КИНЕМАТИКА

Урок № 1

Тема. Механическое движение и его виды. Основная задача механики и способы ее решения в кинематике. Физическое тело и материальная точка. Система отсчета

Цель: охарактеризовать задачи изучения раздела «Кинематика», ознакомить со структурой учебника; дать представление о механическое движение, основную задачу механики и способы ее решения в кинематике; сформировать понятие поступательного движения тел, материальной точки, системы отсчета; показать роль знаний по механике в других науках, в технике; показать, что механическое движение - одна из форм существования материи, один из многочисленных видов изменений в природе, а материальная точка - модель, идеальный объект классической механики.

Тип урока: урок изучения нового учебного материала.

Наглядный: демонстрация поступательного движения тела, случаев, когда тело можно (и не можно) считать материальной точкой, ППС «Физика-9» от «Квазар-Микро».

Ожидаемые результаты. После урока учащиеся:

- различат физическое тело и материальную точку, прямолинейное и криволинейное движение материальной точки;

- смогут обосновать содержание основной (прямой) задачи механики;

- научатся объяснять суть физических идеализаций - материальной точки и системы отсчета.

ХОД УРОКА

И. Организационный момент

Краткая информация о содержании и основные задачи раздела «Кинематика».

II. Объявление темы и цели урока

Формирование новых понятий. Во время беседы с применением демонстрационного эксперимента и ППС «Физика-9» от «Квазар-Микро» рассмотреть следующие вопросы:

• механическое движение и его виды;

• основная задача механики и способы ее решения в кинематике;

• что изучает кинематика;

• физическое тело и материальная точка, система отсчета.

1. Механическое движение

Мы часто называем одни тела подвижными, другие неподвижными.

Деревья, различные здания, мосты, берега рек - неподвижные. Вода в реке, самолеты в небе, автомобили, едущие по дороге, - подвижные.

Что дает нам основание разделять тела на подвижные и неподвижные? Чем они отличаются друг от друга?

Когда мы говорим об автомобиле, который движется, то имеем в виду, что в определенный момент времени он был рядом с нами, а в другие моменты расстояние между нами и автомобилем менялась. Неподвижные тела в течение всего наблюдения не меняют своего положения относительно наблюдателя.

Опыт. Разместим вертикальные вешки на столе на некотором расстоянии друг от друга по одной прямой. Поставим возле первой из них тележка с ниткой и начнем его тянуть. Сначала он перемещается от первой вешки ко второй, затем к третьей и т. д. То есть тележка будет менять свое положение относительно вышек.

Механическое движение - это изменение положения тела относительно других тел или одних его частей относительно других. Примеры механического движения: движение звезд и планет, самолетов и автомобилей, артиллерийских снарядов и ракет, человек идет относительно Земли, движение рук относительно туловища.

Другие примеры механического движения показано на рис. 1.

Рис. 1

Механические движения окружающих тел разделяют на: поступательное, вращательное и колебательное (система периодически возвращается в положение равновесия, например колебания листьев на дереве под действием ветра) движения (рис. 2).

Рис. 2

Особенности поступательного движения (движение пассажиров вместе с эскалатором, движение резца токарного станка и т.п.):

• произвольная прямая в теле, остается параллельной к себе;

• все точки имеют одинаковые траектории, скорости, ускорения.

Эти условия не выполняются для вращательного движения тела (движение колеса автомобиля, колеса обозрения, Земли вокруг Солнца и своей оси и т.д.).

Механическое движение нередко являются частью более сложных немеханических процессов, например тепловых. Изучением механического движения занимается раздел физики, который называется механикой.

2. Основная задача механики и способы ее решения в кинематике

Механическую форму движения материи изучает раздел физики «Механика». Основная задача механики - найти положение тела в пространстве в любой момент времени. Механическое движение происходит в пространстве и времени. Понятия пространства и времени - фундаментальные понятия, которые невозможно определить через какие-то более простые. Для изучения механического движения, что происходит в пространстве и времени, нужно прежде всего уметь измерять промежутки времени и расстояния. Частным случаем движения является покой, поэтому механика рассматривает также условия, при которых тела находятся в покое (эти условия называются условиями равновесия).

3. Что изучает кинематика

Чтобы сформулировать законы механики и научиться их применять, нужно сначала научиться описывать положение тела и его движение. Описание движения составляет содержание раздела механики, называется кинематикой.

4. Физическое тело и материальная точка, система отсчета

Для описания механического движения, как и других физических процессов, происходящих в пространстве и времени, используют систему отсчета. Система отсчета - это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат (декартовой или другой) и прибора для отсчета времени (рис. 3).

Рис. 3

Систему отсчета в кинематике выбирают, руководствуясь лишь соображениями насчет того, как удобнее всего математически описать движение. Никаких преимуществ одной системы над другой в кинематике не существует. Из-за сложности физического мира реальное явление, которое изучается, всегда приходится упрощать и вместо собственно явления рассматривать идеализированную модель. Так, для упрощения в условиях определенных задач размерами тел можно пренебречь. Абстрактное понятие, которое заменяет реальное тело, которое движется поступательно и размерами которого можно пренебречь в условиях реальной задачи, называется материальной точкой. В кинематике, когда решают задачу, вопрос о том, что именно движется, где движется, почему именно так движется, в основном не рассматривают. Главное одно: как тело движется.

III. Закрепление изученного. Решение задач

1. Самостоятельная работа над материалом ППС «Физика-9» от «Квазар-Микро», в ходе которой учащиеся составляют опорный конспект.

2. Фронтальное опрос

• Что такое механическое движение?

• В чем состоит основная задача механики?

• Движение называют поступательным? Приведите примеры.

• Что называют материальной точкой?

• Что такое система отсчета? Какая разница между телом отсчета и системой отсчета?

• Что называют телом отсчета? Зависит ли описание движения от выбора тела отсчета?

• Приведите пример задачи, в которой планету, например на Землю, нельзя рассматривать как материальную точку.

• В какой системе отсчета проще описывать: а) движение поезда; б) движение предметов внутри вагона; в) движение планет?

IV. Домашнее задание

1. Выучить конспект урока; соответствующий параграф учебника.

2. Решить задачи:

• Маленькому ребенку кажется, что секундная стрелка часов движется, а минутная и часовая стрелки неподвижны. Как доказать ребенку, что она ошибается?

• Приведите примеры задач, в которых Луну: а) можно считать материальной точкой; б) нельзя считать материальной точкой.

3. Дополнительное задание: подготовить презентации.