Относительность одновременности
Цель урока: формировать новые представления о пространстве и времени; теория относительности доказала, что события одновременные для жителей Земли могут быть не одновременны для жителей другой космической цивилизации.
Ход урока
1. Проверка домашнего задания методом фронтального опроса
А) Для какой цели многие ученые пытались обнаружить движение Земли относительно эфира?
Б) Как подошел к проблеме «найти различие между инерциальными системами» А. Эйнштейн?
В) Сформулировать главный постулат теории относительности.
Г)
Д) Почему публикация постулатов теории относительности требовала определенной научной смелости?
Е) Рассмотреть пример, когда наблюдатели видят центр сферы в разных точках пространства.
Ж) В чем суть противоречия с последним примером?
2.Изучение нового материала
А) Традиционно считалось что время – это величина абсолютная, и течет оно раз и навсегда заданным темпом. Но создание теории относительности показало, что это не так.
Б) Дело в том, что классические представления о времени и пространстве исходили из предположения о возможности мгновенной передачи сигналов и взаимодействий из одного места пространства в другое. Второй постулат о скорости света требует изменения обыденных представлений о пространстве и времени.
Не идет время раз и навсегда заданным темпом. Если бы сигнал передавался мгновенно, то можно было бы говорить об одновременности событий происшедших в пространственно разделенных местах. Даже часы синхронизировать можно было бы абсолютно точно при мгновенной передаче сигнала. Пусть мгновенный сигнал пошел из точки А в 12 часов 10 минут и пришел в точку В в это же время, то часы размещенные в этих точках — синхронны.
События происходят одновременно, если синхронные часы показывают одно и то же время.
Синхронизировать часы помогают электромагнитные сигналы, так как скорость их строго определенная и постоянная. При проверке часов по радио используют синхронизацию огромного количества часов с эталонными точными часами. Можно вычислить поправку на запаздывание сигнала, если знать на каком расстоянии от вас находятся эталонные часы. Эта поправка в обыденной жизни не имеет значения. Она может быть значимой только при больших космических расстояниях.
Рассмотрим один из методов синхронизации часов.
На космическом корабле на, противоположных концах, установлены часы А и В. Космонавт хочет проверить синхронно ли они идут. В середине корабля расположен источник света, с помощью которого космонавт производит вспышку. Если свет одновременно достигает часов, значит, часы работают синхронно. Так будет только в системе отсчета К₁,
Если рассматривать движение корабля относительно системы отсчета К, все будет по другому.
От места, где произошла вспышка (точка с координатой ОС) часы, расположенные на носу корабля удаляются. Световая волна должна пройти расстояние большее, чем половина длины корабля, чтобы дойти до часов. К месту вспышки приближаются часы В, расположенные на корме корабля, Значит в этом случае световая волна пройдет расстояние меньше, чем половина длины корабля.
На рисунке а) координаты х₁ и х в момент вспышки совпадают.
На рисунке б) видно, как световая волна доходит до часов, расположенных на корме.
Другой космонавт из системы отсчета К видит, что световые сигналы доходят до часов не -одновременно.
Значит любые события одновременные в системе К₁, неодновременны в системе К.
Равноправность систем К₁ и К вытекает из принципа относительности, т.е. эти системы совершенно равноправны. На основании этого делаем заключение: одновременность событий, разделенных пространственно, относительна.
Мы живем в мире скоростей, гораздо меньших, чем скорости световых волн, поэтому представить наглядно относительность одновременности событий очень трудно. Но тем не менее, одновременность событий относительна.
3. Закрепление изученного материала
А) Почему оказались несостоятельными классические представления о том, что время – абсолютно?
Б) Как производят синхронизацию часов?
В) Доказательство, что одновременность событий относительно.
Подведем итоги урока.
Домашнее задание: § 77, повт. § 76.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)