Тема 4. Неклассическая НКМ. Теория относительности

I. Самостоятельная работа студентов (6 часов)

Задание 1 по работе с учебником

Изучить тему «4.2. Пространство и время в свете теории относительности А. Эйнштейна», по основному учебнику [1]. По материалам параграфа составить конспект, в который необходимо выписать основные эффекты специальной и общей теории относительности.

Задание 2 по работе с учебником и конспектом лекций

В словарь «Терминов и понятий» выписать все термины изучаемой темы и их определения: гравитация, специальная теория относительности (СТО), общая теория относительности (ОТО), условие применимости классической физики, постулаты СТО, пространственно-временной интервал, импульс в СТО, энергия в СТО, энергия покоя, фотоны в СТО.

Задание 3 по работе с учебником и конспектом лекций

Выберите из следующего списка утверждения характеризующие суть принципа соответствия: (классическая механика Ньютона входит в релятивистскую механику как приближение ,справедливое при низких скоростях движения; каждой статистической теории соответствует более точная динамическая; объективным закономерностям природы соответствуют только динамические теории; новые теории полностью отрицают старые, как менее точны; классическая механика является приближением общей теории относительности в слабых полях гравитации и при низких скоростях движения; каждой статистической теории соответствует более точная динамическая; новые теории полностью отрицают старые, как менее точные).

Задание 4 по работе с учебником и конспектом лекций

Заполните таблицу, вписав соответствующую теорию, для каждого эффекта:

Эффекты	Теория (СТО, ОТО)
1. Гравитационное искривление пространства
2. Гравитационное замедление времени
3. Сокращение длины в движущейся системе отчета
4. Зависимость длины от скорости движения
5. Замедление времени в поле гравитации
6. Замедление времени в движущейся системе отсчета
7. Зависимость течения времени от скорости движения
8. Искривление пространства гравитационным полем

Задание 5 по работе с учебником и конспектом лекций

Заполните таблицу, вписав условия применимости для каждой из теорий:

Теория	Условия применимости
1. Классическая механика
2. Специальная теория относительности (СТО)
3. Общая теория относительности (ОТО)

Тесты (контрольные задания для самопроверки)

1. Тесты с одним вариантом ответа (Выберите один правильный ответ)

1.1.

Создателем современной теории пространства и времени является:

1. Евклид. 2. Бор. 3. Эйнштейн. 4. Ньютон.

1.2.

Согласно общей теории относительности пространство искривляется под действием:

1. вакуума. 2. времени. 3. гравитации. 4. скорости.

1.3.

Скорость света в вакууме c приблизительно равна:

1. 300.000.000 м/с 2. 1.000 км/с 3. 3.000.000 км/с 4. 3.0000 м/с

1.4.

Эффекты теории относительности наиболее ярко могут проявляться вблизи:

1. Земли. 2. центров галактик 3. черных дыр. 4. Солнца.

1.5.

Теория относительности Эйнштейна утверждает, что пространство и время:

1. неразрывно связаны и относительны. 2. существуют как единая структура и абсолютны. 3. существуют независимо друг от друга и относительны. 4. существуют независимо друг от друга и абсолютны.

1.6.

Специальная теория относительности Эйнштейна утверждает, что пространственные размеры тел:

1. и временные интервалы изменяются в зависимости от скорости движения. 2. и интервалы времени неизменны во всех системах отсчета. 3. изменяются в зависимости от скорости движения, а время течет одинаково во всех системах отсчета. 4. не зависят от скорости движения, а темп времени изменяется.

1.7.

Постулаты специальной теории относительности принцип:

1. относительности Галилея и постоянства скорости света. 2. инвариантности законов физики и постоянства скорости света. 3. относительности Галилея и принцип относительности Эйнштейна. 4. постоянства скорости света и законы Ньютона.

1.8.

Общая теория относительности утверждает:

1. структура пространства-времени определяется распределением масс материи. 2. пространство бесконечно и описывается геометрией Евклида. 3. структура пространства-времени не зависит от распределения масс материи. 4. гравитационное поле не искажает геометрию пространства.

1.9

Специальная теория относительности утверждает, что при приближении к скорости света:

1. линейный размер тела стремится к нулю, а масса становится бесконечно большой. 2. масса тела стремится к нулю, а его линейный размер становится бесконечно большим. 3. линейный размер и масса тела стремятся к нулю. 4. линейный размер и масса тела становятся бесконечно большими.

1.10

Специальная теория относительности утверждает:

1. в инерциальных системах отсчета с увеличением скорости движения темп времени ускоряется. 2. при приближении к скорости света все процессы в системе ускоряются. 3. в движущейся относительно наблюдателя системе отсчета часы идут медленнее, чем в неподвижной. 4. в движущейся относительно наблюдателя системе отсчета часы идут быстрее, чем в неподвижной.

2. Тесты множественного выбора (Выберите несколько правильных ответов)

2.1.

Современные представления о пространстве и времени были развиты в:

1. общей теории относительности. 2. квантовой теории. 3. квантовой хромодинамике. 4. специальной теории относительности. 5. теории электромагнетизма.

2.2.

Скорость электромагнитной волны в вакууме:

1. не зависит от длины волны. 2. зависит от энергии волны. 3. зависит от длины волны. 4. равняется скорости света. 5. может быть какой угодно.

2.3.

Постулаты специальной теории относительности:

1. все свойства материи относительны. 2. масса тел – величина относительная. 3. все фундаментальные законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета. 4. скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения системы отсчет. 5. не существует абсолютных сил.

2.4.

Следствия специальной теории относительности:

1. относительность понятия «одновременность событий». 2. эффект замедления времени в движущейся системе отсчета. 3. эффект сокращения длины в движущейся системе отсчета. 4. квантованность пространства и времени.

2.5.

Следствиями общей теории относительности являются, гравитационное:

1. увеличение масс. 2. уменьшение массы. 3. ускорение времени. 4. замедление времени. 5. искривление пространства

2.6.

Согласно теории относительности пространство и время:

1. взаимосвязаны. 2. не зависят друг от друга 3. зависят от материи. 4. не зависят от материи.

2.7.

Гравитация:

1. квантует время. 2. может остановить время. 3. не действует на ход времени. 4. замедляет ход времени. 5. ускоряет ход времени.

2.8.

Специальная теория относительности утверждает:

1. когда скорость тела приближается к скорости света, его линейный размер стремится к нулю 2. с ростом скорости размер тела сокращается в направлении движения 3. когда скорость тела приближается к скорости света, его линейный размер становится бесконечно большим 4. линейный размер тела не зависит от скорости его движения

2.9.

Принцип эквивалентности означает эквивалентность:

1. гравитации и движение с ускорением. 2. вещества и поля. 3. всех видов энергии. 4. массы и энергии. 5. инертной и гравитационной массы.

2.10

Общая теория относительности утверждает:

1. массы, создающие поле тяготения, искривляют пространство. 2. пространственно-временные свойства окружающего мира не зависят от расположения и движения тяготеющих масс. 3. пространство вблизи массивных тел описывается геометрией Евклида. 4. в поле силы тяжести время замедляет ход.

3. Тесты на соответствие

3.1.

Для каждого из приведенных понятий найдите соответствующую формулу: 1. Энергия в СТО 2. Энергия покоя 3. Импульс в СТО