Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физика / Тема 3 Кинематика / Модуль 1 Кинематика.docx
Скачиваний:
38
Добавлен:
05.02.2016
Размер:
818.93 Кб
Скачать

Раздел 1. Кинематика

ЧАСТЬ № 3/1

Тема. Механическое движение и его виды. Основная задача механики. Физическое тело и материальная точка.

Цель: ознакомить учащихся с понятием механики как раздела физики, основной задачей механики и ее решением; формировать у учащихся понятия механического движения и его видов, материальной точки как физической идеализации.

План изучения темы

  1. Механика как раздел физики. Предмет механики. Разделы механики.

  2. Основная задача механики, ее решение.

  3. Определение механического движения.

  4. Материальная точка.

  5. Виды механического движения.

  1. Механика как раздел физики. Предмет механики. Разделы механики

Изложение нового материала целесообразно начать с акцента на том, что возникновение и развитие механики тесно связаны с потребностями человека.

Выдающийся вклад в развитие физики, и в частности становление механики, внесли древнегреческие мыслители Аристотель, Архимед, а также выдающийся физик средневековья Галилей. В конце XVII в. Исаак Ньютон обосновал теорию классической механики, которая в начале XX в. была разработана в виде теории относительности Альбертом Эйнштейном. Термин «механика» (от греч. mechane — машина) был введен Аристотелем.

Механика — это раздел физики, который изучает движение тел и их взаимодействие.

Предметом классической механики являются любые тела, размеры которых намного больше размеров атомов и которые двигаются со скоростями, намного меньшими, чем скорость света в вакууме.

Задание классу. Приведите примеры тел, которые можно считать предметом классической механики.

Учитель предлагает учащимся начертить в тетрадях следующую схему:

Кинематика — это раздел механики, который изучает движение тел без учета причин, его обусловивших..

Динамика — это раздел механики, который изучает причины изменения скорости движения под действием других тел.

Статика — это раздел механики, изучающий равновесие тел.

  1. Основная задача механики, ее решение

Основная задача механики — определить положение тела (его координаты) в любой момент времени.

Вопрос классу. Что может быть решением основной задачи механики?

Решить основную задачу механики означает написать математическое уравнение зависимости координаты тела от времени.

  1. Определение механического движения

Все объекты природы материальны, напоминает, что основным свойством материи является движение, и предлагает привести примеры движения тел.

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

  1. Материальная точка

Механическое движение совершают физические тела. Реальные физические тела имеют форму, размеры, объем, способность к деформации и т. п. Но для упрощения описания механического движения удобно заменить реальные тела абстрактными, не имеющими данных свойств. В кинематике такие тела называют материальными точками.

Материальная точка — это абстрактное тело, имеющее массу, но не имеющее размеров и определяющее положение реального тела в пространстве координатами этой точки. Реальное тело можно принять за материальную точку, если его размерами можно пренебречь в условиях данной задачи.

Задание классу. Приведите примеры, когда одно и то же тело в одних условиях можно считать материальной точкой, а в других — нельзя.

  1. Виды механического движения

Поступательным называется движение тела, при котором любая прямая, связанная с телом, перемещается параллельно самой себе.

Поскольку все точки тела при поступательном движении перемещаются одинаково, тело можно рассматривать как материальную точку.

Задание классу. Приведите примеры тел, двигающихся поступательно.

VI. Закрепление нового материала

Фронтальный опрос

  1. Сравните понятия «механика» и «кинематика»: что у них общего? чем отличаются?

  1. В чем заключается основная задача механики? ее решение? Приведите примеры практического применения решения основной задачи механики.

  2. Дайте определение механического движения. Приведите примеры механического движения.

  3. Приведите примеры задачи, в которой космический корабль: а) можно рассматривать как материальную точку; б) нельзя рассматривать как материальную точку. Ответ обоснуйте.

Часть № 4/2

Тема. Система отсчета. Траектория движения. Путь и перемещение. Относительность механического движения.

Цель: формировать знания о теле отсчета и системе отсчета, траектории движения и классификации видов движения в зависимости от траектории, пути и перемещении, относительности механического движения.

Физический диктант

Закончите предложение так, чтобы получить верное утверждение.

  1. Механикой называется раздел физики, который изучает...

  2. Кинематика — раздел механики, который изучает...

  3. Основная задача механики —...

  4. Для определения положения тела в пространстве необходимо...

  5. Тело, не имеющее размера, формы и объема, называется...

  6. Материальной точкой называется...

  7. Реальное тело можно считать материальной точкой при условии...

  8. Поступательное движение —...

  9. Тело, совершающее поступательное движение, можно считать материальной точкой, поскольку...

План изучения темы

  1. Тело отсчета. Система отсчета.

  2. Траектория движения.

  3. Путь. Перемещение.

  4. Относительность движения.

  1. Тело отсчета. Система отсчета

Изложение нового материала целесообразно начать с того, что любое движение происходит в пространстве и во времени. Чтобы описать движение тела, надо определить тело, относительно которого это движение рассматривается, — тело отсчета.

Тело отсчета — это некоторое тело, относительно которого определяют положение других тел в любой момент времени. Задания классу

  1. Приведите примеры тел, которые могли бы быть телами отсчета для рассмотрения движения поезда, отправляющегося с вокзала.

  2. С помощью чего можно определить положение тела, если точка движется вдоль прямой? движется в одной плоскости? движется в пространстве? (Положение тела в пространстве проще всего определять с помощью координаты или с помощью системы координат.)

  3. Каким прибором удобно фиксировать время движения? (Часами.) Система отсчета — это тело отсчета, связанная с ним система

координат и прибор для измерения времени (см. рис. 1).

  1. Траектория движения

Движение любой материальной точки можно показать с помощью прямой или кривой линии.

Траектория — это непрерывная линия, которую описывает материальная точка относительно выбранной системы отсчета. Задание

Приведите примеры: а) траектории тел; б) видимых и невидимых траекторий тел (траектория колес велосипеда на мокром песке и мела на доске во время письма видимая; траектория полета пчелы и движения колес автомобиля по асфальту невидимая); в) траекторий, известных еще до начала движения (траектория движения рейсового трамвая, искусственного спутника Земли).

В зависимости от траектории механическое движение можно разделить на два вида: прямолинейное (траектория — прямая линия) и криволинейное (траектория — кривая линия).

  1. Путь. Перемещение

По траектории легко установить путь, пройденный материальной точкой за какой-либо промежуток времени.

Путь — это длина траектории, которую описывает материальная точка за данный промежуток времени.

Путь обозначают символом l.

Единица в СИ — метр (м).

Путь — скалярная величина.

Он увеличивается, если тело движется, и остается неизменным, если тело находится в покое, т. е. путь не может уменьшаться со временем.

Перемещение — вектор, направленный из точки, определяющей начальное положение тела, в точку, определяющую положение тела в данный момент времени.

Перемещение обозначается символом s. Перемещение — векторная величина. Модуль перемещения s, в СИ измеряется в метрах (м).

Наглядно путь и перемещение между точками 1 и 2 показаны на рис. 2.

Вопросы

  1. Может ли перемещение быть нулевым? (Да, если начальная и конечная точки движения тела совпадают.)

  2. В каком случае модуль перемещения равен пройденному пути? (Если тело движется вдоль прямой.)

  3. Сравните пройденный путь и модуль перемещения, если траектория движения — какая-либо кривая. (Если траектория движения — какая-либо кривая, путь всегда больше модуля перемещения.)

4. Относительность движения

Как мы уже выяснили, движение материальной точки можно описать относительно какого-либо тела отсчета, с которым связывают систему координат и прибор для измерения времени, образуя систему отсчета. Поскольку материальная точка одновременно движется относительно огромного количества тел отсчета, в качестве тела отсчета можно взять любое из этих тел, и на его базе построить систему отсчета.

Задание. Едет автобус. Приведите примеры тел, относительно которых он движется.

Например, если рассматривать траекторию движения капли дождя относительно бокового стекла автобуса, то можно заметить, что относительно неподвижного автобуса это будет прямая линия, относительно движущегося — парабола. Не измеряя скорости, можно сказать, что скорости также будут разными.

Относительной категорией является не только движение, но и покой. Например, относительно человека, сидящего в вагоне поезда, полка в его купе неподвижна, а относительно перрона, здания вокзала, деревьев, столбов ЛЭП — движется со скоростью поезда.

Относительность механического движения заключается в том, что вид траектории, путь и перемещение зависят от выбора системы отсчета.

  1. Применение приобретенных знаний

Учитель может привести высказывание Пифагора: «Хотя слова “да”и “нет”очень короткие, но они требуют серьезных размышлений», после чего можно предложить тест «Да — нет» (см. прил. 9).

Тест «Да — нет»

  1. Тело отсчета — некоторое тело, относительно которого определяют положение другие тела в какой-либо момент времени. (Да)

  2. Система отсчета состоит из тела отсчета и прибора для измерения времени. (Нет)

  3. Траектория — это линия, вдоль которой движется тело. (Да)

  4. Траектория всегда бывает заданной уже до начала движения. (Нет)

  5. Путь — длина траектории. (Да)

  6. Путь — скалярная величина. (Да)

  7. Перемещение — скалярная величина. (Нет)

  8. Перемещение не может быть нулевым. (Нет)

  9. Перемещение — направленный отрезок прямой, соединяющий начальное и конечное положения тела. (Да)

  10. Траектория, путь и перемещение — относительные величины.

(Да)

Решение задач (устно)

  1. За что берут плату в такси: за путь или перемещение?

  2. Во время сильного снегопада сложно понять, движется автомобиль или нет. Почему?

  3. Пчела сидит на стрелке часов. Какова траектория движения пчелы относительно циферблата?

  1. В вагоне поезда, который движется, на столе лежит книга. Находится ли она в состоянии покоя или движется относительно: а) стола; б) рельсов; в) пассажира; г) платформы?

  2. Мяч, упавший с высоты 4 м и отскочивший от земли, поймали на половине высоты его падения. Определите путь и модуль перемещения мяча.

  3. Спортсмен проплывает по водной дорожке бассейна 5 раз. Определите путь и модуль перемещения спортсмена, если длина дорожки 25 м.

Домашнее задание

  1. Выучить теоретический материал по учебнику.

  2. Решить задачи.

  1. На уроке физкультуры учащиеся трижды пробежали вокруг площадки размерами 200 на 300 м. Чему равен преодоленный учащимися путь?

  2. Яхта прошла вдоль экватора: а) 10 км; б) 10 000 км. В каком из этих случаев можно считать, что движение яхты относительно Земли было прямолинейным? Нарисуйте в тетради траекторию движения яхты относительно Земли в обоих случаях.

  3. Вертолет, преодолев по прямой 400 км, повернул под углом 90° и пролетел еще 300 км. Найдите путь и перемещение вертолета. Выполните пояснительный рисунок.

ЧАСТЬ № 5/3

Тема. Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Закон сложения скоростей. Графики движения.

Цель: формировать знания о прямолинейном движении, скорости как физической величине, классическом законе сложения скоростей, решении основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения; рассмотреть графики зависимости скорости, координат прямолинейного равномерного движения от времени.

Фронтальный опрос

  1. Что называется системой отсчета?

  2. Что такое траектория? Какие существуют виды движения в зависимости от траектории?

  3. Что называется путем? перемещением?

  4. В чем отличие между путем и перемещением?

  5. Объясните содержание понятия относительности движения.

План изучения темы

  1. Равномерное прямолинейное движение.

  2. Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина.

  3. Закон сложения скоростей.

  4. Перемещение прямолинейного равномерного движения. Решение основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения.

  5. Графики движения..

  1. Равномерное прямолинейное движение

Самым простым видом движения является равномерное прямолинейное.

Равномерным прямолинейным движением называется такое движение тела, при котором тело за любые равные интервалы времени совершает одинаковые перемещения и траектория его движения является прямой линией.

Вопросы классу

  1. Приведите примеры равномерного прямолинейного движения.

  2. Как вы считаете, часто ли приходится наблюдать прямолинейное равномерное движение?

  3. Зачем изучать данный вид движения, уметь описывать его закономерности?

  1. Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина

Одной из характеристик равномерного прямолинейного движения является его скорость, поэтому учитель предлагает учащимся охарактеризовать скорость как физическую величину по обобщенному плану характеристики физической величины (см. прил. 14) и сделать запись в тетради.

Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина

  1. Скорость характеризует стремительность изменения перемещения (или то, как быстро оно меняется).

  2. Скорость — это векторная физическая величина, определяемая отношением перемещения ко времени, за которое произошло это перемещение.

Модуль скорости определяется отношением модуля перемещения ко времени, за которое произошло это перемещение.

  1. (СИ).

  2. Скорость определяется двумя способами:

  1. прямые измерения (с помощью спидометра, радара);

  2. косвенные измерения (по формуле).

Обозначаем:

v — вектор скорости;

vx, vy — проекции вектора скорости на координатные

оси Ох, Оу; v — модуль -Скорости.

Вопросы классу

  1. Тело движется равномерно прямолинейно. Что можно сказать о числовом значении скорости в каждый момент времени? (Равномерное движение — это движение с постоянной скоростью.)

  2. Может ли быть проекция скорости отрицательной? (Проекция скорости может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от того, как движется тело (рис. 1).)

Рис. 1

3. Закон сложения скоростей

Как нам уже известно из предыдущего вопроса, скорость является величиной относительной и зависит от выбранной системы отсчета.

Если перемещение одной и той же материальной точки рассматривать относительно двух систем отсчета, связанных с неподвижным и подвижным телами (например, за движением человека, идущего по палубе корабля, наблюдает человек, стоящий на берегу реки, по которой идет моторная лодка, а также человек, сам в это время стоящий на палубе), то можно сформулировать классический закон сложения скоростей.

Закон сложения скоростей: скорость движения тела относительно неподвижной системы отсчета равна векторной сумме скоростей движения тела относительно подвижной системы отсчета и собственно подвижной системы отсчета относительно неподвижной:

Рис. 2

  1. Перемещение прямолинейного равномерного движения. Решение основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения

Из формулыможно определить модуль перемещения

для прямолинейного равномерного движения: s = vt.

Если материальная точка, двигаясь по оси Ох, переместилась из точки с координатой х0 в точку с координатой х, то за время t она осуществила перемещение: s = x-x0 (рис. 3).

гдеи— скорости тела относительно неподвижной и под­вижной систем отсчета соответственно, а— скорость подвиж­ной системы отсчета относительно неподвижной (рис. 2).

Рис. 3

Поскольку основной задачей механики является определение положения тела в данный момент времени по известным начальным условиям, то уравнение x = x0 + vxt и является решением основной задачи механики.

  1. Графики движения

Учитель рассматривает графики 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).

Рис. 4

Если vx > 0, то эта прямая проходит выше оси времени t, если vx <0, то ниже оси времени t.

Площадь фигуры, ограниченной графиком vx(t) и осью времени t, численно равна модулю перемещения (рис. 4, б).

2) График зависимости проекции перемещения от времени

Графиком sx(t) = vxt является прямая, проходящая через начало координат. Если и vx>0, то sx увеличивается со временем, а если vx<0, то sx уменьшается со временем (рис. 5, а).

Рис. 5

Наклон графика тем больше, чем больше модуль скорости (рис. 5, б).

Если речь идет о графике пути, то нужно помнить, что путь — это длина траектории, поэтому путь уменьшаться не может, может только возрастать со временем, следовательно, данный график не может приближаться к оси времени (рис. 5, в).

  1. График зависимости координаты от времени

График x[t) = x0 + sx(t) отличается от графика sx[t) только смещением на х0 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).

Рис. 6

Решение задач (устно)

В произвольном порядке приведены следующие подвижные объекты: пешеход; звуковые волны в воздухе; слабый ветер; электромагнитные волны в вакууме; штормовой ветер. Попробуйте расположить объекты в порядке убывания скоростей их движения (скорости объектов не даны, учащиеся используют предварительно приобретенные знания, интуицию).

Ответ: Электромагнитные волны в вакууме (300000 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

Отметьте правильный, на ваш взгляд, ответ.

  1. Какое из указанных движений можно считать равномерным? А Происходит торможение автомобиля

Б Пассажир спускается по эскалатору метрополитена В Самолет взлетает

  1. Прямолинейным равномерным называют движение, при котором:

А вектор скорости тела остается неизменным

Б скорость тела изменяется на одинаковое значение за какие- либо одинаковые промежутки времени

В тело выполняет одинаковые перемещения за какие-либо интервалы времени

  1. Пассажирский поезд, двигаясь равномерно, за 20 мин прошел путь 30 км. Отметьте скорость движения поезда.

А 10 м/с Б 15 м/с В 25 м/с

  1. Мотоцикл движется со скоростью 36 км/ч. Какой путь он пройдет за 20 с?

А 200 м Б 720 км В 180 м

  1. На рис. 7 приведен график зависимости пути равномерного движения от времени. Какова скорость движения тела?

А 5 м/с Б 10 м/с В 20 м/с

  1. На рис. 8 приведен график зависимости скорости равномерного движения от времени. Какой путь прошло тело за 3 с? А4м Б 18 м В 36 м

Рис. 8

Ответы к тесту

1

2

3

4

5

6

Б

А

В

А

А

В

Домашнее задание

  1. Выучить теорию по учебнику.

  2. Решить задачи.

  1. Человек идет, делая 2 шага в секунду. Длина шага 75 см. Выразите скорость человека в метрах в секунду и километрах в час.

  2. Какое расстояние преодолевает самолет за 1,5 мин, если летит со скоростью,800 км/ч?

  3. Скорость улитки 1,4 мм/с. За какое время она преодолеет расстояние в 1 м?

ЧАСТЬ №6/4

Тема. Решениезадач.

Цель: систематизировать знания о равномерном прямолинейном движении и его основных характеристиках; продолжить формирование навыков и умений решать типовые физические задачи, применяя приобретенные знания.

Фронтальный опрос

  1. Какое движение называется прямолинейным равномерным?

  2. Охарактеризуйте скорость равномерного прямолинейного движения как физическую величину.

  3. Сформулируйте закон сложения скоростей.

  4. Как найти перемещение прямолинейного равномерного движения?

  5. Какое уравнение является решением основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения?

  6. Охарактеризуйте графики зависимости скорости, перемещения и координаты от времени. Отличаются ли графики перемещения и пути?

Решение задач (устно)

\. Скорость движения мяча относительно вагона 2 м/с, скорость движения вагона относительно Земли 3 м/с. Какой может быть скорость движения мяча относительно Земли? (5 м/с — если направление движения вагона и мяча совпадает; 1м/с — если не совпадает.)

  1. Автобусы 1 и 2 везут пассажиров. На каком из графиков (рис. 1) представлен вариант наиболее неблагоприятного для обоих автобусов движения? (В случае, представленном на рис. 1, а, поскольку одинаковые координаты в данный момент времени означают столкновение автобусов.)

Рис. 1

Решение задач (письменно)

  1. По уравнению движения x = -210 + \2t определите начальную координату, скорость движения тела. Найдите координату тела в момент времени t = 5 с.

Решение

Из уравнения движения определяем: х0 =-270 м, их = 12 м/с. В момент времени f = 5 с имеем: х = -270 + 12-5 = -210 (м).

  1. Автобус равномерно движется со скоростью 20 м/с, начиная движение из точки ;е0=500 м. Запишите уравнение движения автобуса, если: а) он движется по направлению выбранной оси движения, б) если движется в противоположном направлении.

Решение

x = x0+vxt, если автобус движется по направлению выбранной оси движения. Значит, л; = 500 + 20£.

Если автобус движется в противоположном направлении от выбранной оси движения, то * = 500-201.

  1. На рис. 2 изображен график, характеризующий движение зайца. Определите:

  1. с какой скоростью заяц двигался, пока не остановился;

  2. в течение какого времени заяц отдыхал;

  3. какой путь заяц преодолел за 30 с.

Постройте график зависимости скорости от времени.

Рис. 2

Решение

  1. По графику определяем, что до остановки заяц пробежал путь 50 м за 10 с.

Значит,

  1. По графику определяем, что заяц отдыхал в течение того времени, когда путь не менялся, то есть At-25с--10с = 15 с.

  2. По графику определяем, что за следующие 5 с заяц пробежал еще 50 м.

Построим график зависимости проекции скорости от времени. График зависимости пути от времени можно разделить на три участка:

Строим график (рис. 3).

4. Движение двух велосипедистов задано уравнениями х1-51 и х2= 150-1 Of, Определите время и место встречи велосипедистов: 1) аналитически; 2) графически.

Решение

  1. В месте встречи х12; 5f = 150-10f; 15f = 150; f = 10 с — время встречи;

Xj =5 10 = 50 (м) — место (координата) встречи.

  1. Построим в одной координатной плоскости графики движения обоих велосипедистов и по точке пересечения прямых определим время и место встречи (рис. 4).

    f

    0

    5

    Х2

    15

    100

    t

    0

    10

    хх

    0

    50

Рис. 3

Домашнее задание

Рис. 4

  1. Повторить теоретический материал по учебнику.

  2. Решить задачу.

На рис. 5 показано положение автомобиля и автобуса. Автобус движется вправо со скоростью 20 м/с, а автомобиль — влево со скоростью 15 м/с. Запишите уравнения движения этих тел. Найдите:

  1. координату автобуса через 5 с;

  2. координату автомобиля и пройденный путь через 10 с;

  3. время и место их встречи графически и аналитически.

Рис. 5

ЧАСТЬ № 7/5

Тема. Равноускоренное движение. Ускорение. Скорость тела и пройденный путь. Графики движения.

Цель: ознакомить учащихся с понятием прямолинейного равноускоренного движения и его характеристиками: ускорением, средней и мгновенной скоростями, уравнениями пути и координатами движения, графиками, описывающими данный вид движения.

Фронтальный опрос

  1. Что называют механическим движением?

  2. Какое движение называют прямолинейным? Какое движение называют равномерным?

  3. Каковы основные характеристики равномерного движения?

План изучения темы

  1. Понятие равноускоренного движения. Ускорение как физическая величина.

  2. Мгновенная и средняя скорости.

  3. Перемещение. Уравнение движения для прямолинейного равноускоренного движения.

  4. Графики движения.

Ранее мы рассматривали прямолинейное равномерное движение, при котором тело движется с постоянной скоростью. Но в повседневной жизни нам чаще всего приходится сталкиваться с неравномерным прямолинейным движением. Так, поезд, отходя от станции, постепенно набирает скорость, но при подходе к станции его скорость уменьшается; ракета, взлетая, увеличивает свою скорость сначала медленно, а затем все быстрее. Итак, изучение неравномерного прямолинейного движения является важным вопросом механики.

1. Понятие равноускоренного движения. Ускорение как физическая величина Как было уже сказано, при разных обстоятельствах скорость тела может изменяться.

Переменным называют движение с переменной скоростью. Частным случаем переменного движения является равноускоренное движение.

Равноускоренное прямолинейное движение — это такое движение, при котором за любые равные промежутки времени скорость тела изменяется на одинаковую величину и траекторией движения является прямая линия.

Одной из главных характеристик равноускоренного движения является ускорение. Охарактеризуем его по обобщенному плану физической величины (см. прил. 14).

Характеристика ускорения как физической величины

  1. Ускорение характеризует изменение скорости движения тела.

  2. Ускорение — векторная физическая величина, определяемая отношением изменения скорости тела ко времени, на протяжении которого это изменение произошло.

  1. Ускорение определяется методом косвенных измерений. Ускорение равноускоренного движения — величина постоянная. В случае равноускоренного движения, когда проекция начальной скорости меньше конечной, проекция ускорения является положительной величиной (рис. 1, а), а в случае равноускоренного, когда проекция начальной скорости больше конечной, проекция ускорения является отрицательной величиной (рис. 1, б).

Рис. 1

2. Мгновенная и средняя скорости В случае равномерного движения скорость является постоянной на любом участке пути. А вот в случае неравномерного движения, которым является и равноускоренное движение, на каждом, даже очень маленьком интервале пути скорость отличается по модулю от значения скорости на соседних участках. Поэтому для характеристики скорости равноускоренного прямолинейного движения введены понятия средней скорости на участке пути и мгновенной скорости в данной точке.

Работа по учебнику Вариант 1

  1. Прочитать часть текста параграфа, предложенного учителем.

  2. Ответить на вопрос: для чего было введено понятие средней скорости на участке пути?

  3. Охарактеризовать среднюю скорость как физическую величину по обобщенному плану характеристики физической величины (см. прил. 14), записывая характеристику в соответствующую часть таблицы на с. 43.

Вариант 2

  1. Прочитать часть текста параграфа, предложенного учителем.

  2. Ответить на вопрос: для чего было введено понятие мгновенной скорости в .данной точке?

  1. Охарактеризовать мгновенную скорость как физическую величину по обобщенному плану характеристики физической величины (см. прил. 14), записывая характеристику в соответствующую часть таблицы, приведенной ниже.

По завершении выполнения задания следует проверить работы учащихся по методу «Цепочка» (см. прил. 8).

Заполненная таблица будет иметь такой вид:

Средняя скорость

Мгновенная скорость

1. Какое явление характеризует

Характеризует движение тела на определенном участке траектории, но не несет информации о движении в определенной точке траектории (в определенный момент времени)

Характеризует движение тела в определенной точке траектории (в определенный момент времени)

2. Определение

Средняя скорость на данном участке траектории — это векторная физическая величина, определяемая отношением перемещения ко времени, за которое это перемещение произошло. Направление средней скорости на данном участке совпадает с направлением перемещения

Мгновенная скорость — это векторная физическая величина, определяемая отношением очень малого перемещения к промежутку времени, за которое это перемещение произошло. Направление мгновенной скорости совпадает с направлением перемещения

3. Формулы, связывающие данную физическую величину с другими

Если путь разбит на п участков, то

4. Единица в СИ

5. Способы измерения

Измеряется путем косвенных измерений

  1. Основной способ — прямые измерения с помощью спидометра или радара.

  2. Метод косвенных измерений

Средняя и мгновенная скорости как физические величины

  1. Перемещение. Уравнение движения для прямолинейного равноускоренного движения

Уравнение скорости для прямолинейного равноускоренного движения:

Модуль перемещения (путь) для прямолинейного равноускоренного движения определяется по формулам

Поскольку при равноускоренном движении за каждую единицу времени скорость движения тела изменяется на одинаковое значение, то есть линейно в течение времени, среднюю скорость равноускоренного движения можно определить как среднее арифметическое конечной и начальной скорости:

Координата тела в данный момент времени для равноускоренного движения:

Это уравнение является решением основной задачи механики для

равноускоренного движения, поскольку определяет положение тела в данный момент времени по известным начальным условиям.

  1. Графики движения

В тетради достаточно внести лишь графики (описание можно внести по желанию дома самостоятельно).

Название

График

Описание графика

График

проекции

ускорения

ax=ax(t)

Ускорение равноускоренного движения является величиной постоянной, поэтому зависимость проекции ускорения от времени — прямая, параллельная оси времени t. Если проекция положительная, то прямая размещается над осью* если отрицательная — под ней

Название

График

Описание графика

График

проекции

скорости

Vx=V*{t)

Линейная зависимость проекции скорости от времени является линейной функцией

их=иохх*-

Следовательно, зависимость проекции скорости от времени — прямая, которая располагается под углом к оси времени t и пересекает ось ординат на расстоянии v0x от начала координат

Графики

проекции

перемеще

ния

Sx=Sx(0

и координаты х = x(t)

Кинематические уравнения перемещения и координаты от времени являются квадратными уравнениями

и

Поэтому графиками зависимостей проекции перемещения и координаты являются параболы, ветви которых согласно параметрам движения имеют различный вид (случаи а и б)

Графики приведены для их0 = 0

Тест для самопроверки

Выберите правильный, на ваш взгляд, ответ.

  1. На рисунке точками обозначены положения тела через одинаковые интервалы времени. Выберите тело, движущееся с возрастающей скоростью.

  1. На рисунке выберите график проекции ускорения, описывающий равноускоренное прямолинейное движение.

    1. Выберите строку, в которой приведены скорости в порядке возрастания модуля скорости (см. рисунок).

  1. Ускорением называют векторную величину, которая определяется:

А отношением скорости к интервалу времени Б произведением скорости и интервала времени, в течение которого тело двигалось В отношением изменения скорости к интервалу времени, за которое это изменение произошло Г отношением изменения пути к интервалу времени, за которое это изменение произошло

  1. Выберите единицу ускорения в СИ.

А м/с Б м-с В м/с2 Г м-с2

  1. Выберите определение прямолинейного равноускоренного движения.

А Движение, при котором за какие-либо равные интервалы времени происходят одинаковые перемещения Б Движение, при котором за равные интервалы времени происходят одинаковые перемещения В Движение по прямолинейной траектории Г Движение, при котором за какие-либо равные интервалы времени скорость тела изменяется одинаково

  1. Скорость движения тела меняется по закону vx =40-41. Определите модуль ускорения и характер движения тела.

А а = 4 м/с2; в направлении оси Ох; уменьшает скорость движения

Б а = 4 м/с2; в направлении оси Ох; увеличивает скорость движения

В а = 40 м/с2; в направлении, противоположном оси Ох; увеличивает скорость движения Г а = 4 м/с2; в направлении, противоположном оси Ох; увеличивает скорость движения

  1. Пешеход за первые 200 с прошел 240 м, за следующие 100 с — 180 м. Определите скорость движения пешехода на каждом участке и среднюю скорость.

А 1,2 м/с; 1,8 м/с; 1,5 м/с Б 1,4 м/с; 1,8 м/с; 1,6 м/с В 1,2 м/с; 1,8 м/с; 1,4 м/с Г 2,4 м/с; 1,2 м/с; 1,8 м/с

Ответы к тесту

1

2

3

4

5

6

7

8

Б

В

Б

В

В

Г

А

В

  1. Решить задачи.

  1. В течение 10 с автомобиль двигался прямолинейно с ускорением 0,5 м/с2 и достиг скорости 20 м/с. Определить начальную скорость движения автомобиля.

  2. Первые 5 с тело двигалось равномерно со скоростью 4 м/с, а следующие б с — с ускорением 2 м/с2, направленным так же, как и скорость. Каково перемещение тела за все время движения?

ЧАСТЬ!

Тема. Решение задач.

Цель: систематизировать знания о равноускоренном прямолинейном движении и его основных характеристиках; продолжить формирование навыков и умений решать типовые физические задачи, применяя приобретенные знания.

Физический диктант

Закончите предложение так, чтобы получить верное утверждение. (Учитель читает предложение, учащиеся записывают только его окончание.)

  1. Движение, при котором за какие-либо равные промежутки времени скорость движения тела изменяется на одинаковую величину и траекторией движения является прямая линия, называется... (прямолинейным равноускоренным движением)

  2. Величина, характеризующая отношение изменения скорости движения тела ко времени, на протяжении которого это изменение произошло, называется... (ускорением)

  3. Ускорение вычисляется по формуле...

  4. Единицей ускорения является... (м/с2)

  5. Величина, характеризующая движение тела на определенном участке траектории, но не дающая информации о движении в определенной точке траектории (в определенный момент времени), называется... (средней скоростью)

  6. Средняя скорость, если путьразделен на три участка, вычисляется по формуле...

  7. Спидометром измеряется... (мгновенная скорость)

  8. Проекция перемещения на ось Ох для равноускоренного движения определяется по формуле...

  9. Решением основной задачи механики для прямолинейного равноускоренного движения является...

Решение задач (устно)

1. На рисунке представлены графики изменения нескольких характеристик прямолинейного движения точки со временем. Все ли они произошли с постоянным ускорением? (Только на графиках а и б.)

3. На первом метре движения от старта бегун достиг скорости 2 м/с. Будет ли равной его скорость на втором метре при постоянном ускорении 4 м/с? (Нет, прирост скорости меньше чем 2 м/с.) Решение задач (письменно)

1. Спортсмен первую половину дистанции пробежал со скоростью 11 км/ч, а вторую — со скоростью 9 км/ч. Вычислите среднюю скорость движения спортсмена на протяжении всего пути.

2. На рисунке представлены графики движения двух точек. Ка­ково отличие в их движении? Что означает точка пересечения графиков? (Точки имели разные начальные координаты, вто­рая двигалась с большим ускорением, точка пересечения — это точка их встречи.)

Ответ: vcp=9,9 км/ч.

  1. Зависимость проекции скорости движения материальной точки от времени задана уравнением vx=6t. Напишите зависимость x = x[t), если в начальный момент времени t0= О подвижная точка находилась в начале координат х0 = 0. Вычислите путь точки за 10 с.

Ответ: х = ЗГ, х = 300 м.

  1. Уравнение движения материальной точки имеет вид х = 0,4t2. Напишите зависимость vx-vx[t) и постройте ее график. Заштрихуйте на графике плоскость, которая численно равна пути, пройденному точкой за 4 с, и вычислите этот путь.

Построим график зависимости проекции скорости от времени (см. рисунок).

Вычислим путь материальной точки по формуле

Поскольку

Ответ: их=0,81, 1 = 6,4 м.

Домашнее задание

  1. Повторить теоретический материал по учебнику.

  2. Подготовиться к лабораторной работе.

  3. Решить задачи.

  1. Мотоциклист первую половину пути проехал со скоростью 100 км/ч, а вторую — со скоростью 80 км/ч. Вычислите среднюю скорость движения мотоциклиста на всем пути.

  2. Движение материальных точек задано уравнениями x = 2t-t2 и x = -4t + 2t2. Определите время и место, где эти точки встретятся. Напишите зависимость vx=vx(t) для каждого случая. Постройте графики этих зависимостей.

Вопросы классу

  1. Какое движение называется равноускоренным?

  2. Каковы основные характеристики равноускоренного движения?

  3. Охарактеризуйте ускорение как физическую величину. Проверка последнего вопроса осуществляется методом «Цепочка» (см. прил. 8) по обобщенному плану характеристики физической величины (см. прил. 14).

Тема. Свободное падение.

Цель: ознакомить учащихся с понятием свободного падения и физической постоянной — ускорением свободного падения.

Фронтальный опрос

  1. Сформулируйте определение прямолинейного равноускоренного движения.

  2. Назовите основные характеристики этого движения.

  3. Заполните левую часть приведенной таблицы:

Кинематические уравнения

Уравнения, описывающие свободное падение

Скорость:

Скорость:

Путь:

Путь (высота полета):

Уравнение движения:

Уравнение движения:

План изучения темы

  1. Понятие свободного падения.

  2. Ускорение свободного падения.

  3. Формулы, описывающие свободное падение.

Соседние файлы в папке Тема 3 Кинематика