Kỹ năng: - Dựa vào thuyết tương đối giải thích sự liên hệ giữa không gian và thời gian, sự thay đổi khối lượng của vật chuyển động, năng lượng của vật.. Vận tốc thay đổi + Vận tốc thay
Trang 1CHƯƠNG VI: SƠ LƯỢT VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP
BÀI 50: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP
I MỤC TIÊU :
1 Kiến thức:
- Hiểu và phát biểu được hai tiên đề của thuyết tương đối hẹp
- Nêu được hệ quả của thuyết tương đối về tính tương đối của không gian và thời gian
2 Kỹ năng:
- Dựa vào thuyết tương đối giải thích sự liên hệ giữa không gian và thời gian, sự thay đổi khối lượng của vật chuyển động, năng lượng của vật
II CHUẨN BỊ :
1 Giáo viên:
- Nội dung về tính tương đối của chuyển động theo cơ học cổ điển
- Một vài mẩu truyện viễn tưởng về thuyết tương đối (nội dung một số phim truyện viễn tưởng)
2 Học sinh: - Ôn lại một số kiến thức lớp 10 phần cơ học (cộng vận tốc, các định luật Niu-tơn,
động lượng )
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
A HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU
1 Ổn định tổ chức
2 Giới thiệu mục tiêu chương V: (5/)
3 Tạo tình huống học tập
B TIẾN TRÌNH BÀI HỌC
HĐ 1: Hạn chế của cơ học cổ điển.
10
+ khối lượng và kích thước của
ôtô không đổi Vận tốc thay
đổi
+ Vận tốc thay đổi phụ thuộc
vào việc chọn hệ quy chiếu
12 13 31
vr =vr +vr
Ví dụ: (từng học sinh lấy ví dụ
cụ thể)
+ Một chiếc ôtô chuyển động thẳng biến đổi đều đại lượng vật
lý nào không thay đổi? đại lượng nào thay đổi ?
+ Vậy vận tốc thay đổi phụ thuộc vào yếu tố nào? lấy ví dụ ?
+ Nhưng đến cuối thế kỷ XIX đến đầu thế kỷ XX khoa học phát triển đã làm thí nghiệm cho thấy vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường chân không là 300000km/s (bất biến) không phụ thuộc vào nguồn sáng đứng yên hay chuyển động
1 Hạn chế của cơ học cổ điển.
+ Cơ học cổ điển (cơ học Niu-tơn) không còn đúng đối với những trường hợp vật chuyển động với tốc độ gần bằng tốc
độ ánh sáng
HĐ 2: Các tiên đề của Anhxtanh.
15
+ Mọi định luật vật lý đều xảy
ra như nhau trong mọi hệ quy
chiếu quán tính
+ Nếu ánh sáng phát ra cùng
chiều chuyển động của xe thì
tốc độ của nguồn sáng là v+c
+ Năm1905 Anh-xtanh đã xây dựng thuyết tổng quát hơn gọi là thuyết tương đối hẹp Anh-xtanh + Từ thí nghiệm về vận tốc của ánh sáng trong chân không ta rút
ra được điều gì?
+ Cho một đèn phát ra ánh sáng, đèn đó được đặt lên một xe chuyển động với tốc độ là v trong
2 Các tiên đề của Anhxtanh.
Tiên đề I (nguyên lí tương
đối):
Các định luật vật lý (cơ học, điện từ học…) có cùng một dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
Hiện tượng vật lí diễn ra như nhau trong các hệ quy chiếu
Trang 2Nếu ánh sáng phát ra ngược
chiều chuyển động của xe thì
tốc độ của nguồn sáng là c-v
+ theo thí nghiệm đo được thì
tốc độ ánh sáng trong hai
trường hợp đo được là như
nhau không thay đổi
+ Phát biểu hai tiên đề
môi trường chân không Hãy xác định tốc độ của nguồn sáng theo:
- cơ học cổ điển: khi ánh sáng phát ra cùng chiều với chiều chuyển động của xe và ngược chiều với chiều chuyển động của
xe ?
- theo Anh-xtanh?
+ Hãy rút ra kết luận về hai tiên
đề của Anh-xtanh
quán tính
Tiên đề II (nguyên lí về sự bất
biến của tốc độ ánh sáng):
Tốc độ ánh sáng trong chân
không có cùng độ lớn bằng c trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vào tốc độ của nguồn sáng hay máy thu: c=299 792 458m/s ≈3.10 8 m/s
Đây là giá trị tốc độ lớn nhất của hạt vật chất trong tự nhiên (hiện nay)
HĐ 3: Các hệ quả của thuyết tương đối hẹp
10 + Sự co lại của độ dài và sự
chậm lại của đồng hồ chuyển
động
+ Hs đọc SGK nêu hệ quả
+ C1:
2
o 2
v 1 c
l l
= 0,8m
+ C2:
o 2 2
t t
v 1 c
∆
∆ =
−
= 1,25giờ
Đồng hồ chuyển động chạy
chậm hơn đồng hồ gắn với
quan sát viên đứng yên là 0,25
giờ = 900giây
+ Khái niệm không gian và
thời gian là tương đối nó phụ
thuộc vào việc chọn hệ quy
chiếu quán tính
+ Đọc SGK công thức (2) đã
được thực nghiệm xác nhận
(phần chữ in nhỏ)
+ Từ thuyết tương đối hẹp của Anh-xtanh người ta đã xây dựng hai hệ quả nào?
+ Nêu hệ quả sự co lại của độ dài?
+C1: Hãy tính độ co chiều dài của một cái thước có chiều dài riêng 1m chuyển động với tốc độ
v = 0,6c
+ Nêu hệ quả sự chậm lại của đồng hồ chuyển động?
+ C2: Sau một giờ tính theo đồng hồ chuyển động với tốc độ
v = 0,6c thì đồng hồ chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên bao nhiêu giây?
+ Từ hai hệ quả ta nhận xét gì về khái niệm không gian và thời gian?
3 Hệ quả của thuyết tương đối hẹp:
a) Sự co của độ dài:
Độ dài của một thanh bị co lại dọc theo phương chuyển động của nó
2
o 2 o
v 1 c
(1)
lo: độ dài riêng: độ dài của thanh khi đứng yên dọc theo trục tọa độ trong hệ quy chiếu K
l: độ dài của thanh đo được trong hệ K, khi thanh chuyển động với tốc độ v dọc theo trục tọa độ trong hệ K
b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động:
Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên
o
o 2 2
t
v 1 c
∆
∆ = > ∆
−
(2) t
∆ : khoảng thời gian đo được theo đồng hồ gắn vào quan sát viên đứng yên
o
t
∆ : khoảng thời gian đo được theo đồng hồ chuyển động
C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC
4 Củng cố kiến thức: (5/)
Trang 3Bài tập 3 & 4 SGK.
IV: RÚT KINH NGHIỆM
………
………
……