1-й семестр

МЕХАНИКА

1. Кинематика

Урок 3/5

Тема. Относительность механического движения

Цель урока: расширить и углубить знания об относительности движения; сформировать навыки сложения скоростей и перемещений, перехода от одной системы отсчета к другой

Тип урока: изучение нового материала

План урока

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Относительность движения

Напомним учащимся, что система отсчета в механике выбирается произвольно. Тогда положение того самого 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. Это означает, что движение того же самого тела для одного наблюдателя может быть прямолинейным, а для другого - криволинейным. Например, точка на обеде колеса велосипеда относительно велосипедиста описывает круг, а для прохожего - циклоїду. Следовательно, говорить о форме траектории можно только в заданной системе отсчета. В этом аспекте говорят, что траектория относительная.

Можно задать учащимся вопрос: какие еще кинематические характеристики движения являются относительными? На конкретных примерах (пловец переплывает реку с одного берега на другой, двигаясь перпендикулярно к берегам; пассажир идет по вагону, что движется, выясняем относительность перемещения и скорости.

2. Сложение перемещений и скоростей

Назовем условно одну систему отсчета «неподвижной», а другую - «подвижной». Тогда правило сложения перемещений можно сформулировать так:

Ø перемещение тела в «неподвижной» системе отсчета равна векторной сумме перемещение тела 1 в «движущейся» системе отсчета и перемещения 2 «движущейся» системы отсчета относительно «неподвижной» :

Разделив соотношение на время движения t, получим закон сложения скоростей: Это означает, что

Ø скорость тела в «неподвижной» системе отсчета равна векторной сумме скорости тела 1 в «движущейся» системе отсчета и скорости 2 «движущейся» системы отсчета относительно «неподвижной».

Важно отметить, что движение тела происходит в обеих системах отсчета одновременно. Относительно каждой системы тело выполняет в любой момент времени только одно движение.

3. Учимся решать задачи

Осознать и усвоить изучаемый материал ученикам поможет решению задач.

В повседневной жизни как тело отсчета мы часто воспринимаем Землю или какое-нибудь другое тело, связанное с ней. Однако в некоторых случаях систему отсчета удобно связать с телом, что движется, тогда решение многих задач на вычисление скорости тела относительно Земли упрощается. Для подтверждения этого можно рассмотреть два варианта решения следующей задачи.

Задача. Проплывая под мостом против течения реки, гребец потерял шляпу. Обнаружив пропажу через 10 мин., гребец повернул обратно и подобрал шляпу на расстоянии d = 1 км ниже моста. Вычислите скорость течения реки.

Решения

1. Решим задачу в системе отсчета «Земля».

Очевидно, что вверх против течения лодочник до обнаружения пропажи проплыл путь

Повернув назад, он проплыл расстояние

Время, за которое он проплывет расстояние l2, вычислим как:

Общее время движения гребца будет вычисляться по формуле:

Шляпу за тот же промежуток времени прошел путь откуда

Тогда

Тогда

2. Решим эту же задачу в системе отсчета «Вода».

В этой системе отсчета шляпу неподвижный. Скорость лодочника относительно воды в обе стороны одинакова; следовательно, и время t1 его движения от шляпы на некоторое расстояние, и время обратного движения до шляпы t2 одинаковые. Поэтому t = t1 + t2 мин. За это время мостик «отойдет» от шляпы на расстояние d = 1 км.

Следовательно,

Вопрос к ученикам во время изложения нового материала

1. Велосипедист едет по ровной прямой дороге. Какие детали велосипеда движутся относительно земли прямолинейными траекториями, а какие - криволинейными?

2. Ветер несет воздушный шар на юг. В какую сторону отклоняется флажок, которым украшена шарик?

3. По реке плывет весельный лодка и рядом с ним - плот. Что для гребца будет проще: перегнать плот на 1 м или на столько же отстать от него?

4. Какие характеристики механического движения изменяются вследствие перехода от одной системы отсчета к другой?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Тренируемся решать задачи

1. Скорость моторной лодки относительно воды 6 км/ч., а скорость течения реки - 2 км/ч. Во сколько раз быстрее лодка движется по течению, чем против течения?

2. Скорость лодки относительно воды - 4 км/ч., а скорость течения - 2 км/ч. За какое время лодка пройдет 12 км по течению реки? против течения?

3. Велосипедист движется со скоростью 25 км/ч., а автомобиль - 55 км/ч. С какой скоростью движется автомобиль относительно велосипедиста, если:

а) он движется навстречу велосипедисту;

б) догоняет его;

в) удаляется от него после обгона?

4. Пловец переплывает реку шириной 150м, двигаясь со скоростью 2 м/с относительно воды. Скорость течения равна 1 м/с.

а) Каковы скорость и перемещение пловца относительно берега, если он движется перпендикулярно течению реки? Сколько времени необходимо пловцу, чтобы переплыть реку? На какое расстояние при этом его снесет течением?

б) время понадобится пловцу, чтобы переплыть реку, проплывая наименьшее расстояние относительно берега? Каким в этом случае будет его перемещения относительно воды?

2). Контрольные вопросы

1. Может ли человек, который находится в вагоне поезда, движущегося быть неподвижной относительно Земли?

2. Пассажир поезда, движущегося, смотрел в окно встречный поезд, проезжал мимо него. Когда встречный поезд промчался, пассажиру показалось, что его поезд замедлил ход. Почему?

3. Приведите примеры, которые подтверждают, что движение и состояние покоя являются относительными.

4. Всегда как неподвижную систему отсчета необходимо принимать ту, что связана с Землей?

5. Почему дождевые капли в безветренную погоду оставляют наклонные полосы на стеклах автомобиля, движущегося равномерно?

Что мы узнали на уроке

• Перемещение тела в «неподвижной» системе отсчета равна векторной сумме перемещение тела 1 в «движущейся» системе отсчета и перемещения 2 «движущейся» системы отсчета относительно «неподвижной»:

• Скорость тела в «неподвижной» системе отсчета равна векторной сумме скорости тела 1 в «движущейся» системе отсчета и скорости 2 «движущейся» системы отсчета относительно «неподвижной»:

Домашнее задание

1. П.:§8.

2. 36.:

P1) - 3.11; 3.14; 3.15; 3.17;

р2) - 3.34; 3.36; 3.38, 3.39;

р3) - 3.63, 3.64; 3.66; 3.67.