Раздел 3. Теория мира в неклассическом естествознании

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:

Задание 5 по работе с учебником и конспектом лекций

Заполните таблицу, вписав условия применимости для каждой из теорий:

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

1. 3.

2. 4.

4. Бинарные тесты

(Оцените правомерность предлагаемых утверждений словами «верно/неверно»)

4.1.

В движущейся системе отчета время замедляется.

4.2.

В движущейся системе отчета длина увеличивается.

4.3.

Гравитация замедляет ход времени.

4.4.

Гравитация искривляет пространство.

4.5.

Пространство и время в теории относительности являются абсолютными.

5. Тесты дополнения

(Впишите на месте прочерка пропущенные слова)

6.1.

Часы на искусственном спутнике Земли идут ___, чем на Земле.

6.2.

Под действием гравитации пространство ___.

6.3.

Пространство и время в современной картине мира являются ___.

6.4.

В сильных гравитационных полях время ___ ход.

II. Практическое занятие (2 часа)

1.

Заслушивание докладов.

2.

Разбор определений основных понятий.

3.

Опрос студентов по заданиям практикума.

4.

Промежуточный контроль №1 по темам: (тема 1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры, тема 2. Классическая картина мира, тема 3. Термодинамика).

Темы докладов

1.

Скорость света.

2.

Пространство и время в свете теории относительности А. Эйнштейна.

3.

Свойства пространства и времени.

4.

Постулаты СТО.