Урок по теме 'Механическое движение'

Урок № 1

Тема урока. Механическое движение и его виды.

Цель: ввести понятие механического движения, ознакомить учеников с основными понятиями, которые характеризуют механическое движение, дать представление об относительности механического движения.

Тип урока: комбинированный урок.

Оборудование и наглядные пособия: тележка, маятник, фотографии траектории движения самолета, следов на снегу и т. п.

Демонстрации: демонстрации движения разных тел, исследования относительности движения, компьютерное моделирование (движение материальной точки), фотографии траектории движения самолета, следов на снеге и т. п.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Актуализация опорных знаний и умений

• Приведите примеры тел, которые двигаются, и неподвижных тел.

• Чем тела, которые двигаются, отличаются от тел неподвижных?

III. Изучение нового материала

План изучения новой темы

• Определение механики.

• Механическое движение.

• Виды движения.

• Основная задача механики.

• Относительность механического движения.

• Тело отсчета.

• Системы координат.

• Система отсчета.

• Векторные и скалярные величины.

• Траектория.

• Путь.

• Перемещение.

• Материальная точка.

Механика - часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механическое движение - это изменение в пространстве с течением времени взаимного расположения тел или их частей.

Основная задача механики - определить положение тела в любой момент времени.

Механическое движение относительно. Движение одного и того же тела относительно разных тел оказывается различным. Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело называют телом отсчёта. Оно считается неподвижным (для данной задачи).

Положение тела в пространстве описывается с помощью системы координат. Реальное пространство трёхмерно, и положение материальной точки в любой момент времени полностью определяется тремя числами - её координатами в выбранной системе отсчета.

Как правило, используют прямоугольную, или декартову, систему координат. Для описания движения точки, кроме тела отсчёта и системы координат, необходимо ещё иметь часы - устройство, с помощью которого можно измерять различные отрезки времени.

Положение материальной точки в пространстве в произвольный момент времени можно определить, если ввести систему отсчета.

Тело отсчёта, система координат и связанные с ней часы образуют систему отсчета.

Рисунок

OX - , OY - , OZ - .

Механика для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач использует разные физические модели. Простейшей моделью является материальная точка - тело, обладающее массой, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Понятие материальной точки - абстрактное, но его введение облегчает решение практических задач. Например, изучая движение планет по орбитам вокруг Солнца, можно принять их за материальные точки.

Физическая величина - это характеристика, которая является общей для нескольких материальных объектов или явлений в качественном отношении, но может принимать индивидуальные значения для каждого из них.

Измерить физическую величину - значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.

Примеры физических величин - путь, время, масса, плотность, сила, температура, давление, напряжение, освещённость и т.п.

Физические величины бывают скалярные и векторные. Скалярные физические величины характеризуются только численным значением, тогда как векторные определяются и числом (модулем), и направлением. Скалярными физическими величинами являются время, температура, масса, векторными - скорость, ускорение, сила.

Для описания движения тела нужно указать, как меняется положение точек с течением времени. При движении тела каждая его точка описывает некоторую линию -траекторию движения.

Перемещаясь с течением времени из одной точки в другую, тело (материальная точка) описывает некоторую линию, которую называют траекторией движения тела.

Пройденный путь l равен длине дуги траектории, пройденной телом за некоторое время t. Путь - скалярная величина.

Совокупность координат х(t) и у(t) в момент времени t определяет закон движения материальной точки в координатной форме, тогда положение математической точки можно задать вектором t.

Радиус -вектор - вектор, соединяющий начало отсчета с положением точки в произвольный момент времени.

Закон (или уравнение) движения в векторной форме - зависимость радиуса-вектора от времени: r(t).

Радиус-вектор точки М - направленный отрезок прямой, соединяющий начало отсчёта О с точкой М. (Рис.3)

Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина.

Рисунок

Определение положения точки с помощью координат x = x (t), y = y (t) и z = z (t) и радиус-вектора . - радиус-вектор положения точки в начальный момент времени.

Пройденный путь и вектор перемещения при криволинейном движении тела. a и b - начальная и конечная точки пути

IV. Закрепления новых знаний и умений

• Человек едет в трамвае. Назовите тела, относительно которых человек находится в состоянии покоя, а относительно которых - двигается.

• Зависит ли форма траектории от выбора тела отсчета? Проиллюстрируйте ответ примерами.

• Приведите примеры ситуаций, в которых тело можно считать материальной точкой.

Упражнение1. 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 доска.

• Самолет на взлетной полосе.

Упражнение 2.

Задание 1. На рисунке показана дорога (повторите рисунок в тетради.)

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

Выберите масштаб (1 деление -100м).

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 У и найдите модуль вектора перемещения, а также пройденный путь в следующих случаях:

1. автомобиль доехал до светофора;

2. пешеход дошел до дерева;

3. 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 ).

Решение задач

• Спортсмен проплывает водную дорожку в бассейне 2 раза. Найдите путь и перемещение спортсмена, если длина дорожки в бассейне равна 50 м.

• Эскалатор поднимает неподвижного пассажира за 1 минуту. Если эскалатор неподвижный, то пассажир поднимается за 3 минуты. За какое время пассажир поднимается по эскалатору, который двигается вверх?

5. Подведение итогов урока

6. Домашнее задание

• Задание по учебнику. Выучить §1

• Дополнительное задание. Начертите траекторию движения точки обода колеса автомобиля относительно водителя и относительно человека, который стоит около дороги.