Основы теории относительности: 11 класс
Что происходит при скоростях, близких к скорости света: время замедляется, длина сокращается, масса — это энергия. Ниже — кратко о главном, формулы и частые ошибки.
Все 12 заданий темы — в полном тренажёре
- Подсказка и пошаговое решение каждой задачи
- 4 урока с теорией и чертежами
- Отчёт для родителя: что решено и где ошибки
Пробуйте. Условия — для родителей
Уровни сложности
В теме 12 заданий на 4 уровнях: разминка, основной, сложный, со звёздочкой.
Основы теории относительности — кратко
Что происходит при скоростях, близких к скорости света: время замедляется, длина сокращается, масса — это энергия.
- E0 = m · c2E = γ · m · c2Eк = (γ − 1) · m · c2
- Постулаты специальной теории относительности
1. Принцип относительности: все физические явления (механические, электромагнитные и любые другие) протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта. 2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит от скорости источника и наблюдателя: c = 3 · 108 м/с.
- Относительность одновременности
События, одновременные в одной инерциальной системе отсчёта, в общем случае неодновременны в другой системе, движущейся относительно первой. Одновременность разнесённых в пространстве событий относительна.
- Сокращение длины
Длина тела в системе отсчёта, относительно которой оно движется со скоростью v, меньше его собственной длины l0 в γ раз: l = l0 : γ = l0 · √(1 − v2 : c2). Сокращаются только размеры вдоль направления движения; поперечные размеры не меняются.
- Энергия тела
Тело массой m, покоящееся в данной системе отсчёта, обладает энергией покоя E0 = m · c2. Полная энергия тела, движущегося со скоростью v, E = γ · m · c2; кинетическая энергия Eк = E − E0 = (γ − 1) · m · c2.
Пример с ответом
Условие. Пассажир идёт по вагону вперёд со скоростью 1 м/с, поезд едет со скоростью 20 м/с. Найдите скорость пассажира относительно земли. Нужна ли здесь теория относительности?
Ответ. 21 м/с; нет.
2 шага с пояснениями — в полном тренажёре, в уроке «Постулаты теории относительности».
Открыть разбор →Частые ошибки
-
Ошибка 1Скорость света в вакууме одна во всех инерциальных системах и не зависит от движения источника. Классическое сложение скоростей к свету не применимо.
-
Ошибка 2Не отменила, а указала границы: при v ≪ c формулы СТО совпадают с ньютоновскими. Мост, автомобиль и полёт к Луне рассчитывают по Ньютону.
-
Ошибка 3Собственное время Δt0 измеряют часы, относительно которых оба события происходят в одном месте, — часы, летящие вместе с частицей или кораблём. Оно всегда меньше: Δt = γ · Δt0.
Физика · 11 класс
Что внутри темы
- Урок 1Постулаты теории относительности
- Урок 2Относительность одновременности и замедление времени
- Урок 3Сокращение длины
- Урок 4Энергия и импульс в теории относительности
В полном тренажёре — 4 урока с теорией и чертежами, задания 3 уровней, подсказки и разбор каждой задачи.
Чему научится ученик
- Формулировать два постулата Эйнштейна
- Объяснять относительность одновременности
- Вычислять множитель γ и замедление времени
- Вычислять сокращение длины движущегося тела
- Применять E0 = m · c2 и E = γ · m · c2
- Связывать энергию и импульс частицы и фотона
Ключевые понятия:классическая механикапринцип относительностипостулаты СТОскорость светасобытиеотносительность одновременностисобственное времязамедление временисобственная длинасокращение длиныэнергия покояполная энергиярелятивистский импульс
Что требует школьная программа
Указывать границы применимости классической механики; формулировать постулаты специальной теории относительности; объяснять относительность одновременности; вычислять замедление времени и сокращение длины; применять формулы энергии покоя, полной энергии и импульса релятивистской частицы и связь между ними.
Что повторить и что дальше
Интерференция, дифракция и дисперсия светаФизика, 11 класс
Физика, 11 классФотоэффект и энергия фотонаФизика, 11 класс
Вопросы
Основы теории относительности · 11 классВ каком классе проходят тему «Основы теории относительности»?
В 11 классе, предмет «Физика».
Что повторить перед этой темой?
Интерференция, дифракция и дисперсия света (11 класс).
Что можно решить бесплатно?
Несколько задач прямо на этой странице. Подсказки, пошаговые решения и задания всех уровней — в полном тренажёре, первые 14 дней бесплатно.
Все темы 11 класса и отчёт для родителя
Первые 14 дней полный тренажёр бесплатно.
