Постулаты специальной теории относительности

Изучение элементов теории относительности рекомендуют начинать с повторения того материала об относительности, кот. знаком учащимся: некоторые физические величины, характеризующие механическое движение и электромагнитное взаимодействие (координата, скорость, перемещение, импульс тела, кинетическая энергия, работа, индукция магнитного поля и т.д.), относительны, т. е. зависят от выбора системы отсчета, а другие (ускорение, заряд и т. д.) - инвариантны, т.е. не зависят от выбора системы отсчета; все законы механики справедливы относительно инерциальных систем отсчета и никаким механическим опытом, проводимым в данной системе отсчета, нельзя обнаружить, движется эта система равномерно и прямолинейно или покоится (принцип относительности Галилея).. При повторении используют видеофильм «Относительность движения» и последнюю часть первого фрагмента видеофильма «Законы Ньютона», где иллюстрируется принцип относительности Галилея. После этого приступают к изучению специальной теории относительности.

Вначале учащимся объясняют, почему раздел электродинамики заканчивается главой о специальной теории относительности.

В учеб. Лит-ре встречаются различные формулировки принципа относительности - главного постулата теории Эйнштейна.

В качестве опытного обоснования принципа относительности Эйнштейна следует рассмотреть опыт Майкельсона. Отрицательный результат этого опыта доказывает неправильность его исходной посылки о существовании абсолютной системы отсчета - эфира, в котором якобы развертываются все электромагнитные явления. Все инерциальные системы отсчета равноправны, законы природы в них одинаковы.В качестве опытного обоснования второго постулата целесообразно рассмотреть движение двойных звезд.

Принцип постоянства скорости света школьники иногда смешивают с предельностью скорости света. Против этой ошибки их надо предостеречь. Второй постулат теории не утверждает, что скорость света - наибольшая скорость передачи сигнала. Это утверждение является следствием самой теории.

Кинематика СТО. Если учащиеся достаточно хорошо подготовлены (т.е. речь идет о классах с углубленным изучением физики), то записывают (или выводят) формулы преобразования Лоренца, обсуждают их, обращая внимание школьников на неразрывную связь пространственных и временных характеристик, на связь этих формул с формулами преобразования Галилея, а затем из них строго математически выводят формулы законов сложения скоростей, замедления времени и сокращения масштабов.

Второй методический путь проще, он доступен всем учащимся средней общеобразовательной школы. Основное внимание обращают не на строгий математический вывод формул законом (некоторые даются без вывода), а на раскрытие сущности наблюдаемых эффектов в ходе рассмотрения мысленных экспериментом с так называемыми «поездами Эйнштейна». Преобразования Лоренца при этом не выводят и не сообщают. Ниже раскрыт втором методический путь.

Сложение скоростей. Начать ознакомление школьников с этим законом целесообразно с создания проблемной ситуации, обратив их внимание на то, что постулаты СТО, на первый взгляд, противоречат друг другу.Для закрепления этого закона целесообразно решать задачи.

Дата добавления: 2015-09-06