Методичні рекомендації до уроку з теми «Основи теорії відносності»

Класну кімнату можна прикрасити фотокартками та портретами вченого, висловлюваннями відомих вчених та письменників, поетів.

Фізика — цікава річ: вона цікава навіть тоді, коли в ній нічого не розумієш.

(Михайло Аров)

Розумні люди пристосовуються до навколишнього світу. Нерозумні люди пристосовують світ до себе. Ось чому прогрес визначається діями нерозумних людей. (Джордж Бернард Шоу)

Здоровий глузд —це ті забобони, які складаються у віці до 18 років. (А. Ейнштейн)

Я чудово знаю, що таке час, поки не думаю про це. Та варто задуматися — і ось я вже не знаю про нього нічого.(Августин Блаженний, 6 в н. е.)

Уява набагато важливіша, ніж знання. (Альберт Ейнштейн)

Якось у Ейнштейна запитали, як з'являються винаходи, що перевертають світ. «Дуже просто, — відповів він, — Усі знають, шо зробити це неможливо. Але знаходиться один дивак, який цього не знає. Він і робить винахід.»

Багато існує розповідей про розсіяність Ейнштейна. Він міг прийти на лекцію в костюмі і домашніх капцях. Або, почепивши на дверях своєї квартири записку, що скоро буде, довго чекав під дверима, поки хтось прийде і відкриє.

На запитання американського журналіста, яка різниця між часом і вічністю відповів: «Якби у мене був час пояснити цю різницю, то минула б вічність, поки ви це зрозуміли б».

Стосовно часу іншим журналістам пояснював так: « Коли гарна дівчина просиділа у вас на колінах годину, то вам здається, що це лише хвилина. Коли ви сидите на гарячому хоча б хвилину, то вам буде це видаватися за годину.

Чарлі Чаплін запросив Ейнштейна на перегляд свого нового фільму «Вогні великого міста». Після сеансу великих фізика та коміка вітав захоплений натовп. Чаплін повернувся до Ейнштейна і сказав: «Люди аплодують

мені, бо всі розуміють мене, а тобі тому, що ніхто не розуміє тебе».

Якось, увійшовши в трамвай. Ейнштейн витяг із кишені заздалегідь приготовані на квиток гроші, простягнув, не рахуючи, кондуктору, а сам,

за звичкою, заглибився в книжку.

— Тут не вистачає, — мовив кондуктор.

— Не може бути, — відповів учений, не підводячи од книжки очей.

— А я вам кажу — не вистачає.

Ейнштейн ще раз хитнув головою, що, мовляв, такого не може бути.

Кондуктор обурився:

— Тоді рахуйте, ось — п'ятнадцять пфенігів. Отже, не вистачає ще п'ять.

Ейнштейн помацав рукою в кишені й справді знайшов потрібну монету,

йому стало незручно, але кондуктор, посміхаючись, сказав:

— Нічого, дідусю, просто треба вивчати арифметику.

«Щасливий Ньютон, щасливе дитинство науки. Природа була для нього відкритою книгою, котру він читав без зусиль. Концепції, якими він користу-

вався для впорядкування даних досліду, здається, випливають самі з самого досліду, з чудових експериментів... В одній особі він поєднував експериментатора, теоретика, майстра... Він постав перед нами впевненим, сильним і самотнім. Його радість творення і ювелірна точність проявляються в усьому, в кожному слові...». (А. Ейнштейн)

«З тих пір, як на теорію відносності навалилися математики, я сам перестав її розуміти». (А. Ейнштейн)

Приблизно за два тижні до семінару учням повідомляється тема майбутнього уроку, вказується література для підготовки до нього і теми доповідей. Для організації роботи інших учнів між ними розподіляються завдання з урахуванням їх інтересів і можливостей: підготовка стінної газети за темою уроку, підбір і проведення музичних пауз, оформлення стендів, плакатів, ілюстрацій до доповідей і т. ін.

Перед уроком проводяться 2—3 індивідуальні консультації з учнями, протягом яких допомоги доповідачам та рецензентам відібрати необхідний теоретичний матеріал, визначити обсяг виступу, скласти його конспект, перевірити ілюстрації.

Під час підготовки до семінару корисно відзначити, шо предметом рецензування можуть бути не тільки усні повідомлення, але й підготовлені ілюстрації або практичні дії, зокрема, такі, як складання таблиць, схем, малюнків і т. ін. Рецензування — одне із складних оцінювальних завдань, і тому, на мою думку, йому потрібно приділити особливу увагу. Доповіді учнів будуть сприйматися краше, якщо їх зробити у вигляді слайдових презентацій.

І. Вступне слово вчителя.

Учитель. Ми з вами закінчуємо вивчення теми «Елементи теорії відносності». Сьогодні підсумковий урок, на якому маємо повторити не тільки вивчений матеріал, а й спробуємо визначити її місце в житті, а також роль у розвитку сучасної науки.

Теорія відносності за своїм змістом виявилася настільки чудовою, щодо

неї зверталися і, напевно, ще довго звертатимуться не лише вчені, а й поети.

У першій половині XIX ст. геніальний російський поет О. С. Пушкін напи-

сав вірш, що безпосередньо стосується теорії відносності:

«Немає руху»,— так сказав мудрець,

А інший змовк, став перед ним ходити,

Сильніше він би вже не міг зробити,

Бо рухом відповів — достойно, навпростець.

Панове, випадок забавний цей

Для мене інший приклад тут наводить:

Щодня поперед нами Сонце ходить,

Але ж правий упертий Галілей.

(Переклад Левка Воловця)

II. Виступи учнів

Теорія відносності та її творці.

1. У чому ж був правий упертий Галілей?

До XVI ст. в астрономії вважалось правильною геоцентрична система Птолемея, згідно з якою в центрі Всесвіту розташована Земля. Галілей відстоював геліоцентричну систему Коперніка, відповідно до якої Земля І всі планети обертаються навколо Сонця. Нам здається, що Сонце рухається навколо Землі. Цей факт підтверджує, що рух, як і спокій,— поняття відносні.

Фізика як наука бере свій початок від Галілея. Глибокі роздуми над різними видами руху в навколишньому світі привели Галілея до принципу

відносності. Наприклад, мандрівник, який перебуває у каюті корабля, що пливе, може вважати, що книжка, яка лежить на його столі, перебуває у стані спокою. Проте людина на березі бачить, що корабель пливе, а отже, вона може вважати, що книжка рухається з тієї самою швидкістю, що й корабель. На запитання, рухається книжка насправді чи перебуває у стані спокою, однозначно відповісти не можна. Відповідь залежить від того, що ми візьмемо за тіло відліку. Якщо прийняти точку зору мандрівника, то книжка перебуває у стані спокою. Якщо розглядатимемо ситуацію з позиції людини, яка стоїть на березі, книжка, звичайно, рухається.

Зміст принципу відносності Галілея полягає в тому. що жодними механічними дослідами не можна встановити, перебуває інерціальна система

відліку в стані спокою чи рухається рівномірно і прямолінійно. З нього випливає, що між станом спокою і прямолінійним рівномірним рухом немає принципової відмінності. Той же мандрівник, який перебуває в закритій каюті корабля, що рухається спокійним морем, не помічає ніяких ознак цього руху. Мухи вільно літають по всій каюті. А якщо м'яч підкинути вертикально, він упаде прямо вниз. не відхиляючись у бік корми.

2. Ісаак Ньютон

Їсаак Ньютон народився в рік смерті Галілея. Він узяв на озброєння всі

методи, погляди і знання, що сколихнули науковий світ XVII ст. Користуючись поняттями швидкості й прискорення, введеними Галілеєм, Ньютон пішов далі. Ми вивчалитакі закони Ньютона: перший — закон інерції; другий — закон взаємозв'язку сили й прискорення: третій — закон взаємодії тіл та ще закон всесвітнього тяжіння.

Якщо бути точним, можна сказати, що Ньютон узагальнив відкриття Галілея у вигляді першого закону, додав другий і третій закони та висунув гіпотезу, що всі тіла притягуються одне до одного згідно із законом всесвітнього тяжіння. Він увів нове поняття. не відоме на той час,— масу.

На основі цих законів була створена всеосяжна система поглядів на світ.

Вони пояснили рух планет, припливи і відпливи і навіть ледь помітну прецесію земної осі з періодом 26 000 років.

Ньютон — засновник класичної механіки. Його закони не можна розгля-

дати поза простором і часом. Пригадайте, якрозглядає масу, простір і час

класична механіка.

У класичній механіці вважається, що час тече однаково в усіх інерціальних системах, що просторові масштаби і маса тіл в усіх інсрціальних системах відліку однакові.

Ньютон увів у фізику поняття абсолютного часу й абсолютного простору.

Він вважав, що абсолютний час тече однаково в усіх системах відліку. Абсолютний простір завжди залишається однорідним та ізотропним (одна-

ковим в усіх напрямах).

Творчі здібності Ньютона в математиці й фізиці були настільки значними, що він майже цілком затьмарив таких своїх сучасників, як Гук, Гюйгенс. Колеги називали його Левом. Він уперше створив таку фундаментальну теорію, яка впродовж двох наступних століть визначала розвиток фізичної науки. У своїй присвяті Ньютону його сучасник Олександр Поп написав (у перекладі С. Маршака):

Був Світ окутаний

глибокою пітьмою.

Хай буде світло!

І ось з'явився Ньютон!

Так, закони Ньютона дають змогу розв'язати будь-яку задачу механіки. Якщо відомі сили, прикладені до тіла, можна знайти прискорення тіла у будь-який момент часу, в будь-якій точці його траєкторії. Закони Ньютона дають змогу не лише вивчати рухи, а й керувати ними.

Але переклад С. Маршака маз оригінальне продовження:

Недовго ждав реваншу сатана.

Прийшов Ейнштейн —

все стало, як здавна.