Конспект урока " Механическое движение. Материальная точка. Траектория и путь. Перемещение."10 класс

Класс	10А	10Б	10В
Дата

10 класс Урок2

Тема: «Механическое движение. Материальная точка. Траектория и путь. Перемещение»

Цели:

Предметные:

• вспомнить понятия: механическое движение, материальная точка, траектория, путь; система отсчёта, перемещение;
• изучить понятия: радиус-вектор, законы движения в векторном виде

Метапредметные:

•  научиться определять, когда тело можно принять за материальную точку; знать отличия траектории, пути и перемещения;
• уметь самостоятельно организовать собственную деятельность

Личностные:

·         воспитать  уважительное отношения к труду преподавателя

Ход урока:

1.Актуализация опорных знаний.

Движенья нет, сказал мудрец брадатый,

Другой смолчал и стал пред ним ходить.

Сильнее бы не мог он возразить;

Хвалили все ответ замысловатый,

Но, господа, забавный случай сей

Другой пример на память мне приводит:

Ведь каждый день пред нами Солнце ходит,

Однако ж прав упрямый Галилей.

А. С. Пушкин «Движение»

В окружающем нас мире все находится в непрерывном движении. Под движением, в общем смысле этого слова, понимают любые изменения, происходящие в природе. Наиболее простым видом движения является механическое движение.

Механическое движение — это изменение положения тел (или частей тела) в пространстве относительного других тел с течением времени.

Основная задача механики-определить положения тел (или частей тела) в пространстве относительного других тел в любой момент  времени.

Чтобы изучать движение тела, т. е. изменение его положения в пространстве, нужно прежде всего уметь определять само это положение. Но здесь возникает некоторое затруд­нение. Каждое тело имеет определенные размеры, следовательно, разные его части, разные точки тела находятся в разных местах простран­ства. Как же определить положение всего тела? В общем слу­чае это сделать трудно. Но оказывается, во многих случаях нет необхо­димости указывать положение каждой точки движущего­ся тела.

Зачем описывать движение каждой точки санок, на которых мальчик съезжает с горы, если эти движения ничем не различаются между собой?

Движение тела, при котором все его точки движутся одина­ково, называют поступа­тельным.

Не нужно описывать движение каждой точки тела и тогда, когда размеры тела малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстояниями от него до дру­гих тел.

На­пример, океанский лайнер мал по сравнению с протяженностью его рейса, и поэтому корабль считают точкой при описании его движения в океане.

Так же поступают в астрономии при изучении движений небесных тел.

Планеты, звезды, Солнце, конечно, не малые тела. Но, например, расстояние от Земли до Солнца в среднем  составляет 149 600 000 км, а радиус Земли всего 6 400 км, что почти в 23 000 раза меньше. Поэтому можно считать Землю точ­кой, которая движется вокруг другой точки — центра Солнца.

И говоря в дальнейшем о движении тела, мы в действительности будем иметь в виду движение какой-нибудь точки этого тела. Не надо забывать при этом, что эта точка ма­териальна, т. е. она отличается от обычных тел лишь тем, что она не имеет размеров.

Материальная точка — это тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь.

Но как же определить положение тела? Положение тела или точки можно задать только относительно какого-нибудь другого тела. Такое тело, обычно, называют телом отсчета.

Тело отсчета — это тело (или группа тел), принимаемое в данном случае за неподвижное, относительно которого рассматривается движение других тел.

Тело отсчета можно выбрать совершенно произвольно. Им может служить, например, железнодорожная станция, маяк на берегу моря, или вагон поезда, в котором мы едем.

Если тело отсчета выбрано, то через какие-нибудь его точки проводят оси координат и положе­ние любой точки тела опреде­ляют ее координатами.

Например, положение автомобиля на дороге. В качестве тела отсчета выберем дерево, стоящее на обочине дороги.

Так, как автомобиль движется по прямой, то достаточно провести одну ось координат, например Ох, и положение тела на прямой будет определяется одной коорди­натой. Если тело может двигаться в пределах некоторой плоскости (например, лодка на озере), то через выбранные на теле отсчета точки, проводят две оси коорди­нат Ох и Оу.

И, что бы определить положение лодки, из любой ее точки, опускают 2 перпендикуляра на ось Х и ось У. Таким образом, положение точки на пло­скости определяют двумя координатами — х и у.

И, наконец, чтобы задать положение тела в пространстве (например, положе­ние самолета в воз­духе), нужно провести через тело отсчета три взаимно перпен­дикулярные оси координат: Оx, Оy и Oz.

Соответственно этому положение тела  в пространстве определяется тремя координа­тами: х, уи z.

Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание способа измерения вре­мени образуют систему отсчета, относительно которой и рассматривается движение тела.

Если материальная точка движется равномерно вдоль некоторой заданной линии, то его положение на этой линии в любой момент времени находится просто. Из курса фи­зики 7 класса известно, что, умножив скорость тела на время, протекшее до интере­сующего нас момента, можно получить длину пройденного пути.

Но задача решается так просто только тогда, когда известна линия, вдоль которой дви­жется тело, или, как говорят, известна траектория движения тела. Путь — это скалярная физическая величина определяемая длиной траектории, описанной телом за некоторый промежуток времени.

В тех случаях, когда траектория движе­ния не известна, определить положение те­ла, т. е. его координаты, в конце пути нель­зя, даже если известны начальное положе­ние тела и длина пройденного им пути.

Допустим, известно, что некоторое тело начинает двигаться из точки О и за 1 час проходит 20 километров.

Для ответа на вопрос, где будет находиться тело спустя 1 час после его выхода из точки О, не хватает информации о его движении. Тело могло, например, двигаться прямолинейно в северном направлении и оказаться в точке А, находящейся на расстоянии 20 км.

А могло также, дойдя до точки В, находящейся на расстоянии 10 км от точки О, повернуть на юг и вернуться в точку О. При этом пройденный путь также окажется равным 20 км.

При заданном значении пути, тело могло оказаться и в точке C,  и в точке D. И вообще, в любой точке в радиусе 20 км.

Чтобы избежать такой неопределенности, для нахождения положения тела в пространстве в заданный момент времени, была введена физическая величина, называемая перемещением.

Перемещение тела — это направленный отрезок пря­мой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Обратите внимание на то, что перемещение — величина векторная. Перемещение обозначается той же буквой, что и путь, только со стрелкой над ней. Как и путь, в системе СИ перемещение измеряется в метрах.

Основные выводы:

– Механическое движение — это изменение положения тел (или частей тела) в пространстве относительного других тел с течением времени.

– Траектория — это линия, которую описывает тело вследствие своего движения.

– Путь — это скалярная физическая величина определяемая длиной траектории, описанной телом за некоторый промежуток времени.

– Перемещением тела называют направленный отрезок пря­мой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.

– Материальная точка — это тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь.

– Движение любого тела рассматривается относительно какой-либо системы отсчета. Система отсчета — это система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание способа измерения вре­мени.

Чем отличается путь 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.

	Путь	Перемещение
Определение	Длина траектории, описываемой телом за определённое время	Вектор, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением
Обозначение	l [ м ]	S [м ]
Характер физических величин	Скалярная, т.е. определяется только числовым значением	Векторная, т.е. определяется числовым значением (модулем) и направлением
Необходимость введения	Зная начальное положение тела и путь l, пройденный за промежуток времени t, нельзя определить положение тела в заданный момент времени t	Зная начальное положение тела и S за промежуток времени t, однозначно определяется положение тела в заданный момент времени t
	l = S в случае прямолинейного движения без возвратов

Чтобы получить полное описание движения , нужно знать, в какой момент точка занимала то или иное положение на траектории. Описать движение   можно:

-с помощью таблиц;

-графически;

-аналитически.

Положение материальной точки в пространстве и в произвольный момент времени можно определить, если ввести систему отсчета.

Система отсчета- совокупность тела отсчета, связанная с ним системой координат и часов.

-Какие системы координат вы знаете, приведите примеры? (одномерные , двухмерные, трехмерные).

1.                   Одномерные (движение автомобиля по прямой линии)

2.                   Двухмерные (движение шахматной фигуры в плоскости)

3.                   Трехмерные (полет мухи в пространстве)

Для описания движения тела нужно указать, как меняется положение точек с течением времени. При движении тела каждая его точка описывает некоторую линию- траекторию движения. (рукопись- это траектория пера).

Рассмотрим движение материальной точки М с координатами (х,у,z) в момент времени t.

Совокупность координат х(t),  y(t), z(t) в момент времени tопределяет закон движения материальной точки в координатной форме, тогда положение математической точки можно задать вектором r.

                Радиус-вектор – вектор, соединяющий начало отсчета с положением точки в произвольный момент времени. (Радиус-вектор – это направленный отрезок, проведенный из начала координат в данную точку).

Закон (или уравнение) движения в векторной форме- зависимость радиуса- вектора от времени r(t)                                             

r = r  (t)

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:

(1.2)

либо зависимость от времени радиус-вектора этой точки

(1.3)

Три скалярных уравнения (1.2) или эквивалентное им одно векторное уравнение (1.3) называются кинематическими уравнениями движения материальной точки.

Задания на закрепление изученного:

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. Решение:. а) двухмерная;                      б) трёхмерная;                      в) одномерная;                      г) двухмерная.

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. Решение: а) двухмерную;                      б) одномерную;                      в) трёхмерную;                      г) одномерную.

.

В. 1 1. В каких случаях человека можно считать материальной точкой: человек прыгает в высоту через перекладину человек путешествует человек изготавливает деталь? 2. Длина беговой круговой дорожки на стадионе 400 м. Определите путь и значение перемещения спортсмена, после того, как он пробежал дистанцию 800 м.	В. 2 1. В каких случаях человека можно считать материальной точкой: человек кувыркается человек ест яблоко человек перемещается из одного города в другой 2. Мяч упал с высоты 10 м и отскочил от пола на высоту 2 м. определите путь, пройденный мячом и величину его перемещения.
В. 3 1. В каких случаях поезд можно считать материальной точкой: поезд  ремонтируют в депо поезд  движется из Москвы во Владивосток осуществляется посадка пассажиров 2. Автомобиль проехал на восток 400 м, затем на запад 300 м. Определите путь и перемещение автомобиля.	В. 4 1. В каких случаях автомобиль можно считать материальной точкой: автомобиль движется  из Мурманска в Ленинград производится ремонт его двигателя автомобиль участвует в ралли 2. Лыжник пробежал 5 км, вернувшись в точку старта. Определите путь и перемещение спортсмена.

VI.Домашнее задание. (1 мин)

Учебник физики п.3-8, вопросы

VII. Итог урока. (2мин)

1.              Какие понятия мы сегодня рассмотрели?

2.              Какие вы систем координат вы знаете?

3.              Что такое траектория?

4.              Что такое путь? В чем отличие пути от перемещения?

1.              Стратонавты рассказывают, что если не обращать внимания на показания приборов, то невозможно определить, поднимается или опускается и движется ли вообще стратостат. Чем это объясняется? (отсутствием системы отсчета).

VIII. Рефлексия ( 2 мин)

Суждения	Да	Нет	Не знаю
На уроке я: 1)       всё  знал 2)       узнал много нового; 3)       показал свои знания; 4)       с интересом общался с преподавателем и ребятами.
На уроке я чувствовал себя: 1)       свободно; 2)       скованно; 3)       уютно.
На уроке мне понравилось: 1)       работа с  карточками 2)       решение познавательных  задач и ответы на вопросы; 3)       наглядность; 4)       другое (указать).