План-конспект урока по физике на тему: Механическое движение. Относительность движения

План-конспект урока по физике

№ урока____ 10класс «___»_______ 2015 г.

Тема: Механическое движение. Относительность движения.

Цели: 1.Образовательная: расширить и углубить знания об относительности движения; сформировать навыки сложения скоростей и перемещений, перехода от одной системы отсчета к другой . 2.Развивающая: развитие мыслительной деятельности учащихся посредством постановки проблемных вопросов; формирование умение сравнивать, самостоятельно делать выводы; . 3.Воспитательная: Воспитать чувство ответственности за качество и результат работы . Воспитать интерес к физике.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы: словесные, наглядные.

Оборудование: показ видеоролика.

Ход урока

I Организационный момент. Постановка целей

II Изучение нового материала

Все тела во Вселенной движутся, поэтому не существует тел, которые находятся в абсолютном покое. По той же причине определить движется тело или нет, можно только относительно какого-либо другого тела. Относительность механического движения - это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта. Механическое движение относительно: тело может покоиться в одной системе отсчета и в это же время двигаться в другой; его положение (координата) различно в разных системах отсчета. Относительна и траектория движения тела. Перемещение тела, пройденный им путь и его скорость также изменяются при переходе от одной системы отсчета к другой. Так, водитель неподвижен относительно корпуса автомобиля, движущегося по шоссе, перемещение, путь и скорость водителя относительно автомобиля равны нулю, но, например, относительно деревьев вдоль шоссе они имеют некоторые значения.

Можно ли быть неподвижным и при этом двигаться быстрее автомобиля Формулы 1? Оказывается, можно. Любое движение зависит от выбора системы отсчета, то есть любое движение относительно. Тема сегодняшнего урока: «Относительность движения. Закон сложения перемещений и скоростей». Мы узнаем, как выбрать систему отсчета в том или ином случае, как при этом найти перемещение и скорость тела

Относительность движения

Механическим движением называют изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. В этом определении ключевой является фраза «относительно других тел». Каждый из нас относительно какой-либо поверхности неподвижен, но относительно Солнца мы совершаем вместе со всей Землей орбитальное движение со скоростью 30 км/с, то есть движение зависит от системы отсчета.

Система отсчета - совокупность системы координат и часов, связанных с телом, относительно которого изучается движение. Например, описывая движения пассажиров в салоне автомобиля, систему отсчета можно связать с придорожным кафе, а можно с салоном автомобиля или с движущимся встречным автомобилем, если мы оцениваем время обгона (Рис. 1).

Рис. 1. Выбор системы отсчета

Какие же физические величины и понятия зависят от выбора системы отсчета? Это:

1. Положение или координаты тела.

2. Траектория.

3. Перемещение и путь.

4. Скорость.

Зависимость характеристик движения от выбора системы отсчета называется относительностью движения.

В истории человечества были и драматические случаи, связанные как раз с выбором системы отсчета. Казнь Джордано Бруно, отречение Галилео Галилея - все это следствия борьбы между сторонниками геоцентрической системы отсчета и гелиоцентрической системой отсчета. Уж очень сложно было человечеству привыкнуть к мысли о том, что Земля - это вовсе не центр мироздания, а вполне обычная планета. А движение можно рассматривать не только относительно Земли, это движение будет абсолютным и относительно Солнца, звезд или любых других тел. Описывать движение небесных тел в системе отсчета, связанной с Солнцем, намного удобнее и проще, это убедительно показали сначала Кеплер, а потом и Ньютон, который на основании рассмотрения движения Луны вокруг Земли вывел свой знаменитый закон всемирного тяготения.

Закон сложения перемещений и скоростей

Если мы говорим, что траектория, путь, перемещение и скорость являются относительными, то есть зависят от выбора системы отсчета, то про время мы этого не говорим. В рамках классической, или Ньютоновой, механики время есть величина абсолютная, то есть протекающее во всех системах отсчета одинаково.

Рассмотрим, как находить перемещение и скорость в одной системе отсчета, если они нам известны в другой системе отсчета.

Человек идет по палубе парохода со скоростью относительно парохода. Пароход движется поступательно со скоростью относительно берега. Найдем скорость человека относительно берега (Рис. 2).

Свяжем неподвижную систему отсчета (хОу) с Землей, а подвижную (х'О'у) - с пароходом.

Рис. 2. Пример задачи

Из Рис. 2 видно, что перемещение:

Δ = Δ + Δ ⇒ Δ ≠ Δ,

где Δ - перемещение человека относительно парохода, Δ - перемещение парохода относительно берега, Δ - перемещение человека относительно берега.

Таким образом, если тело одновременно участвует в нескольких движениях, то результирующее перемещение точки равно векторной сумме перемещений, совершаемых ею в каждом из движений. В этом состоит установленный экспериментально принцип независимости движений.

Разделив это уравнение на промежуток времени, за который произошли перемещения человека и парохода, получим закон сложения скоростей:

= +

Скорость тела относительно неподвижной системы отсчета равна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной.

Заключение

Сегодня мы выяснили, что движение зависит от системы отсчета, что скорость, путь, перемещение и траектория - это понятия относительные. А время в рамках классической механики - понятие абсолютное.

III Закрепление изученного

Решение задач на стр.18 упр. 1 - 2,3

2. Вычислим мах. высоту подъёма: h=v0^2 / 2g. h=900 / 20=45м. А теперь время подъёма ( оно = времени падения на Землю). h=g*t1^2 / 2 отсюда t1=корень квадратный из 2h / g. t1=3c.Згначит за 4с оно поднялось втечение 3с на высоту 45м, а потом еще 1с падало ( без начальной скорости). Вычислим перемещение за 1с падения: h1=gt2^2 / 2. (t2=1c). h1=5м. Весь путь S=h+h1.
S=45+5=50м. Среднепутевая скорость: vср=S / t. ( t=4c). vср=50 / 4=12,5м/c.
Перемещение S1=h - h1. S1=45 - 5 =40м. Средняя скорость перемещения vср1=S1 / t.
vср1=40 / 4=10м/c.

3. Аэростат двигаясь ускоренно вверх поднимется на высоту H=at^2/2=25м, и приобретет скорость V=at=10м/с направленную вверх. для предмета это будет начальная скорость V0, т.к. она направленна вверх, то он двигаясь по инерции поднимется на дополнительную высоту h=V0^2/2g=10м, за время t1=V0/g=1c. на высоте Hm=H+h=30м тело потеряет скорость и начнет свободно падать и упадет через время t2=(2Hm/g)^1/2=3,45c. общее время движения предмета после того как он выпал T=t1+t2=3,45c.

IV Домашнее задание

1.& 1.6. упр. 1-4 стр.18

вторая половина 45/2= 22.5

скорость тела на высоте h1=22.5

h1=v1^2/2g

v1=√(2gh1)=√(2*10*45/2)=21.21 м/с

скорoсть тела у земли h=45

v=√(2gh)=√(2*10*45)=30 м/с

скорость изменяется по линейному закону

тогда средняя скорость его движения на второй половине пути.

vср = (v+v1)/2= (30+ 21.21)/2=25.6 м/с

Ответ средняя скорость 25.6 м/с