Конспект урока по физике 10 класс Свободное падение тела

Урок физики в 10-м классе «Свободное падение тел»

Галичина Лариса Михайловна

Цель урока: Научить использовать координатный метод при решении любых задач.

Ход урока:

Напомнить координатный метод решения задач.

В физике широко используются векторные величины, которые характеризуются не только своими численными значениями, но и направлениями в пространстве. Вектор можно определить как направленный отрезок. Опираясь на векторную запись уравнений движения материального тела и их проекции на координатные оси, координатный метод позволяет быстро и качественно решить практически любую задачу по механике. Напоминаю детям алгоритм решения задач:

1. Записать уравнение равнопеременного движения в векторной форме;

2. Выбрать систему координат, обозначить оси;

3. Представить информацию о событиях, указанных в условии задачи;

4. Спроецировать векторные величины, входящие в уравнение движения, радиусы - векторы, скорости и ускорения, на координатные оси;

5. Получить систему уравнений;

6. Найти решение системы уравнений.

Проекции временных промежутков берутся только в начале и в конце временного промежутка, в течение которого происходит механическое движение.

Для обозначения этих временных промежутков вводятся кривые пунктирные линии. Задача № 95 (Рымкевич)

Аэростат поднимается с поверхности Земли вертикально вверх с ускорением 2 м/с²

Через время t = 5с от начала старта из него выпал предмет. Через какое время этот предмет упадет на землю?

Решение:

1. Для одномерного ( вдоль оси Оу) движения тела. Запишем в векторной форме уравнения прямолинейного равнопеременного движения:

ӯ=ӯо+ῡоt + āt²/2

ῡ = ῡ₀ + āt

vо=0

2. Начало координат поместим на поверхности Земли, ось Оу направим вертикально вверх.

3. Рассмотрим проекции векторных величин из системы уравнений на ось Оу для момента времени t, за которое аэростат поднялся от земли до некоторой высоты у = y1, где скорость v = v1_:

а) проекция вектора у₀ на ось Оу в момент времени t = 0 равна 0;

б) проекция вектора у на эту ось в момент времени t = t равна y1_;

в) проекция вектора скорости v₀ на ось Оу в момент времени t = 0 равна 0;

г) проекция вектора скорости v на ось Оу в момент времени t = t равна v1_;

д) проекция вектора ускорения а в любой момент времени равна а. Запишем систему уравнений в скалярной форме:

y1 = 0 + 0 +at²/2

v1 = 0 + a t

у1= a t²/2

v1 = a t

Подставляя значения а и t из условия задачи, получаем: координата y1= 25м, а скорость в этой точке v1 = 10 м/с.

Затем воспользуемся уравнениями системы для времени падения предмета, выпавшего из аэростата. Рассмотрим проекции векторных величин из этих уравнений на ось Оу. Отсчёт времени начнём, когда тело будет на высоте у = y1 ( t = 0); закончим отсчёт времени спуска тогда, когда тело опустится на землю (у = 0):

а) проекция вектора уо на ось Оу в момент времени t = 0 равна у1

б) проекция вектора у на эту ось в момент времени t = t_cn равна 0;

в) проекция вектора скорости vo на ось Оу в момент времени t = 0 равна v1;

г) проекция вектора скорости v в момент времени t = t_cn равна - v_cn.

После того как предмет выпал из аэростата на него в любой момент времени действует ускорение свободного падения g, проекция которого на ось Оу отрицательна. Запишем систему уравнений для времени спуска:

0 = y1 + v1tcn- gt²/2 - V_cn=V1 -gtcп

Подставляя значения y1 и v1 полученные из уравнений определяем, что время спуска равнноЗ,4 с.

Задача для самостоятельного решения: Свободно падающее тело за последнюю секунду движения прошло третью часть своего пути. Определить высоту, с которой падало тело, время падения и конечную скорость.