно и то же значение, равное скорости света в вакууме.

№ слайда 12 Отсюда следует, что уравнения, описывающие распространение электромагнитных
Описание слайда:

Отсюда следует, что уравнения, описывающие распространение электромагнитных волн, не инвариантны относительно преобразований Галилея. Если электромагнитная волна (в частности, свет) распространяется в системе отсчета K' (рис. 7.1.1) в положительном направлении оси x', то в системе K свет должен, согласно галилеевской кинематике распространяться со скоростью c + υ, а не c. Итак, на рубеже XIX и XX веков физика переживала глубокий кризис. Выход был найден Эйнштейном ценой отказа от классических представлений о пространстве и времени. Наиболее важным шагом на этом пути явился пересмотр используемого в классической физике понятия абсолютного времени. Классические представления, кажущиеся наглядными и очевидными, в действительности оказались несостоятельными.

№ слайда 13 Многие понятия и величины, которые в нерелятивистской физике считались абсол
Описание слайда:

Многие понятия и величины, которые в нерелятивистской физике считались абсолютными, то есть не зависящими от системы отсчета, в эйнштейновской теории относительности переведены в разряд относительных. Так как все физические явления происходят в пространстве и во времени, новая концепция пространственно-временных закономерностей не могла не затронуть в итоге всю физику. В основе специальной теории относительности лежат два принципа или постулата, сформулированные Эйнштейном в 1905 г.

№ слайда 14 Принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению к перех
Описание слайда:

Принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы (не только механические) имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики обобщается на все процессы природы, в том числе и на электромагнитные. Этот обобщенный принцип называют принципом относительности Эйнштейна. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую.

№ слайда 15 Кроме указанных основных постулатов, предполагается (как и в классической ме
Описание слайда:

Кроме указанных основных постулатов, предполагается (как и в классической механике) также однородность пространства и времени и изотропность пространства.

№ слайда 16 Эти принципы следует рассматривать как обобщение всей совокупности опытных ф
Описание слайда:

Эти принципы следует рассматривать как обобщение всей совокупности опытных фактов. Следствия из теории, созданной на основе этих принципов, подтверждались бесконечными опытными проверками. СТО позволила разрешить все проблемы «доэйнштейновской» физики и объяснить «противоречивые» результаты известных к тому времени экспериментов в области электродинамики и оптики. В последующее время СТО была подкреплена экспериментальными данными, полученными при изучении движения быстрых частиц в ускорителях, атомных процессов, ядерных реакций и т. п. Постулаты СТО находятся в явном противоречии с классическими представлениями.

№ слайда 17 Рассмотрим такой мысленн ый эксперимент: в момент времени t = 0, когда коор
Описание слайда:

Рассмотрим такой мысленн ый эксперимент: в момент времени t = 0, когда коор динатные оси двух инер циальных систем K и K' совпадают, в общем начале координат произошла кратковременная вспышка света. За время t системы сместятся относительно друг друга на расстояние υt, а сферический волновой фронт в каждой системе будет иметь радиус ct (рис. 7.1.3), так как системы равноправны и в каждой из них скорость света равна c.

№ слайда 18 С точки зрения наблюдателя в системе K центр сферы находится в точке O, а с
Описание слайда:

С точки зрения наблюдателя в системе K центр сферы находится в точке O, а с точки зрения наблюдателя в системе K' он будет находиться в точке O'. Следовательно, центр сферического фронта одновременно находится в двух разных точках! Причина возникающего недоразумения лежит не в противоречии между двумя принципами СТО, а в допущении, что положение фронтов сферических волн для обеих систем относится кодному и тому же моменту времени. Это допущение заключено в формулах преобразования Галилея, согласно которым время в обеих системах течет одинаково: t = t'.

№ слайда 19 Следовательно, постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом
Описание слайда:

Следовательно, постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом, а с формулами преобразования Галилея. Поэтому на смену галилеевых преобразований СТО предложила другие формулы преобразования при переходе из одной инерциальной системы в другую – так называемые преобразования Лоренца, которые при скоростях движения, близких к скорости света, позволяют объяснить все релятивисткие эффекты, а при малых скоростях (υ << c) переходят в формулы преобразования Галилея

№ слайда 20 Следовательно, постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом
Описание слайда:

Следовательно, постулаты Эйнштейна находятся в противоречии не друг с другом, а с формулами преобразования Галилея. Поэтому на смену галилеевых преобразований СТО предложила другие формулы преобразования при переходе из одной инерциальной системы в другую – так называемые преобразования Лоренца, которые при скоростях движения, близких к скорости света, позволяют объяснить все релятивисткие эффекты, а при малых скоростях (υ << c) переходят в формулы преобразования Галилея

№ слайда 21 Таким образом, новая теория (СТО) не отвергла старую классическую механику Н
Описание слайда:

Таким образом, новая теория (СТО) не отвергла старую классическую механику Ньютона, а только уточнила пределы ее применимости. Такая взаимосвязь между старой и новой, более общей теорией, включающей старую теорию как предельный случай, носит название принципа соответствия.

Только до конца зимы! Скидка 60% для педагогов на ДИПЛОМЫ от Столичного учебного центра!

Курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации от 1 400 руб.
Для выбора курса воспользуйтесь удобным поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВЫ).

Московские документы для аттестации: KURSY.ORG


Общая информация

К учебнику: Физика. 11 класс. Учебник. (Базовый и углубленный уровни) Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. М.: 2014. - 384с. + Приложение 48с.

К уроку: § 26. Основные положения специальной теории относительности

Номер материала: ДВ-049141

Похожие материалы