План-конспект к занятию № 2

Занятие № 2. Часть 1
Тема урока. Механическое движение и его виды. Основная задача механики и способы её
решения в кинематике. Физическое тело и материальная точка. Система отсчета. Траектория
движения. Путь и перемещение. Относительность механического движения.
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.
1
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 1. Для описания движения точки, кроме тела отсчёта и системы координат, необходимо ещё иметь часы
– устройство, с помощью которого можно измерять различные отрезки времени.
Тело отсчёта, система координат и связанные с ней часы образуют систему отсчета.
Рисунок 1
OX — ось абсцисс, OY — ось ординат, OZ — ось аппликат.
Рисунок 2
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.
1 Впервые прямоугольную систему координат ввел Рене Декарт в своей работе «Рассуждение о методе» в 1637
году. Поэтому прямоугольную систему координат называют также — Декартова система координат. Координатный метод описания геометрических объектов положил начало аналитической геометрии. Вклад в развитие
координатного метода внес также Пьер Ферма, однако его работы были впервые опубликованы уже после его
смерти. Декарт и Ферма применяли координатный метод только на плоскости.
Координатный метод для трёхмерного пространства впервые применил Леонард Эйлер уже в XVIII веке.
2
Под воздействием тел друг на друга тела могут деформироваться, т. е. изменять свою
форму и размеры. Поэтому в механике вводится еще одна модель — абсолютно твердое тело. Абсолютно твердым телом называется тело, которое ни при каких условиях не может
деформироваться и при всех условиях расстояние между двумя точками (или точнее между
двумя частицами) этого тела остается постоянным.
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.
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.
Рисунок 3

Радиус-вектор r точки М – направленный отрезок прямой, соединяющий начало отсчёта О с
точкой М. (Рис.3)

Перемещением тела s называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное
положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина.
Рисунок 4
3
Определение положения точки с помощью координат x = x (t), y = y (t) и z = z (t) и радиус
вектора . r0 – радиус-вектор положения точки в начальный момент времени.
Рисунок 5.
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.
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?
V. Подведение итогов урока
VI. Домашнее задание
• Задание по учебнику. Выучить § __________________
• Задание по задачнику. Решить № ____________________
• Дополнительное задание. Начертите траекторию движения точки обода колеса автомобиля относительно водителя и относительно человека, который стоит около дороги.
4
Занятие № 2. Часть 2
Тема. Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Закон сложения скоростей. Графики движения.
Цель: формирование знаний о прямолинейном движении, скорости как физической величине, классическом законе добавления скоростей, решение основной задачи механики
для прямолинейного равномерного движения; рассмотрение графиков зависимости
скорости, координат прямолинейного равномерного движения от времени.
Тип занятия: комбинированный урок.
Организационный этап
1) Проверка домашнего задания.
Преподаватель избирательно проверяет письменное домашнее задание у трёх-четырёх
учеников или привлекает к такой проверке учеников с высоким уровнем подготовки.
2) Фронтальный опрос.
 Что называется системой отсчёта?
 Что такое траектория? На какие виды делящееся движение в зависимости от траектории?
 Что называется путём? перемещением?
 В чём заключается отличие между путём и перемещением?
 В чём заключается сущность понятия относительности движения?
3) Сообщение темы, цели и заданий урока
План изучения темы
1) Равномерное прямолинейное движение.
2) Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина.
3) Закон добавления скоростей.
4) Перемещение прямолинейного равномерного движения. Решение основной задачи
механики для прямолинейного равномерного движения.
5) Графики движения.
4) Изучение нового материала
1. Равномерное прямолинейное движение
Наиболее простым видом движения является равномерное прямолинейное движение.
Равномерным прямолинейным движением называется такое движение тела, при котором
тело за любые равные интервалы времени осуществляет одинаковые перемещения и траектория его движения является прямой линией.
Вопрос к студентам:
1) Приведите примеры равномерного прямолинейного движения.
2) Как вы считаете, часто ли нам встречаются случаи прямолинейного равномерного
движения?
3) Зачем изучать данный вид движения, уметь описывать его закономерности?
2. Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина
Одной из характеристик равномерного прямолинейного движения является его скорость.
Преподаватель предлагает студентам охарактеризовать скорость как физическую величину
по обобщенному плану характеристики физической величины.
Обобщенный план характеристики физической величины:
1. Явление, которое характеризует величина.
2. Определение, обозначение.
3. Формулы, которые связывают данную величину с другими величинами.
4. Единицы измерения.
5. Способы измерения.
Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина
1) Скорость характеризует быстроту изменения перемещения.
5
2) Скорость — это векторная физическая величина, которая определяется отношением
перемещения ко времени, за которое осуществлено это перемещение.
Модуль скорости определяется отношением модуля перемещения ко времени, за которое осуществлено это перемещение.
3)
4)
5) Скорость определяется двумя способами:
1. прямые измерения (с помощью спидометра, радара);
2. непрямые измерения (по формуле)
Обозначаем:

 - вектор скорости;
υx, υy - проекции вектора скорости на координатные оси Ox, Oy;
υ - модуль скорости.
Вопрос:
Может ли быть проекция скорости отрицательной? (Проекция скорости может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от того, как двигается тело (рис. 1).)
Рис. 1
3. Закон сложения скоростей
Как нам уже известно, скорость есть величина относительная и зависит от выбранной системы отсчета.
Если перемещение одной и той же материальной точки рассматривать относительно двух
систем отсчета, связанных с неподвижным телом и подвижным (например, за движением человека по палубе катера наблюдает человек, который стоит на берегу реки, по которой плывёт этот катер, и человек, который сам в то же время находится на катере), то можно сформулировать классический закон добавления скоростей.
Закон добавления скоростей: скорость тела относительно неподвижной системы отсчета
равняется векторной сумме скорости тела относительно подвижной системы отсчета и собственно скорости подвижной системы отсчёта относительно неподвижной:
Рис. 2
где и — скорости тела относительно неподвижной и подвижной систем отсчета соответственно, а — скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной (рис. 2).
4. Перемещение прямолинейного равномерного движения. Решение основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения
6
Из формулы можно определить модуль перемещения для прямолинейного равномерного
движения:
Если материальная точка, двигаясь по оси ОХ, переместилась из точки с координатой JC0 в
точку с координатой х, то за время t она осуществила перемещение: S = X-X0 (рис. 3).
Рис. 3
Поскольку основной задачей механики является определение положения тела в данный момент времени по известным начальным условиям, то это уравнение и является решением основной задачи механики.
5. Графика движения
Преподаватель рассматривает графику скорости, пути и координаты равномерного прямолинейного движения, то есть графическую зависимость скорости, пути, координаты от времени
движения тела. 1) График зависимости проекции скорости от времени
Графиком функции Vx (t) является прямая, параллельная оси времени t (рис. 4, а).
Если Vx >0, то эта прямая проходить выше от оси времени t.
Если Vx < 0, то эта прямая проходить ниже от оси времени t.
Площадь фигуры, ограниченной графиком vx(t) "и осью t, численно равняется модулю перемещения (рис. 4, б).
а
б
Рис. 4
2) График зависимости проекции перемещения от времени
Графиком Sx (t) является прямая, которая проходит через начало координат (рис. 5, а). Если
Vx >0, то Sx увеличивается со временем, а если Vx <0, то Sx уменьшается со временем (рис.
5, б).
7
Если идет речь о графике пути, то следует помнить, что путь — это длина траектории, потому уменьшаться не может, а может только расти со временем, следовательно, данный график
не может приближаться к оси времени.
3) График зависимости координаты от времени
График х(і)= х0 +Sx(t) отличается от графика Sx(t) только смещением на X0 по оси координат.
Точка пересечения графиков 1 и 2 соответствует моменту, когда координаты тел равны, то
есть эта точка определяет момент времени и координату встречи двух тел (рис. 6).
хА
Рис. 6
7
V. Применение приобретенных знаний
Решение задач (устно)
1) В произвольном порядке приведены подвижные объекты: пешеход; звуковые волны в
воздухе; молекула водорода при 0 °С; слабый ветер; электромагнитные волны в вакууме;
штормовой ветер. Попробуйте расположить объекты в нисходящем порядке за их скоростями (скорости объектов не даны, ученики используют предварительно приобретенные
знания, интуицию).
Ответ:
электромагнитные волны в вакууме (300 000 км/с); звуковые волны в воздухе (330 м/с); молекула водорода при 0 °С (425 м/с); штормовой ветер (21 м/с); слабый ветер (4 м/с); пешеход
(1,3 м/с).
Тест для самопроверки
Обозначьте правильный, по вашему мнению, ответ.
1. Какой из отмеченных примеров движения можно считать равномерным?
А. Происходит торможение автомобиля
Б. Пассажир спускается эскалатором метрополитена
В. Самолет взлетает
2. Прямолинейным равномерным называют движение, при котором:
А модуль скорости тела остается неизменной
Б. скорость тела изменяется на одинаковое значение за любые одинаковые
промежутки времени
В тело выполняет одинаковые перемещения за любые интервалы времени
3. Пассажирский поезд, двигаясь равномерно, за 20 мин. прошёл путь 30 км. Определите
скорость движения поезда.
А 10 м/с
Б. 15 м/с
В 25 м/с
4. Мотоцикл двигается со скоростью 36 км/год. Какой путь он пройдёт за 20 с?
А 200 м
Б. 720 км В 180 м
5. На рис. 7 приведен график зависимости пути равномерного движения от времени. Какая
скорость движения тела?
А 5 м/с
Б. 10 м/с
В 20 м/с
6. На рис. 8 приведен график зависимости скорости равномерного
движения от времени. Какой путь прошло тело за 3 с?
А 4м
Б. 18 м В 36 м
8
Домашнее задание
Выучить теоретический материал по учебнику.
Решить задачи.
1. Человек идет, делая 2 шага за секунду. Длина шага 75 см. Выразите скорость человека
в метрах за секунду и километрах в час.
2. Какое расстояние преодолевает самолет за 1,5 мин, если он летит со скоростью
800 км/час?
3. Скорость улитки 1,4 мм/с. За какое время она преодолеет расстояние в 1 м?
9