План-конспект урока физики в 10 классе
Механическое движение. Система отсчета. Координата.
Уравнение движения. Траектория, путь, перемещение
Мазурова Ольга Николаевна
Вид и форма урока
Урок изучения нового материала
Беседа
Цель урока:
Познакомить учащихся с разделом механики – кинематикой.
Изучение, систематизация, закрепление знаний учащихся по теме “Механическое движение”.
Задачи
· вспомнить понятия: механическое движение, материальная точка, траектория, путь система отсчёта, перемещение;
· изучить понятия: радиус-вектор, законы движения в координатном и векторном виде
· научиться определять, когда тело можно принять за материальную точку;
· знать отличия траектории, пути и перемещения;
Методы работы на уроке
словесные методы
наглядные методы
Оборудование:
игрушечный автомобиль, шарик, наклонная плоскость, брусок, проектор, компьютер. Презентация»Механическое движение» http://mazurova-olga.blogspot.ru/p/blog-page_31.html
Ход урока:
· Организационный момент:
Приветствие, подготовка к уроку.
· Проверка домашнего задания.
Провести проверку знаний в ходе беседы по вопросам:
1. Что изучает физика как наука?
2. Дать определение материи
3. Назовите формы существования материи.
4. В чем заключается способ существования материи?
5. Что понимают под движением материи?
6. Какова цель наук о природе?
7. Какова роль физики в современном мире?
8. Что называют в физике моделью? Приведите примеры.
9. В чем заключается взаимосвязь теории и физической модели?
· Актуализация знаний учащихся по теме.
Подготовка к активной учебной деятельности каждого ученика на основном этапе урока, настроиться учащимся на восприятие темы,
обозначить круг вопросов, которые будут рассматриваться на уроке,
постановки практической цели урока, учебной задачи. Объявление темы и целей урока.
Слайд 1
Что должны узнать на уроке:
Что называется механическим движением?
Как определить, движется тело или нет?
Какие физические понятия применяются для описания механического движения?
Какие физические величины используются для изучения механического движения?
· Основная часть урока:
Получение и усвоение новых знаний;
Презентация «Механическое движение»
1. Физика экспериментальная наука о природе
- Цели физики::
во – первых, отыскать наиболее общие законы природы,
во – вторых, объяснить конкретные процессы действия этих общих (фундаментальных) законов.
- С какими науками физика тесно связана? (со всеми)
- Какими путями добываются знания? (опыты, наблюдения, исследования)
Физика- количественная наука. Все основные законы физики формируются на математическом языке.
Слайд 2
Основные разделы физики, которые будут изучаться в 10 классе:
· Механика
· Теплота
· Электродинамика
2. Почемуизучение физики начнем с механики?
Всё в мире находится в непрерывном движении, ничего остановившегося, застывшего нет.Все изменения в Природе происходят в пространстве и во времени. Наблюдаемые изменения окружающего мира (ночь меняет день, вода при охлаждении замерзает, падают капли, лает собака, едет автомобиль, двигаются листья деревьев в ветреную погоду) и связь большинства из них с изменением положения тел относительно друг друга.
Механическое движение-это самый наглядный пример движения материи, которое представляет собой изменение положения тела по отношению к другим телам. Все тела во Вселенной движутся, поэтому не существует тел, которые находятся в абсолютном покое. Если мы говорим о покое, то только относительном.
Изучением движения любых тел занимается механика — один из важнейших разделов физики.
Механика- наука о движении и взаимодействии макроскопических тел
Механические явления более просты, из всех форм движения материи механическое движение наиболее наглядно.
Слайд 3
Примеры механических явлений, которые изучаются в разделе «Механика»:
Какое тело падает быстрее: лист бумаги или книга?
Какое тело падает быстрее: развернутый лист бумаги или такой же лист, свернутый в несколько раз?
Почему не вытекает вода из дырки в банке, когда банка падает?
Что произойдет, если на край листа бумаги поставить бутылку с водой и резко дернуть горизонтальном направлении? Если тянуть за бумагу медленно?
Основная задача механики - определение положения движущегося тела в любой момент времени.
3. Основные разделы механики:
Слайд 4
Основные разделы механики
· Кинематика
· Динамика
· Законы сохранения
4. Кинематика:
5. Слайд 5
Кинематика-часть механики, которая изучает характер движения тел, но не изучает, почему тело движется так, а не иначе.
Механическое движение-основное понятие кинематики.
Слайд 6
Основная задача кинематики
· Описание с помощью формул, графиков или таблиц совершаемых телом движений
· Определение кинематических величин, характеризующих это движение.
6. Определение механического движения. Относительность движения
Какое явление называется механическим движением?
Слайд 7,8
Примеры механических движений
Движутся:
люди на улицах;
животные и птицы;
средства транспорта;
вода в реках и морях;
воздух в атмосфере;
Земля, планеты, кометы;
космические корабли;
электроны в атомах;
кровь в кровеносных сосудах;
свет.
Могут двигаться и нематериальные тела: солнечный зайчик, тень.
Демонстрации:
скатывание шарика по наклонной плоскости,
движение шарика вверх по наклонной плоскости,
движение тележки по демонстрационному столу.
Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени называется механическим движением
Проблемный эксперимент:
Движение тележки с бруском по демонстрационному столу.
Движется ли брусок?
Достаточно ли четко поставлен вопрос?
Сформулируйте вопрос правильно.
Вывод:
Сами по себе слова «тело движется» бессодержательны пока не указано другое тело — тело отсчета, которое принимается за неподвижное.
Слайд 9,10.11,12,13.
Выбор тела отсчета, относительность движения.
Слайд 14,15
Механическим движением называют изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.Механическим движением называют изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Определить движется тело или нет, можно только относительно какого-либо другого тела.
Слайд 16
Тело отсчета - тело, относительно которого задается положение данного тела или же данной точки.
Выбор тела отсчета произволен.
Важно за тело отсчета взять то тело, относительно которого нас интересует движение других тел.
Слайд 17
Чтобы определить, движется тело или не движется, необходимо:
1)Выбрать тело, относительно которого рассматривается движение- тело отсчета
2)Определить, изменяется ли положение рассматриваемого тела относительно тела отсчета
Слайд 18
Зависимость характеристик движения от выбора системы отсчета называется относительностью движения.
Любое движение, а также покой тела относительны. Нет, и не может быть абсолютно неподвижных тел. Закон неразличимости покоя и равномерного прямолинейного движения носит название принципа относительности Галилея
Фильм относительность движения
7. Определение системы отсчета.
Положение материальной точки в пространстве в произвольный момент времени можно определить, если ввести систему отсчета.
Если выбрать тело отсчета, через него провести оси координат, то положение тела в пространстве можно задать его координатами.
Слайд 19,20
Координата – это расстояние между телом отсчета и изучаемым телом, измеренное вдоль координатной оси.
Понятие координаты имеет смысл только по отношению к определенной системе отсчета
Слайд 21,22
Система координат может быть одномерной, двухмерной, трехмерной:
одномерные (движение автомобиля по прямой);
двухмерные (шахматная фигура судно в море),
трехмерные (самолет в небе, полет мухи).
При движении тела его положение в пространстве меняется с течением времени (координаты являются функциями времени), значит нужен прибор для измерения времени, связанный с телом отсчета.
Слайд 23
Система отсчета включает в себя:
· тело отсчета (точка отсчета) относительно которого рассматривают движение;
· систему координат;
· часы
Система отсчета - совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов.
На опыте показать относительность движения:
Движение какого-нибудь тела в различных системах отсчета различно.
Шарик на длинной нити подвешивают к верхней части доски. Действуя на нить указкой в горизонтальном направлении, перемещают шарик под углом к осям координат.
Начертив на классной доске две системы координат, предлагают учащимся определить координаты тел А и В в каждой из этих систем
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.
8. Материальная точка
Основная задача механики - определить положение тела в пространстве в любой момент времени.(координату в выбранной системе отсчета)
Показать, что задать положение тела, имеющего размеры, в выбранной системе отсчета однозначно нельзя.
Для описания движения тела нужно знать, как, движутся различные точки тела. Иногда можно ограничиться описанием движения одной точки.
Слайд 23,24
Материальная точка - тело, размерами и формой которого в данных условиях можно пренебречь
Условия, при которых тело можно принять за материальную точку:
поступательное движение:
движение, при котором тело проходит расстояния много большие, чем его собственные размеры.
Говорят, тело принимаем за материальную точку.
Материальная точка – абстрактное понятие, введенное для изучения многих физических явлений, упрощение, вводимое для того, чтобы облегчить исследование механического движения
Показать. что одно и то же тело в одних условиях можно принять за материальную точку, в других – нельзя.
9. Траектория
Слайд 24,25,26
При движении тела каждая его точка описывает некоторую линию - траекторию движения
Система отсчета в механике выбирается произвольно. Тогда положение тела в определенный момент времени относительно разных тел отсчета будет разным. Поэтому и траектория тела, движущегося в одной системе отсчета, будет иметь одну форму, а в другой - другую, то есть форма траектории зависит от выбора системы отсчета.
Траектория зависит от выбора системы отсчета.
Предложить учащимся самостоятельно выполнить такое задание: перемещать треугольник одним из его катетов вдоль линейки, положенной на бумагу, как по направляющей Если при этом карандашом проводить линию вдоль вертикального катета, то на бумаге получится наклонная траектория; относительно же катета треугольника траектория — вертикальная линия.
Это поможет учащимся убедиться в том, что траектория движения — понятие относительное, зависящее от выбора системы отсчета.
Траектория движения указывает все положения, которые занимала точка, но, зная траекторию, ничего нельзя сказать о том, быстро или медленно проходила точка отдельные участки траектории. Чтобы получить полное описание движения, нужно знать, в какой момент точка занимала то или иное положение на траектории.
10. Определение пройденного пути.
Слайд 27,28
Дать определение пройденного пути, как длины траектории, условное обозначение, единицы измерения пути. Пройденное точкой расстояние, отсчитанное вдоль траектории, называется путем. Путь – скалярная величина и характеризуется только числовым значением.
11. Определение перемещения. Его условное обозначение и единицы измерения. Модуль вектора перемещения.
Слайд 29
Изменение положения точки в пространстве нельзя характеризовать понятием путь (при одном и том же пути точка может оказаться в разных положениях). На примере атлета, бегущего по дорожке, обосновать необходимость введения понятия вектора перемещения. Найти конечное положение бегуна в пространстве через некоторое время t после старта можно, если известно, что он начал двигаться из точки с координатой 10 м и пробежал 50 м).
Перемещение - вектор, проведенный из начального положения материальной точки в конечное
Объяснить физический смысл уравнения координаты
х = хо + Sx..
Демонстрация
На торце демонстрационного стола начертить ось, и начало отсчета совместить с игрушечным регулировщиком движения; определить координату машины относительно регулировщика. Из опыта наглядно видно, что при совпадении направления движения машины с направлением оси Охв уравнении координаты надо писать плюс. Если машина движется в противоположную сторону, в уравнении будет минус.
Проекции вектора перемещения.Когда проекция считается положительной, когда – отрицательной? В каком случае проекция вектора перемещения равна нулю?
Слайд 30
Чем путь отличается от перемещения:
1. Путь – скалярная величина и характеризуется только числовым значением.
2. Перемещение – векторная величина и характеризуется как числовым значением (модулем), так и направлением.
3. При движении тела путь может только увеличиваться, а модуль перемещения может, как увеличиваться, так и уменьшаться.
4. Если тело вернулось в начальную точку, его перемещение равно нулю, а путь нулю не равен
Вывод: зная начальное положение тела и вектор перемещения тела, можно однозначно определить, где находится тело, т.е. решить основную задачу механики.
12. Способы описания движения
Для описания движения тела нужно указать, как меняется положение точек с течением времени.
Описать движение можно:
- с помощью таблиц;
- графически;
- аналитически.
Задание положения точки с помощью координат или радиуса - вектора г.
Слайд 42
Рассмотрим движение материальной точки М с координатами (х,у,z) в момент времени t.
Слайд 43
Радиус-вектор - вектор, соединяющий начало отсчета с положением точки в произвольный момент времени.
Длина радиус-вектора или его модуль определяет расстояние, на котором данная точка находится от начала координат. Стрелка указывает направление на точку пространства.
Проекции радиус вектора на координатные оси равны координатам его конца
При движении материальной точки М ее координаты x,y,z и радиус-вектор изменяются с течением времени t.
Поэтому для задания закона движения материальной точки необходимо указать либо вид функциональной зависимости всех трех ее координат от времени,
либо зависимость от времени радиус-вектора этой точки.
Совокупность x(t) и y(t) в момент времени t определяет закон движения материальной точки в координатной форме.
Закон (или уравнение) движения в векторной форме - зависимость радиуса- вектора от времени r(t)
r = r (t)
Три скалярных уравнения или эквивалентное им одно векторное уравнение называются кинематическими уравнениями движения материальной точки.
Слайд 45
Координатный и векторный способы задания положения точки имеют много общего, так как задать радиус- вектор - значит задать его проекции на оси координат, которые совпадают с координатами точки, таким образом, векторное уравнение r= r(t) равносильно трем скалярным уравнениям: х = x(t), у = y(t), Z=Z(t).
· Закрепления полученных знаний;
Индивидуальная работа с карточкой.
Карточка 1:
1.Какую систему координат (одномерную, двухмерную, трёхмерную) следует выбрать для определения положения тел:
а) трактор в поле;
б) вертолёт в небе;
в) поезд
г) шахматная фигура на доске.
2.В каких случаях человека можно считать материальной точкой:
· человек прыгает в высоту через перекладину
· человек путешествует
· человек изготавливает деталь?
3. Длина беговой круговой дорожки на стадионе 400 м. Определите путь и значение перемещения спортсмена, после того, как он пробежал дистанцию 800 м.
Карточка 2:
1.Какую систему координат (одномерную, двухмерную, трёхмерную) следует выбрать для определения положения таких тел:
а) люстра в комнате;
б) лифт;
в) подводная лодка;
г) самолёт на взлётной полосе.
2. В каких случаях поезд можно считать материальной точкой:
· поезд ремонтируют в депо
· поезд движется из Москвы во Владивосток
· осуществляется посадка пассажиров
3. Лыжник пробежал 5 км, вернувшись в точку старта. Определите путь и перемещение спортсмена.
· Подведение итогов
· Домашнее задание.
