10 класс. Урок 2. Механическое движение и его виды. Относительность механического движения.

Урок 2

Тема урока: Механическое движение и его виды. Относительность механического движения.

Цели урока:

• познакомить учащихся с основной задачей механики и понятиями: материальная точка, система отчета, траектория, путь и перемещение;

• объяснить необходимость изучения механики.

Оборудование:

• опорные конспекты № 1, № 2, № 3.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

Учитель: Давайте вспомним основные разделы физики:

1. Механика.

2. Термодинамика.

3. Электродинамика.

Мы начинаем изучение с механики, так как относящиеся сюда явления более просты, а также потому, что знание законов механики окажет нам существенную помощь при изучении других разделов. На уроках физики в 7 классе вам уже встречалось понятие механическое движение.

• Механическим движением называется изменение с течением времени положения тела относительно других тел.

Примеры механического движения: движение звезд и планет, самолетов и автомобилей, артиллерийских снарядов и ракет.

• Двигаетесь ли вы, находясь в классе? (Вы находитесь в классе в покое относительно Земли, но движетесь вместе с ним вокруг Солнца. Например, автомобиль движется относительно деревьев, зданий, но пассажиры, находящиеся в нем, находятся в покое относительно автомобиля.)

Механическое движение часто является составной частью более сложных немеханических процессов, например тепловых. Поэтому изучение физики целесообразно начать с механического движения. Этим вопросом занимается раздел физики, называемый механикой.

Изучить движение тела — значит определить, как изменяется его положение в пространстве с течением времени. Если это извест­но, можно узнать положение тела в любой момент времени. С уче­том этого можно сформулировать основную задачу механики:

• Основная задача механики состоит в том, чтобы опреде­лить положение тела в пространстве в любой момент времени, если известны положение и скорость тела в на­чальный момент.

Система отсчета.

• Тело отсчета – это положение тела в пространстве относительно какого-нибудь другого тела.

Тело отсчета «присутствует» в любой задаче о движении тел — даже тогда, когда оно явно не упоминается. Очень часто в качестве тела отсчета подразумевается Земля.

С телом отсчета связывают систему координат.

• Какие системы координат вы знаете, приведите примеры. (Одномерные, двухмерные, трехмерные.)

Положение точки в пространстве задается тремя числами, которые называются координатами точки и обозначаются буквами х, у, z. Часто удается выбрать систему координат так, чтобы одна или две координаты тела оставались неизменными во время всего движения. Тогда описать движение тела можно с помощью только одной или двух координат.

Связанная с телом отсчета система координат и выбранный спо­соб измерения времени образуют систему отсчета.

Таким образом, система отсчета состоит из:

• тела отсчета,

• связанной с ним системы координат,

• часов.

Материальная точка. При определении положения тела в
пространстве возникают затруднения, связанные с тем, что тело
имеет размеры. Тем не менее, при решении многих задач размера­ми тела можно пренебречь, рассматривая его как одну точку. При
этом описание движения тела намного упрощается.

• Тело, размерами которого в данной задаче можно пренеб­речь, называется материальной точкой.

Можно или нельзя считать тело материальной точкой зависит не от размеров тела («большое» оно или «маленькое»), а от постав­ленной задачи: один и тот же самолет можно рассматривать как материальную точку, если надо найти время его перелета из одного города в другой, но нельзя, если самолет выполняет фигуры высше­го пилотажа.

Можно не учитывать размеры и в том случае, когда перемеще­ния всех точек одинаковы. Такое движение тела называется по­ступательным.

Траектория, путь и перемещение. В процессе движения мате­риальная точка занимает различные положения в пространстве отно­сительно выбранной системы отсчета. При этом движущаяся точка «описывает» в пространстве какую-то линию. Иногда эта линия вид­на, — например, высоко летящий самолет может оставлять за собойслед в небе. Более знакомый пример — след куска мела на доске.

• Траекторией движения тела называют воображаемую ли­нию в пространстве, по которой движется тело.

Очень часто траектория — невидимая линия. Траектория дви­жущейся точки может быть прямой или кривой линией. Соответст­венно форме траектории движение бывает прямолинейным и криво­линейным.

• Путь — это длина траектории.

Путь является скалярной ве­личиной и обозначается буквой l. Путь увеличивается, если тело движется, и остается неизменным, если тело покоится. Таким обра­зом, путь не может уменьшаться с течением времени.

• Перемещением тела называется направленный отрезок, проведенный из начального положения тела в его положение в данный момент времени.

Перемещение является векторной величиной и обозначается обычно s; модуль перемещения обозначается s.

Чем же отличается путь от перемещения? Эти два понятия час­то смешивают, хотя на самом деле они очень сильно отличаются друг от друга. Рассмотрим эти отличия:

1. Путь — скалярная величина и характеризуется только числовым значением.

2. Перемещение — векторная величина и характеризуется как числовым значением (модулем), так и направлением.

3. При движении тела путь может только увеличиваться, а модуль перемещения может как увеличиваться, так и умень­шаться.

4. Если тело вернулось в начальную точку, его перемещение равно нулю, а путь нулю не равен.

Механику можно разделить на:

• Кинематику.

• Динамику.

• Законы сохранения.

• Колебания и волны.

• Раздел механики, в котором движения изучаются без исследования причин, называют кинематикой.

1. Закрепление изученного материала.

Упражнение 1. Какую систему координат следует выбрать (одномерную, двух­мерную или трехмерную) для определения положения следующих тел:

• Трактор в поле.

• Вертолет.

• Поезд.

• Люстра в комнате.

• Лифт.

• Подводная лодка.

• Шахматная фигура.

• Самолет на взлетной полосе.

Упражнение 2.

Задание 1. В рабочей тетради нарисуйте дорогу, на которой изобразите велосипедиста, мост, автомобиль, дерево, идущего пешехода, светофор.

Проведите в тетради координатную ось параллельно дороге. Примите дерево за тело отсчета.

Выберите масштаб (1 деление - 100 м).

Определите координаты моста, дерева и светофора.

Определите начальные координаты пешехода, велосипедиста и автомобиля.

Покажите вектор перемещения для каждого из этих тел, его проекцию на ось Y и найдите модуль вектора перемещения, а также пройденный путь в следующих случаях:

• автомобиль доехал до светофора;

• пешеход дошел до дерева;

• велосипедист доехал до светофора и вернулся к дереву.

Задание 2. Выполните те же упражнения, что и в задании 1, но за тело отсчета выберите мост.

Сравните пути и перемещения каждого из тел (полученные при выполнении заданий 1 и 2).

• Ответьте устно на вопросы:

1. В чем состоит основная задача механики?

2. Зачем введено понятие материальной точки? Когда тело можно считать материальной точкой?

3. Что такое система отсчета (СО)? Для чего вводится?

4. Какие виды систем координат (СК) вы знаете?

5. Что такое траектория?

6. В чем отличие пути от перемещения?

• Решите кроссворд:

1. Наука о неживой природе. 2. Тысячная доля метра. 3. Прибор для измерения объема жидкостей. 4. Что означает греческое слово цэушы [физис], от которого произошло слово «физика»? 5. Механические, тепловые, электрические, световые явления – это явления… 6. Все, что есть во Вселенной. 7. Древнегреческий ученный. 8. «Отец» русской авиации. 9. Город, в котором в 1954 г. была построена первая в мире атомная электростанция. 10. Величина, характеризующая степень нагретости тела. 11. Русский ученый, усовершенствовавший лампы дневного света. 12. Свертывающаяся в круг металлическая или матерчатая измерительная лампа с делениями. 13. Название транспортного отечественного самолета, грузоподъемностью 150 т, построенного в 1985 году. 14. Единица длины, равная 0,1 м. 15. Русский ученый и организатор, с именем которого связано развитие отечественной автономной энергетики. 16. Физическая величина, характеризующая расстояние. 17. «Он создал первый русский университет. Он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом» (А. С. Пушкин). 18. Критерий истины.

И

З

И

Ч

Е

Ф ¹

Е

И

К

С

⁴

³

²

⁷

⁶

⁵

⁸

⁹

¹²

¹¹

¹⁰

¹⁴

¹³

¹⁶

¹⁵

¹⁸

¹⁷

Е

В

И

Ч

И

Л

Ы

Н

Ответы: 1. Физика. 2. Миллиметр. 3. Мензурка. 4. Природа. 5.... физические. 6. Материя. 7. Аристотель. 8. Жуковский. 9. Обнинск. 10. Температура. 11. Вавило­ва. 12. Рулетка. 13. Руслан. 14. Дециметр. 15. Курчатов. 16. Длина. 17. Ломоносов. 18. Опыт.

1. Подведение итогов урока.

2. Домашнее задание.

1. Устно: §§ 1, 2.

2. Самостоятельное изучение: приложение 1 (стр. 255 – 257).