Поурочный план по теме: Механика

Урок 1                    Дата______

Механика. Механическое движение

Цели урока:

Объяснить необходимость изучения механики. Показать возможности ее практического применения. Сформировать у учащихся представление о мате­риальной точке.

Ход урока

I.       Вступление

Во вступительной части учитель рассказывает, что будут изучать учащие­ся в этом учебном году, какие задания их ждут. Так же необходимо напомнить технику безопасности на уроках физики и во время проведения лаборатор­ных работ.

Далее необходимо вспомнить, что такое физика.

Физика - это наука, занимающаяся изучением самых общих свойств окружающего нас материального мира.

Физика - наука экспериментальная, ее цели, во-первых, отыскать наибо­лее общие законы природы, во-вторых, объяснить конкретные процессы дей­ствием этих общих (фундаментальных) законов. В то же время физика и ко­личественная наука. Все основные законы физики формируются на матема­тическом языке. И этот язык надо знать, а он не прост.

Основные разделы физики:

♦Механика

♦Термодинамика

♦Электродинамика

II.      Новый материал

Механика, к изучению основ которой мы приступаем, - это наука о движе­нии и взаимодействии макроскопических (от греческого слова makros - боль­шой, длинный) тел. Название «механика» происходит от греческого слова mechanike, что означает наука о машинах, искусство постройки машин. Пер­вые простейшие машины (рычаг, клин, колесо, наклонная плоскость и т.д.), которые теперь называют простыми механизмами, появились в древности. Первое орудие человека - палка - это рычаг. Каменный топор - сочетание рычага и клина. Колесо появилось в бронзовом веке, позже стали применять наклонную плоскость.

Уже в V в. до н. э. в афинской армии применялись стенобитные машины -тараны, метательные приспособления - баллисты и катапульты. Строитель­ство плотин, мостов, пирамид, а также ремесленное производство, с одной стороны, способствовали накоплению знанию о механических явлениях, а с другой стороны, - требовали от них новых знаний. В ответ на запросы прак­тики в новых знаниях и возникла наука механика.

Первые дошедшие до нас сочинения по механике, в которых описаны про­стейшие машины, принадлежат ученым Древней Греции. К ним относится сочинение «Физика» Аристотеля (IV в. до н.э.), в котором впервые введен в науку термин «механика». В III в. до н.э. древнегреческий ученый Архимед впервые применил математику для анализа и описания механических явле­ний. Архимед сформулироьал закон равновесия рычага и закон плавания тел. С этого времени начинается развитие механики как науки.

Новый этап связан с работой Г. Галилея, сформулирован закон инерции, установил законы падения тел и колебаний маятника. Английский физик И. Ньютон, опираясь на работы Галилея и его современников, а так же на результаты своих собственных исследований, создал цельное учение о меха­ническом движении и взаимодействии тел, которое получило название клас­сической механики. Классическая механика состоит из трех частей: кинема­тика, динамика, статика.

Слово кинематика происходит от греческого слова kinematos - движение. Кинематика изучает, как движется тело, но не изучает, почему тело движется так, а не иначе. Основными задачами кинематики являются:

а) Описание с помощью математических формул, графиков или
таблиц совершаемых телом движений.

б) Определение кинематических величин, характеризующих это
движение.

Для описания движения в кинематике вводятся специальные понятия (мате­риальная точка, система отсчета, траектория) и величины (путь, перемещение, скорость, ускорение), которые важны не только в кинематике, но и в других разделах физики.

Первое, что бросается в глаза при наблюдении окружающего мира, - это его изменчивость.

—Какие изменения вы замечаете? (Ночь меняет день, вода при охлажде­нии замерзает, падают капли, лает собака, едет автомобиль, двига­ются литься деревьев в ветреную погоду.)

—Поведем итог: наиболее частые ответы связаны с изменением положе­ния тел относительно друг друга.

Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени называются механическим движением.

Однако одно и то же тело одновременно может и двигаться и не двигаться, если наблюдать его с различных точек зрения.

Пример 1. В купе вагона на столике лежит яблоко. Пассажир видит, что расстояние до яблока с течением времени сохраняется. Яблоко не совершает механического движения. Но с точки зрения провожающего, яблоко движет­ся, т.к. расстояние от яблока до перрона с течением времени растет.

Пример 2. Вы находитесь в классе в покое (сидя за партой) относительно Земли, но движетесь вместе с Землей вокруг Солнца.

Из этих примеров следует: нет, и не может быть абсолютно неподвижных тел.

Даже самое простое движение тела оказывается сложным для изучения. Для того чтобы облегчить исследования, вводят ряд упрощений. Если мы рассматриваем движение автомобиля, длина которого 5 м, прошедшего 100 км, то пройденное им расстояние в 200000 раз больше его собственной длины. Очевидно, что автомобиль можно рассмотреть как точку. В этом случае пользуются термином материальная точка. Но если мы будем исследовать силу сопротивления воздуха, действующего на движущийся автомобиль, счи­тать его материальной точкой нельзя, т.к. сила сопротивления зависит от раз­меров автомобиля. Материальная точка-это абстрактное понятие, введенное для упрощения изучения многих физических явлений.

Материальной точкой называют тело, размерами и формой кото­рого в рассматриваемом случае можно пренебречь.

- Как же определить положение тела (материальной точки)?

В одном древнем документе, относящемуся к началу нашей эры, сказано: «Стань у восточной стены крайнего дома лицом на север, и, пройдя 120 ша­гов, повернись лицом на восток. Затем, пройдя 200 шагов, вырой яму в 10 локтей и найдешь 100 золотых монет».

- Если бы этот документ попал в Ваши руки, смогли бы найти клад? (Укаж­дого человека разные шаги и локти. Неуказан населенный пункт. Мест­ность сильно изменилась. Нет дома, от которого нужно считать.)

Итак, необходимо тело отсчета. Если через него провести оси коорди­нат, то положение тела в пространстве можно задать его координатами. Но при движении тела его положение меняется с течением времени. Значит, ну­жен прибор для измерения времени (часы), связанные с телом отсчета.

Все вместе: а) тело отсчета, б) система координат, в) прибор для определе­ния времени, - образуют систему отсчета.

Система отсчета может быть: а) одномерной, когда положение тела опре­деляется одной координатой (рис. 1); б) двухмерной, если положение тела определяется двумя координатами (рис. 2); в) трехмерной, т.е. положение тела определяется тремя координатами (рис. 3).

Ум

X

♦

о

Рис. 1

о

Рис.2

Y

Ш. Упражнения и вопросы для повторения

- В каких из перечисленных случаев можно считать тела материальными точками, а в каких - нельзя?

1.  На станке изготавливают спортивный диск. (Не материальная точка.)

2.  Тот же диск после броска спортсмена летит на расстояние 55 м. (Материальная точка.)

3.  Конькобежец проходит дистанцию соревнования. (Материаль­ная точка, но не всегда: не надо забывать про фотофиниш.)

4.  Фигурист выполняет упражнения произвольной программы. (Не материальная точка.)

5.  За движением космического корабля следят из Центра управле­ния полетов на Земле. (Материальная точка.)

6.  За тем же кораблем наблюдает космонавт, осуществляющий с ним стыковку. (Нематериальная точка.)

7.  Земля вращается вокруг своей оси. (Нематериальная точка.)

8.  Земля движется по круговой орбите вокруг Солнца. (Матери­альная точка.)

Домашнее задание

1.Выучить материал § 1, записи в тетради;

2.Упражнение 1 (учебник, стр. 9);

3.Материал для повторения математики:

а)   Из формулы v = at выразите а через v и t; t через а и v.

б)   Из формулы v = v₀ + at выразите v₀, a,