1 из 157
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
Физика. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ НАУЧНОГО ВЗГЛЯДА НА МИР
Урок. 1
10 класс
2 слайд
Преобразование мира
«Физика» является по происхождению греческим словом со значением «природа», но надо понимать, что физика изучает неживую природу.
Физика – это наука, изучающая наиболее общие свойства тел и явлений неживой природы.
Физика – это наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира.
3 слайд
Физика служит фундаментом техники. Строительная техника, гидротехника, теплотехника, электротехника и энергетика, радиотехника, светотехника и другие выросли на основе физики. Благодаря сознательному использованию законов физики техника из области случайных находок вышла на широкую дорогу целенаправленного развития.
В настоящее время физика глубокими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. Она многое объясняет в этих науках, предоставляет им современные методы исследования: радиотелескопы, электронные микроскопы, лазеры, рентгеновские установки и т. д.
4 слайд
Велико значение физики как одного из главных факторов, определяющих культурный уровень человека. Этот уровень, можно измерить числом фактов, которые человек способен видеть в кубическом метре Вселенной. С наибольшим числом фактов, относящихся к природе мира, в котором мы живём, знакомит нас именно физика.
Стимулом естествознания XVII в. стал призыв к экспериментальному изучению природы со стороны английского философа Фрэнсиса Бэкона (1568—1626). Ф. Бэкон понял важное обстоятельство: законы природы могут дать неизмеримо больше, чем заключено в том опытном материале, на основе которого они получены. Именно благодаря этому возможна наука.
5 слайд
Около 350 лет назад были окончательно выработаны основы наиболее подходящего физического метода исследования.
Он состоит в следующем: опираясь на опыт, отыскивают количественно (математически) формулируемые законы природы. Открытые законы проверяются практикой.
6 слайд
Способы изучения физических явлений
Методы изучения физических явлений:
1. наблюдение;
2. эксперимент;
3. моделирование.
7 слайд
Наблюдение – самый старый способ изучения.
До средних веков учёные всего мира изучали физические явления в основном при помощи наблюдений. Считается, что первым человеком, который проявил себя в наблюдении, был Аристотель, древнегреческий философ и учёный.
Примерно в Средние века начинает развиваться второй способ исследования физики – эксперимент. Одним из самых известных экспериментаторов того времени является Галилео Галилей, итальянский физик, астроном и философ.
Физический эксперимент – воспроизведение природных или создание новых физических явлений и процессов в определённых условиях с целью исследования, испытания.
8 слайд
На основе наблюдений и физических экспериментов можно строить различные догадки, гипотезы, придумывать объяснения – модели, использовать доступную математику и компьютерное моделирование для описания изучаемых явлений.
Моделирование в физике является основой понимания сути явлений и процессов окружающего мира. Если модель построена правильно, то она позволяет предусмотреть и результаты других экспериментов и наблюдений – даже таких, которые еще никто и никогда не проводил.
9 слайд
Физическая величина – количественная характеристика физического свойства объекта или явления.
Сравнивая различные физические тела или явления, можно заметить, что они всегда имеют некоторые отличия: тела могут быть выше или ниже, легкими или тяжелыми. Явления могут протекать быстрее или медленнее. Для того, чтобы понять и описать происходящие события, ученые вводят целый ряд физ.величин (скорость, сила, давление и т.д.)
Указанные различия тел и явлений описывают такие физические величины, как высота, вес, объем, время.
10 слайд
Чтобы из наблюдений над явлениями сделать общие выводы, найти причины явлений, надо установить количественные зависимости между различными величинами. Если такая зависимость найдена, то мы говорим, что открыт физический закон.
Установление зависимостей между физическими величинами избавляет нас от необходимости делать в каждом отдельном случае опыт. С помощью несложных вычислений можно найти ответ на любой интересующий нас вопрос в данной области явлений.
11 слайд
Изучая экспериментально количественные связи между отдельными величинами, можно выявить некоторые частные закономерности. На их основе создают теорию явлений, которая объединяет в одно целое отдельные законы.
Физическая теория, находится в таком же отношении к отдельным законам, в каком законы относятся к отдельным явлениям. Она призвана объяснить частные закономерности с общей точки зрения. Основные физические теории не могут быть построены чисто логически. Фундаментальные связи могут быть установлены только на основе эксперимента.
Однако теория — это не простое объединение нескольких опытных закономерностей. Она является результатом творческой работы, размышления и воображения. Данные опытов неизбежно разрозненны. Многие важные детали могут быть упущены. Создавая теорию, учёный должен воссоздать цельную картину явлений.
12 слайд
МЕХАНИКА
Урок 2.
13 слайд
Уже несколько лет вы изучали физику и многое, надо надеяться, поняли в строении окружающего мира. Вы познакомились со строением вещества, механикой, тепловыми и электромагнитными явлениями, строением атома. Можно было бы ожидать, что в старших классах вас познакомят с чем-то совершенно новым. Но это не так!
Лишь волновая оптика, теория относительности и ядерная физика появятся впервые, а в основном вы будете изучать ту же механику, ту же молекулярную физику, электродинамику и т. д. Точно так же происходит обучение физике во всех странах мира. Те из вас, кто будет учиться дальше в вузах, опять начнут изучать физику с самого начала, с механики, уже по третьему разу.
14 слайд
ФИЗИКА — ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА
Физика занимается изучением явлений, протекающих в природе.
Её цель:
во-первых, отыскать наиболее общие законы природы;
во-вторых, объяснить конкретные процессы действием этих общих (фундаментальных) законов. Наиболее глубоко происходящие процессы можно объяснить на основе определённых представлений о строении различных веществ. Выявление строения вещества также составляет задачу физики.
Все основные законы физики формулируются на математическом языке.
15 слайд
Общих законов природы или фундаментальных физических теорий сравнительно немного, но они охватывают огромную совокупность явлений.
К числу таких фундаментальных теорий относятся:
классическая механика Ньютона,
термодинамика,
статистическая механика,
электродинамика,
квантовая механика и немногие другие.
16 слайд
ЧТО ТАКОЕ МЕХАНИКА?
Первое, что бросается в глаза при наблюдении окружающего нас мира, — это его изменчивость. Мир не является застывшим, статичным. Изменения в нём весьма разнообразны. Но если спросить вас, какие изменения вы замечаете чаще всего, то ответ, пожалуй, будет однозначным: меняется положение предметов (или тел, как говорят физики) относительно земли и относительно друг друга с течением времени. Бежит ли собака или мчится автомобиль — с ними происходит один и тот же процесс: их положение относительно земли меняется с течением времени. Они перемещаются. То же самое происходит с листьями деревьев в ветреную погоду, с падающими каплями дождя, с плывущими в небе облаками.
17 слайд
Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени называется механическим движением.
Любые изменения в природе подчиняются определённым законам. Движение тел описывается законами механики.
Механика — наука об общих законах движения тел.
18 слайд
КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА НЬЮТОНА И ГРАНИЦЫ ЕЁ ПРИМЕНИМОСТИ
Законы механики были сформулированы великим английским учёным Исааком Ньютоном. На могильной плите в Вестминстерском аббатстве в Лондоне высечены знаменательные слова:
Здесь покоится Сэр Исаак Ньютон,
Который почти божественной силой своего ума Впервые объяснил
С помощью своего математического метода
Движения и формы планет,
Пути комет, приливы и отливы океана.
Он первый исследовал разнообразие световых лучей
И проистекающие отсюда особенности цветов,
Которых до того времени никто даже не подозревал.
Прилежный, проницательный и верный истолкователь
Природы, древностей и священного писания.
Он прославил в своём учении всемогущего Творца.
Требуемую Евангелием простоту он доказал своей жизнью.
Пусть смертные радуются, что в их среде
Жило такое украшение человеческого рода.
Родился 25 декабря 1642 г. Умер 20 марта 1727 г.
19 слайд
На протяжении многих лет учёные были уверены, что единственными основными (фундаментальными) законами природы являются законы механики Ньютона. Всё богатство и многообразие мира считали результатом различий в движении первичных частиц, слагающих все тела Вселенной. Однако простая механическая картина мира оказалась несостоятельной.
При исследовании электромагнитных явлений было доказано, что они не подчиняются законам Ньютона. Другой великий английский физик Джеймс Максвелл открыл новый тип фундаментальных законов. Это законы поведения электромагнитного поля, несводимые к законам Ньютона.
20 слайд
Законы Ньютона хорошо описывают движение больших тел, если их скорость мала по сравнению со скоростью света в вакууме.
Механика, основанная на законах Ньютона, называется классической механикой.
Для микроскопических частиц справедливы, законы квантовой механики.
При движениях со скоростями, близкими к скорости света, тела обнаруживают свойства, о существовании которых Ньютон не подозревал.
21 слайд
Окружающие нас тела достаточно велики и движутся сравнительно медленно. Поэтому их движение подчиняется законам Ньютона. Таким образом, область применения классической механики очень обширна. И в этой области человечество всегда будет пользоваться для описания движения тел законами Ньютона.
Вывод:
22 слайд
Кинематика. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КИНЕМАТИКИ.
Урок. 3
23 слайд
Механическое движение
Одна из основных частей механики: кинематика, рассматривает движение тел без выяснения причин этого движения. Кинематика отвечает на вопрос: как движется тело?
Другой важной частью механики является динамика, которая рассматривает действие одних тел на другие как причину движения. Динамика отвечает на вопрос: почему тело движется именно так, а не иначе?
24 слайд
Механическим движением называется изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени.
Кинематика – это раздел механики, изучающий способы описания движений и связь между величинами, характеризующими эти движения.
25 слайд
Основные понятия и задачи кинематики:
- выбирать систему отсчета для изучения движения тела;
- упрощать задачи, мысленно заменяя тело материальной точкой;
- определять траекторию движения, находить путь;
- различать виды движений.
26 слайд
Подлинное развитие науки о механическом движении в современном смысле слова началось с трудов великого итальянского физика Галилео Галилея. Галилей первым понял, что для открытия законов движения нужно сначала научиться описывать движение количественно (математически). Нельзя ограничиваться простым наблюдением за движущимися телами; нужно ставить опыты для того, чтобы выяснить, по каким именно правилам происходит движение.
Изучение движения начинаем с его описания. Простейшее движение — это движение точки по прямой.
27 слайд
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ. КООРДИНАТЫ. СИСТЕМА ОТСЧЁТА
Координаты
Выберем точку начала отсчёта расстояний и обозначим её буквой О
Расстояние ОА от начала отсчёта до движущейся точки обозначим буквой r.
Положение тела можно охарактеризовать одной координатой — числом, принимающим как положительные, так и отрицательные значения.
28 слайд
Точки А, находящиеся на одинаковых расстояниях r от начала координат, имеют координаты х1 = r и х2 = –r. Расстояние точки от начала координат равно модулю её координаты: r = |х|. Если за начало отсчёта принять километровый столб( рис),
то при выбранном положительном направлении оси Х координата автомобиля будет положительной, а координата дерева — отрицательной.
29 слайд
Если бы точка А покоилась, то задача по определению её положения решалась просто: надо измерить координату точки А. Ведь координата покоящегося тела не меняется со временем. Другое дело, когда точка А движется. Теперь её координата х в разные моменты времени различна, т. е. зависит от времени.
Найти эту зависимость — значит ответить на вопрос, каковы координаты точки в любые моменты времени.
30 слайд
2. Система отсчёта
Тело, относительно которого рассматривается движение, называется телом отсчёта.
Во всех случаях можно говорить лишь о движении одного тела относительно другого (например, о движении автомобиля относительно земли).
31 слайд
Система отсчета
Совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и часов называют системой отсчета.
Тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь, называют материальной точкой.
Для описания прямолинейного движения нужно выбрать систему отсчёта: тело отсчёта, координатную ось и часы.
32 слайд
3. РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ. ТРАЕКТОРИЯ.
Описание с помощью таблиц:
Будем определять положения автомобиля на шоссе через равные интервалы времени, например через каждую минуту. За начальный момент времени можно принять показания часов, когда мы определяем положение тела в первый раз. Выбор начала отсчёта времени произволен. Если отсчёт времени производится с помощью секундомера, то целесообразно включить его в момент начала движения тела (t0 = 0).
Таким способом можно описать движение сколь угодно детально, выбрав очень малые интервалы времени.
33 слайд
Графический способ:
Будем откладывать вдоль горизонтальной оси моменты времени, а вдоль вертикальной — соответствующие значения координат. Соединив точки, каждая из которых соответствует координате в определённый момент времени, получим график изменения координаты со временем. Из него видно, что расстояние от начала отсчёта до автомобиля сначала увеличивается медленно, затем быстрее, а потом опять медленнее (торможение машины). Далее на протяжении нескольких минут расстояние остаётся неизменным и затем снова начинает расти. Конец графика представляет собой отрезок прямой.
График показывает, как меняется координата автомобиля с течением времени. Получается, как видите, довольно сложная кривая. Но это не означает, что само тело движется вдоль этой кривой. Движение-то является прямолинейным!
Линия, вдоль которой происходит движение точки, называется траекторией. В рассмотренном случае траектория движения точки — прямая линия.
34 слайд
Координата как функция времени (аналитический способ)
В каждый момент времени t координата х имеет определённое значение. С течением времени происходит изменение координаты. Говоря математическим языком, это означает, что координата является функцией времени:
х = f(t), или х = х(t).
Зависимость координаты от времени даёт полное кинематическое описание движения точки вдоль оси X. В дальнейшем мы увидим, как законы механики позволяют найти вид этой функции, и познакомимся с тем, что нужно для этого знать.
35 слайд
Координатный способ
Кинематическое уравнение движения точки, в координатной форме
Движение на плоскости описывается двумя координатами х и у, зависящими от времени.
36 слайд
Векторный способ
Закон движения точки записанный в векторной форме
Радиус-вектор — это направленный отрезок, проведённый из начала координат в данную точку.
37 слайд
Проекция вектора
Проекцией вектора на какую-либо ось называется длина отрезка А1В1 между проекциями начала и конца вектора на эту ось, взятая со знаком «+» или «—».
ах = ± |А1В1|.
Отрицательная проекция
Положительная проекция
38 слайд
Перемещением тела (материальной точки) называют вектор, проведённый из начального положения тела в его положение в данный момент времени (конечное). Длину направленного отрезка S называют модулем перемещения.
Следовательно, если найти зависимости координат от времени, то есть законы X(t),Y(t),Z(t) , то можно решить главную задачу механики – определить положение тела (координату) в любой момент времени.
Зная координаты и путь, не всегда можно определить местоположение тела через некоторое время. Для этого необходимо знать длину и направление отрезка, соединяющего начальное положение тела с последующим. Такой направленный отрезок называют перемещением
39 слайд
Если траектория тела – это прямая линия, то движение называется прямолинейным, Если кривая - криволинейным.
Путь – это величина, определяющая траекторию, вдоль которой двигалось тело. Путь, пройденный телом за некоторое время, – это длина участка траектории.
40 слайд
РАВНОМЕРНОЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ. СКОРОСТЬ.
Урок.4
41 слайд
Самое простое движение — это равномерное движение по прямой. Для этого движения проще всего определить, что такое скорость.
Движение называется равномерным прямолинейным, если траектория есть прямая линия и точка за любые равные промежутки времени проходит равные расстояния.
Чем больше скорость, тем большее расстояние проходит тело за данный интервал времени.
Скорость показывает, как быстро движется тело, т. е. как быстро с течением времени меняется его положение в пространстве по отношению к другим телам.
42 слайд
Уравнение движения
Скорость- величина, характеризующая движение точки
Скоростью равномерного прямолинейного движения точки называется векторная величина, равная отношению перемещения точки к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло.
Модуль перемещения |Δ 𝑟 | есть расстояние, пройденное точкой за время Δt. А так как точка движется равномерно, то модуль отношения, а значит, и модуль скорости V есть величина, численно равная пути, пройденному точкой за единицу времени.
43 слайд
Уравнение равномерного прямолинейного движения точки.
Δt = t — t0
В векторной форме
и
В координатной форме
и
Пройденный путь
Скорость равномерного прямолинейного движения постоянна:
vx = const.
При равномерном прямолинейном движении точки её координата является линейной функцией времени.
44 слайд
Графическое представление равномерного прямолинейного движения.
График зависимости проекции скорости от времени (рис. 1). Это прямая, параллельная оси времени. Площадь прямоугольника ОАВС, заштрихованная на рисунке, равна изменению координаты точки за время t. Ведь сторона ОА есть υx, а сторона ОС — время движения t, поэтому Δx = υxt.
На (рис.2) приведены примеры графиков зависимости координаты от времени для трёх различных случаев равномерного прямолинейного движения. Прямая 1 соответствует случаю х0 = 0, υx1 > 0; прямая 2 — случаю х0 < 0, υx2 > 0, а прямая 3 — случаю х0 > 0, υx3< 0. Угол наклона α2 прямой 2 больше, чем угол наклона α1 прямой 1. За один и тот же промежуток времени t1 точка, движущаяся со скоростью υx2, проходит большее расстояние, чем при движении её со скоростью υx1. Следовательно, скорость υx2 больше, чем скорость υx1. Проекция скорости определяет угол наклона прямой к оси t. Очевидно, проекция скорости υx численно равна тангенсу угла α. В случае 3 α3 < 0, движение происходит в сторону, противоположную оси ОХ.
На (рис 3) представлены зависимости проекций скоростей от времени для случаев 1, 2 и 3.
Все графики равномерного прямолинейного движения представляют собой прямые линии. Для их построения достаточно указать значения х(t) или s(t) для двух моментов времени.
45 слайд
Задачи
A1. На рисунке представлен график движения точки. Определите значение её координаты и скорости движения в момент времени 5 с.
1) 2 м; 1,6 м/с 3) 10 м; 1,6 м/с
2) 10 м; 2 м/с 4) 2 м; 2 м/с
A2.На рисунке представлен график движения автобуса из пункта А в пункт В и обратно. Пункт А находится в точке х = 0, а пункт В — в точке х = 30 км. Чему равна скорость автобуса на пути из А в В и из В в А?
1) 40 км/ч, 30 км/ч 3) 60 км/ч, 40 км/ч
2) 50 км/ч, 40 км/ч 4) 75 км/ч, 50 км/ч
A3.На рисунке представлен график зависимости пути s велосипедиста от времени t. В каком интервале времени велосипедист не двигался?
1) от 0 с до 1 с 3) от 3 с до 5 с
2) от 1 с до 3 с 4) от 5 с и далее
46 слайд
Неравномерное движение. Средняя и мгновенная скорость
Урок.5
47 слайд
Неравномерное движение
колебание груза на пружинном маятнике
скатывание тела по наклонной плоскости
свободное падение
Неравномерным называется движение, при котором тело за равные промежутки времени проходит неравные пути.
Характеристиками неравномерного движения являются средняя и мгновенная скорости
48 слайд
Средняя скорость
Средней скоростью называют отношение полного перемещения, которое совершило тело, ко времени, за которое совершено это перемещение.
Средняя путевая скорость – это отношение полного пути, пройденного телом, ко времени, за которое путь пройден.
Скорость, с которой должна равномерно и прямолинейно двигаться точка, чтобы попасть из начального положения в конечное за определённый промежуток времени, называется средней скоростью перемещения.
Когда мы говорим, что путь от Москвы до Санкт-Петербурга поезд прошёл со скоростью 80 км/ч, мы имеем в виду именно среднюю путевую скорость движения поезда между этими городами. Модуль средней скорости перемещения при этом будет меньше средней путевой скорости, так как .
49 слайд
Мгновенная скорость
Среднюю скорость, измеренную за бесконечно малый промежуток времени, называют мгновенной скоростью тела
Мгновенная скорость – это скорость движения тела в данный момент времени, скорость тела в данной точке траектории.
Мгновенная скорость – это векторная величина. Поэтому, кроме её нахождения (нахождения её модуля), необходимо знать, как она направлена.
Направление мгновенной скорости совпадает с направлением перемещения тела.
Если тело движется криволинейно, то мгновенная скорость направлена по касательной к точке траектории
50 слайд
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
t=30 c
51 слайд
Закон сложения перемещений и скоростей
Человек идет по палубе парохода со скоростью относительно парохода. Пароход движется поступательно со скоростью относительно берега. Найдем скорость человека относительно берега (Рис.1).
Свяжем неподвижную систему отсчета (хОу) с Землей, а подвижную (х’О’у) – с пароходом.
Из рис. Видно
где
перемещение человека относительно парохода
перемещение парохода относительно берега
перемещение человека относительно берега
Если тело одновременно участвует в нескольких движениях, то результирующее перемещение точки равно векторной сумме перемещений, совершаемых ею в каждом из движений. В этом состоит установленный экспериментально принцип независимости движений.
Разделив это уравнение на промежуток времени, за который произошли перемещения человека и парохода, получим закон сложения скоростей:
Скорость тела относительно неподвижной системы отсчета равна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной
52 слайд
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
XOY- неподвижная, связана с землей
X'O'Y‘-движется поступательно по отношению к системе XOY со ,связана с движущейся по рельсам платформой
перемещение человека относительно Земли,
перемещение человека относительно платформы,
перемещение платформы относительно Земли
53 слайд
Часто скорость тела относительно неподвижной системы координат называют абсолютной скоростью, относительно подвижной системы координат — относительной, а скорость тела отсчёта, связанного с подвижной системой, относительно неподвижной — переносной скоростью. Тогда закон сложения скоростей имеет вид:
54 слайд
Ускорение. Равноускоренное движение. Зависимость скорости от времени при равноускоренном движении.
Урок.6
55 слайд
Ускорение
Какая физическая величина характеризует изменение скорости?
Для характеристики ускоренного движения, вводят такую величину, которая называется ускорением тела.
Ускорением называется физическая величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени за который оно произошло:
– это скорость изменения скорости.
Проекция ускорения
56 слайд
Ускорение тела направлено в том же направлении, куда направлен вектор результирующей скорости.
Равноускоренным называется движение, при котором за любые равные промежутки времени скорость тела увеличивается на одинаковую величину. При равноускоренном движении ускорение тела постоянно.
Равнозамедленным называют движение, при котором скорость тела противоположно направлена его ускорению.
графики зависимости ускорения тела от времени при равноускоренном движении
проекция ускорения положительна
проекция ускорения равна нулю(прямолинейное равномерное движение)
отрицательная проекция ускорения.
57 слайд
Закон изменения скорости, записанный в векторной форме
Закон изменения скорости, записанный в проекциях на ось х
Связь угла наклона графика зависимости скорости тела от времени с ускорением тела при равноускоренном движении.
58 слайд
Уравнение движения с постоянным ускорением. Поступательное движение
Главная задача кинематики – определить положение тела в любой момент времени.
Покоящееся тело
Перемещение тела при движении с постоянной скоростью
Движение тела с постоянным ускорением
Направление ускорения
При движении с постоянным ускорением проекция скорости не остаётся постоянной, а изменяется в зависимости от времени по линейному закону.
59 слайд
Поступательное движение – это такое движение, при котором все точки тела движутся одинаково: с одинаковой скоростью, совершая одинаковое перемещение
60 слайд
Перемещение при равноускоренном движении
Площадь трапеции численно равна модулю проекции перемещения
61 слайд
𝑆 𝑥 𝑡 = 𝑉 0𝑥 𝑡+ 𝑎 𝑥 𝑡 2 /2
Закон зависимости проекции перемещения от времени при равноускоренном движении в скалярной форме
Определение координаты тела
Проекция перемещения
Уравнение движения с постоянным ускорением
Оно позволяет узнать координату движущейся материальной точки в любой момент времени. Но момент времени мы выбираем в пределах промежутка, когда работает модель: ускорение постоянное, движение прямолинейное.
62 слайд
Средняя скорость при прямолинейном движении c постоянным ускорением
Если при прямолинейном движении с постоянным ускорением направление скорости не меняется, то средний модуль скорости равен полусумме модулей начальной и конечной скоростей:
Связь между проекциями начальной и конечной скоростей, ускорения и перемещения
63 слайд
Свободное падение тел.
Ускорение свободного падения.
64 слайд
Наиболее распространённый вид движения с постоянным ускорением — свободное падение тел.
Галилей установил, что свободное падение является равноускоренным движением.
S= 𝑎 𝑡 2 2
a= 2𝑆 𝑡 2
Ускорение не зависит от массы шаров
Галилей впервые доказал, что земной шар сообщает всем телам вблизи поверхности Земли одно и то же ускорение.
65 слайд
Свободным падением называется движение тела только под влиянием притяжения к Земле.
Трубки Ньютона
Ускорение свободного падения несколько изменяется в зависимости от географической широты места на поверхности Земли.
g = 9,82 м/с2.
66 слайд
Свободное падение без начальной скорости
Пусть тело свободно падает с высоты h без начальной скорости (v0 = 0). Тогда у0 = h, v0y = 0,
vу = –v, ау = g и формула vу = v0у + ауt примет вид:
v = gt
В момент падения тела на землю у = 0 и поэтому высота падения связана со временем падения формулой:
𝜐=√2𝑔ℎ
Зависимость скорости тела от высоты падения.
67 слайд
При свободном падении все тела движутся с одним и тем же постоянным ускорением. Ускорение свободного падения направлено вертикально вниз; его модуль равен g = 9,8 м/с2.
68 слайд
1.Какие гипотезы проверял Галилей?
2.Каким образом было получено значение ускорения свободного падения на Луне?
Д/З письменно ответьте на вопросы.
69 слайд
Движение с постоянным ускорением свободного падения
Так как ускорение свободного падения с течением времени не меняется, то движение тела в данном случае, как и любое движение с постоянным ускорением, можно описать уравнениями
υ0x = υ0cosα, υ0y= υ0sinα, ax = 0 и ay = -g.
Проекции вектора на оси координат:
70 слайд
Введём обозначения: tgα = с и
Поскольку в данном случае b < 0, то ветви параболы направлены вниз.
71 слайд
Дальность полёта:
При падении тела у = 0, отсюда
L = (υ0cosα)tпол.
Движение тела, брошенного под углом к горизонту, можно рассматривать как сумму двух независимых движений — равномерного движения вдоль оси ОХ и равноускоренного движения вдоль оси OY.
72 слайд
Траектория тела, если его начальная скорость направлена горизонтально.
Любое тело, брошенное горизонтально, будет двигаться по одной из ветвей параболы, вершина которой находится в точке бросания
73 слайд
Движение с постоянным ускорением свободного падения
Это движение является суммой двух независимых движений — равномерного движения со скоростью 𝜐 0 и равноускоренного движения с ускорением g. Используя закон независимости движения, можно определить параметры траектории, а также значения кинематических характеристик движения в разные моменты времени.
74 слайд
Криволинейное движение, движение по окружности
75 слайд
76 слайд
Под равномерным движением по окружности понимают, что тело за любой одинаковый промежуток времени поворачивается на одинаковый угол
Линейная скорость тела, которое движется по окружности, не изменяется по модулю, а все время изменяется по направлению, и в любой точке траектории направлена по касательной к дуге этой окружности
77 слайд
Центростремительное ускорение
Любое криволинейное движение является ускоренным
Ускорение направленное вдоль радиуса к центру окружности, называется центростремительным.
78 слайд
Центростремительное ускорение
79 слайд
Поступательное движение твёрдого тела.
Описание движения тела считается полным лишь тогда, когда известно, как движется каждая его точка.
Тело, расстояние между любыми двумя точками которого остаётся постоянным при его движении, называется абсолютно твёрдым.
Абсолютно твёрдое тело — это одна из механических моделей, используемых при описании движения и взаимодействия тел.
Поступательным называется такое движение абсолютно твёрдого тела, при котором любой отрезок, соединяющий любые две точки тела, остаётся параллельным самому себе.
При поступательном движении остаются постоянными модуль и направление вектора АВ
80 слайд
Для описания поступательного движения абсолютно твёрдого тела достаточно описать движение какой-либо одной его точки.
Лишь при поступательном движении можно говорить о скорости и ускорении тела.
Вращательное движение вокруг неподвижной оси — ещё один частный случай движения твёрдого тела.
Вращательным движением абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси называется такое его движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью вращения, при этом плоскости, которым принадлежат эти окружности, перпендикулярны оси вращения
81 слайд
Характеристики вращательного движения
Периодом вращения (T) называется время одного полного оборота.
t – полное время вращения; N – число оборотов.
Частота вращения (ν ) – число оборотов, которое тело совершает в единицу времени.
Угловой скоростью (Ѡ) называют, отношение изменения угла, на который повернулось тело, ко времени за которое этот поворот произошел
- изменение угла;
-время за которое произошел поворот на
Путь тела будет равен длине окружности:
Угловое перемещение будет равно :
Время полного оборота равно периоду:
ν
ν
ν
ν
82 слайд
Иногда центростремительное ускорение называют нормальным ускорением. Это название связано с тем, что центростремительное ускорение направлено по нормали к скорости тела.
В процессе движения точки по окружности ускорение всё время направлено по радиусу к центру, т. е. непрерывно изменяется по направлению. Следовательно, равномерное движение точки по окружности является движением с переменным ускорением и переменной скоростью. Отметим, что модули скорости и ускорения при этом остаются постоянными.
83 слайд
ТАНГЕНЦИАЛЬНОЕ, НОРМАЛЬНОЕ И ПОЛНОЕ УСКОРЕНИЯ
Когда точка движется произвольно, то её скорость изменяется как по направлению, так и по модулю. В этом случае очень удобно полное ускорение разложить на составляющие по направлению скорости и перпендикулярно к ней.
Пусть в некоторый момент времени t точка занимает положение А (рис. а) и имеет скорость 𝜐 1 , а спустя малое время Dt точка переместилась в положение В, приобретая скорость 𝜐 2 .
84 слайд
Разложим вектор изменения скорости D𝜐 на составляющие D 𝜐 𝜏 и D 𝜐 𝑛 (рис. б).
Первая составляющая направлена по скорости 𝜐 1 , т. е. по касательной к траектории, проведённой в точке А. Она называется тангенциальной (касательной) составляющей вектора D𝜐 . Составляющая D 𝜐 𝑛 ^ 𝜐 1 .Поэтому D 𝜐 𝑛 называется нормальной составляющей приращения скорости D 𝜐 . По правилу сложения векторов
D 𝜐= D 𝜐 𝜏 +D 𝜐 𝑛
Разделим почленно это равенство на Dt и перейдём к пределу при стремлении Dt 0:
85 слайд
Каждое слагаемое этого равенства есть составляющая ускорения. Левая часть равенства является полным ускорением точки. Первое слагаемое в правой части называется тангенциальным (касательным) ускорением, второе слагаемое — нормальное ускорение.
Тангенциальное ускорение направлено по касательной к траектории, так как 𝑎 𝜏 𝜐 . При ускоренном движении точки (модуль скорости возрастает) касательное ускорение имеет то же направление, что и скорость. При замедленном движении оно направлено противоположно скорости.
86 слайд
𝒂 𝝉 -Тангенциальное ускорение характеризует быстроту изменения модуля скорости.
𝒂 𝒏 -Нормальное ускорение перпендикулярно скорости и характеризует быстроту изменения направления скорости.
Полное ускорение точки равно сумме тангенциального и нормального ускорений:
𝑎= 𝑎 𝜏 + 𝑎 𝑛
87 слайд
На (рис.а) изображён случай ускоренного движения, а на (рис. б) — замедленного движения точки.
88 слайд
Модуль нормального ускорения
Модуль нормального ускорения при движении по окружности:
Если движение происходит вдоль произвольной кривой, то под r надо понимать радиус кривизны траектории в данной точке.
Модуль тангенциального и полного ускорений
где 𝑑v — приращение модуля скорости за бесконечно малый интервал времени 𝑑t.
89 слайд
Модуль полного ускорения точки можно найти по теореме Пифагора
a =
Полное ускорение направлено по секущей в сторону вогнутости траектории.
90 слайд
Классификация движений
1. Если an = 0, то при любых значениях скорости движение точки происходит по прямой линии. Эту прямую можно рассматривать как окружность бесконечно большого радиуса (r ∞).
2. Если 𝒂 𝝉 = 0 и an = 0, но скорость отлична от нуля, то движение по прямой будет равномерным, так как не меняется модуль скорости.
3. В случае an ≠ 0 движение точки криволинейное, так как меняется направление скорости.
4. Когда an ≠ 0, 𝒂 𝝉 = 0, то при движении по кривой линии модуль скорости точки не изменяется — точка движется равномерно.
5. Если 𝒂 𝝉 = 0, an = const, то точка совершает равномерное движение по окружности.
6. Когда an ≠ 0, 𝒂 𝝉 = 0, то точка движется неравномерно по криволинейной траектории.
91 слайд
7.Если точка движется равномерно по криволинейной траектории, то можно вычислить путь, пройденный точкой, по формуле s = vt.
При произвольном движении вектор ускорения направлен внутрь траектории. Тангенциальная составляющая этого вектора характеризует изменение скорости по модулю, а нормальная составляющая — по направлению.
Вывод:
92 слайд
Динамика.
Основные понятия динамики.
10 класс
93 слайд
Основное утверждение механики
Любое движение следует рассматривать по отношению к определённой системе отсчёта.
В кинематике, т. е. при описании движения без рассмотрения причин, его вызывающих, все системы отсчёта равноправны.
В разделе механики — динамике — рассматриваются взаимодействия тел, являющиеся причиной изменения движения этих тел, т. е. изменения их скоростей.
Изменение скорости тела (а значит, ускорение) всегда вызывается воздействием на него каких-либо других тел.
94 слайд
Принцип причинности в механике.
Принцип причинности исключает влияние данного события на прошедшее событие. Данное событие может влиять только на последующие события, принцип позволяет описать реакцию тела или системы тел на внешние воздействия.
Явление, при котором тело сохраняет скорость, когда на него не действуют другие тела, называется явлением инерции.( Галилей, Ньютон)
Если действий со стороны других тел на данное тело нет, то согласно основному утверждению механики ускорение тела равно нулю, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.
95 слайд
Свободное тело, которое не взаимодействует с другими телами, движется всегда с постоянной скоростью или находится в покое.
Свободным телом называется тело, которое не взаимодействует с другими телами.
Только действие со стороны другого тела способно изменить его скорость.
Закон инерции:
Тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела.(Галилей)
Состояние покоя и состояние равномерного прямолинейного движения а=0 с точки зрения динамики не различаются.
96 слайд
Сила. Масса. Единица массы
Основное утверждение механики состоит в том, что ускорения тел определяются действиями на них других тел.
Силой в механике называют количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения или испытывают деформацию. Сила — мера взаимодействия тел, векторная величина.
1) ускорения тел вызываются силами;
2) силы, действующие на тело, обусловлены действиями на него других тел.
97 слайд
Понятие силы относится именно к двум телам, а не к одному. Всегда можно указать тело, на которое действует сила, и тело, со стороны которого она действует.
Две силы независимо от их природы считаются равными и противоположно направленными, если их одновременное действие на тело не меняет его скорости (т. е. не сообщает телу ускорение).
1 Н = 1 кг*1 м/с²
Сила, Н (Ньютон)
98 слайд
Виды сил.
Сила тяжести – сила, действующая на тело в результате гравитационного взаимодействия.
Сила упругости – сила, с которой тело сопротивляется внешней нагрузке. Ее причиной является электромагнитное взаимодействие молекул тела.
Сила Архимеда – сила, связанная с тем, что тело вытесняет некий объем жидкости или газа.
Сила реакции опоры – сила, с которой опора действует на тело, находящееся на ней.
Сила трения – сила сопротивления относительному перемещению контактирующих поверхностей тел.
Сила поверхностного натяжения – сила, возникающая на границе раздела двух сред.
Вес тела – сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес.
99 слайд
Использование динамометра основано на том, что при упругой деформации удлинение пружины прямо пропорционально приложенной к ней силе. Поэтому по длине пружины можно судить о значении силы
Динамометр состоит из пружины 1, растяжение которой и показывает нам силу, стрелки 2, скользящей по шкале 3, планки ограничителя 4, которая не дает растянуться пружине слишком сильно, и крючка 5, к которому подвешивается груз.
100 слайд
101 слайд
В механике важно лишь знать, при каких условиях возникают силы, каковы их направления и чему равны их модули, т. е. знать, как силы зависят от расстояний между телами и от скоростей их движения. А знать модули сил, определять, когда и как они действуют, можно, не вникая в природу сил, а лишь располагая способами их измерения.
102 слайд
Инертность тела
Инертность — свойство тел по разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы
Масса - количественная мера инертности, т. е. способность тела приобретать определенное ускорение под действием силы
103 слайд
Первый закон Ньютона:
Существуют такие системы отсчета, в которых тело находится в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, если на это тело не действуют другие тела или их действие взаимно скомпенсировано.
104 слайд
Из формулировки первого закона следует:
Если есть одна инерциальная система отсчёта, то любая другая движущаяся относительно неё прямолинейно и равномерно также является инерциальной.
Системы отсчёта, в которых не выполняется первый закон Ньютона, называются неинерциальными.
105 слайд
Второй закон Ньютона:
Ускорение, приобретаемое телом в результате действия на него силы F, прямо пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе тела.
Величину F/a, равную отношению модуля силы к модулю ускорения, называют массой тела.
Ньютон ввёл понятие массы как количества вещества в данном теле.
106 слайд
Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на приобретаемое в результате действия этих сил ускорение.
Равнодействующая (результирующая) – это сила, результат действия которой эквивалентен суммарному действию всех сил, приложенных к телу
Принцип суперпозиции сил
Если на тело одновременно действуют несколько сил, то, ускорение тела будет пропорционально геометрической сумме всех этих сил:
Fp = √2F
F1 = F2 = F
107 слайд
В НСО второй закон Ньютона приобретает вид:
- ускорение в неинерциальной системе отсчета
– сила инерции
– абсолютное ускорение инерциальной системы отсчета
108 слайд
Заметим, что если на тело не действуют силы или их сумма равна нулю, то относительно инерциальной системы отсчёта а= 0 и, следовательно,𝜐 = const.
m = m1 + m2 + m3 + ...
Если измерить массы m1, m2, m3, ... нескольких тел, а затем соединить все эти тела вместе и измерить массу одного объединённого тела, то…
Если разделить тело на части, то сумма масс этих частей будет равна массе тела до разделения.
Измерение массы в данном случае основано на том, что на тела действует сила притяжения к Земле. Такая масса является гравитационной массой.
109 слайд
Если у нас есть тело, массу которого мы знаем, то, измерив ускорения этого тела и тела с неизвестной массой, движущихся под действием одинаковых сил, определим неизвестную массу по формуле
Определяемая таким способом масса является инертной массой.
Массы тела, измеренные указанными двумя способами равны, т. е. гравитационная масса тела равна его инертной массе.
110 слайд
В природе существуют четыре вида взаимодействия.
1. Гравитационное (сила тяготения) – это взаимодействие между телами, которые обладают массой.
2. Электромагнитное. В состав любого атома входят заряженные частицы, такое взаимодействие – фундаментальное и мы с ним встречаемся всегда и везде. Именно электромагнитное взаимодействие ответственно за такие механические силы, как сила трения и сила упругости.
3. Сильное. Сильное взаимодействие удерживает протоны в ядре. Это взаимодействие короткодействующее, то есть действует на расстоянии порядка размера ядра.
4. Слабое. Такое взаимодействие ответственно за некоторые виды взаимодействия среди элементарных частиц, за некоторые виды β-распада и за другие процессы, происходящие внутри атома, атомного ядра.
111 слайд
Третий закон Ньютона
Тела действуют друг на друга с силами, которые имеют одинаковые модули и противоположные направления. Или Сила действия равна силе противодействия.
Сила действия и сила противодействия – это всегда силы одной природы
112 слайд
Основные сведения о законах Ньютона
Первый закон Ньютона утверждает: если на тело не действует посторонние тела, то оно находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения относительно инерциальных систем отсчёта. Из него следует, что причиной изменения скорости тела является сила.
Второй закон Ньютона объясняет, как движется тело под действием силы. Он устанавливает количественное отношение между ускорением и силой.
В первом и во втором законах Ньютона рассматривается только одно тело.
В третьем законе рассматривается взаимодействие двух тел с силами, одинаковыми по модулю и противоположными по направлению. Эти силы называют силами взаимодействия. Они направлены вдоль одной прямой и приложены к разным телам.
113 слайд
Основной экспериментальный закон динамики
Закон, который описывает соотношение масс тел и ускорений, приобретённых в результате взаимодействия, называется основным экспериментальным законом динамики.
114 слайд
Некоторые особенности взаимодействия тел. Принцип относительности Галилея
1. Все силы в природе всегда возникают парами. Если появилась одна сила, то обязательно появится противоположно направленная ей вторая сила, действующая со стороны первого тела на второе. Обе эти силы одной природы.
2. Каждая из сил взаимодействия приложена к разным телам, следовательно, силы взаимодействия между телами не могут компенсировать друг друга.
3. Ускорения тел в разных инерциальных системах отсчёта одинаковы. Меняются перемещения, скорости, но ускорения – нет. Масса тел тоже не зависит от выбора системы отсчёта, а значит, и сила не будет зависеть от этого. То есть в инерциальных системах отсчёта все законы механического движения одинаковы – это и есть принцип относительности Галилея.
115 слайд
Инвариантность – это неизменность физической величины или закона при определённых преобразованиях или изменениях условий.
Сила, с которой мяч ударяется о землю, не зависит от того, кто наблюдал этот удар: человек, стоящий рядом, или пассажир равномерно движущегося автобуса, масса космонавта одинакова на Земле и на Луне
Инвариантными при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой являются ускорение, масса и сила. Также инвариантными будут законы Ньютона, о чём говорит принцип относительности Галилея.
Величины, изменяющиеся при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой, являются относительными (неинвариантными). Кинематические величины, такие, как скорость, перемещение, траектория движения — примеры относительных величин.
116 слайд
Силы в природе
Гравитационные силы, или силы всемирного тяготения, действуют между всеми телами, имеющими массу, — все тела притягиваются друг к другу.
Электромагнитные силы действуют между частицами, имеющими электрические заряды.
Ядерные(сильные) силы действуют между частицами в атомных ядрах и определяют свойства ядер.
Слабые силы взаимодействия вызывают взаимные превращения элементарных частиц, определяют радиоактивный распад ядер, реакции термоядерного синтеза.
117 слайд
ПРОЯВЛЕНИЯ ЗАКОНА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
Одним из проявлений силы всемирного тяготения является сила тяжести. Так принято называть силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности. Так как масса планеты велика, то и сила притяжения к ней существенно превышает силу взаимного гравитационного притяжения любых двух тел.
118 слайд
Сила тяжести и сила всемирного тяготения
Силу, с которой Земля действует на тело, называют силой тяжести.
Ускорение зависит от силы, действующей на тело, и его массы.
Ускорение свободного падения не зависит от массы, то ясно, что сила тяжести должна быть пропорциональна массе.
Отношение масс двух тел равно отношению сил тяжести, действующих на тела.
Массы тел одинаковы, если одинаковы действующие на них силы тяжести.
119 слайд
F = mg
Приложена к центру тела, направлена к центру Земли, убывает при удалении от Земли.
g = 9,8м/с²
120 слайд
Движение тела под действием силы тяжести называется свободным падением.
Так как гравитационная сила пропорциональна массе, то все тела вблизи Земли падают с одинаковым ускорением
ДВИЖЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ силы тяжести
121 слайд
Закон всемирного тяготения
Сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной.
Н • м2/кг2 = м3/(кг • с2)
G = 6,67 • 10-11 Н • м2/кг2.
Гравитационная постоянная численно равна силе притяжения между двумя материальными точками массой 1 кг каждая, если расстояние между ними равно 1 м.
при массах m1 = m2 = 1 кг и расстоянии r = 1 м получаем G = F (численно)
122 слайд
Сила тяжести на других планетах
Сила тяжести возникает в результате взаимодействия тела с Землёй при учёте суточного вращения Земли.
123 слайд
Сила тяжести на Венере
Сила тяжести на Марсе
Ускорение свободного падения на Венере равно gB = 0,91g3 ≈ 8,9 м/с2.
Масса Венеры МB = 0,82М3, радиус RB = 0,95 R3.
Радиус Марса равен 0,53 радиуса Земли, а масса — 0,11
Ускорение свободного падения на Марсе приблизительно равно 3,8 м/с2.
124 слайд
Первая космическая скорость
F=m 𝑎 ц
M — масса Земли
h — высота спутника над поверхностью Земли
125 слайд
Cкорость спутника зависит от его расстояния от поверхности Земли: чем больше это расстояние, тем с меньшей скоростью он будет двигаться по круговой орбите.
Cкорость не зависит от массы спутника, спутником Земли может стать любое тело, если ему сообщить определённую скорость.
h = 2000 км = 2 • 106 м υ ≈ 6900 м/с.
υ1=7,9км/с ≈ 8 км/с
Первая космическая скорость
Любое тело может стать искусственным спутником другого тела (планеты), если сообщить ему необходимую скорость.
126 слайд
Вторая космическая скорость:
υ1=7,9км/с ≈ 8 км/с
υ2= υ1 *√2=7,9км/с* 2 ≈11,2 км/с
127 слайд
Докажите, что первую космическую скорость можно рассчитать, по формуле
Выведите выражение для периода обращения спутника планеты.
Д/З
128 слайд
Разбор качественных задач
Задача1. Может ли человек поднять сам себя по верёвке, перекинутой через блок, если второй конец верёвки привязан к поясу человека, а блок неподвижен?
129 слайд
Ответ к 1 задаче.
С первого взгляда, кажется, что сила, с которой человек действует на верёвку, равна силе, с которой верёвка действует на человека. Но сила
– приложена через верёвку к блоку, а сила
– к человеку, следовательно, человек сможет поднять себя по этой верёвке. Такая система не замкнутая. Система «человек – верёвка» включает в себя блок.
130 слайд
Задача 2
Может ли человек толкать лодку, если он сам находится в этой лодке и упирается руками в один из бортов?
131 слайд
Ответ к задаче 2
В этой задаче система «человек – лодка» замкнутая, то есть сила, с которой человек давит на борт лодки, равна силе, с которой борт лодки действует на человека, но направлена в противоположную сторону. Никакого движения не будет.
132 слайд
Задача 3
Может ли человек вытащить самого себя из болота за волосы?
133 слайд
Ответ к 3 задаче
Система также замкнутая. Сила, с которой рука действует на волосы, равна силе, с которой волосы действуют на руку, но направлена в противоположную сторону. Человек вытащить самого себя из болота за волосы не может.
134 слайд
Вес. Невесомость.
Силой тяжести называют силу, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности.
Весом тела называют силу, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. Частный случай проявления силы упругости.
Очень часто, смешивают понятия «сила тяжести» и «вес тела», а в быту вес отождествляют с массой. Что же это за величина — вес?
135 слайд
Если тело лежит на опоре, то вследствие притяжения Землёй оно давит на опору. По этой же причине подвешенное тело растягивает подвес.
N – сила реакции опоры или сила нормального давления (направлена перпендикулярно поверхности)
P = - N
136 слайд
Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, т. е. без ускорения, то, согласно второму закону Ньютона,
Если ускорение а = 0, то вес тела равен силе тяжести. Однако, сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.
137 слайд
При движении тела вдоль вертикальной линии с ускорением вес тела может изменяться
а = 0 а↑ (вверх) а↓ (вниз)
P = mg P = m(g + a) P = m(g – a)
Невесомость – состояние тела, при котором вес тела равен нулю
ВЕС ТЕЛА, ДВИЖУЩЕГОСЯ С УСКОРЕНИЕМ
138 слайд
Перегрузку можно оценить, найдя отношение веса ускоренно движущегося тела к весу покоящегося тела:
Вес тела в лифте, движущемся с ускорением, направленным вертикально вверх, больше веса покоящегося тела. Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры (или подвеса), называется перегрузкой.
Вес тела зависит от ускорения опоры, на которой оно стоит, или ускорения подвеса, на котором оно висит. При свободном падении наступает невесомость.
139 слайд
Д/З. 1. Как измерить массу тела в условиях невесомости?
140 слайд
ДЕФОРМАЦИЯ И СИЛА УПРУГОСТИ.
Закон Гука.
Сила, действующая со стороны деформированного тела на соприкасающиеся с ним тела и направленная в сторону, противоположную перемещению частей тела при его деформации, называется силой упругости.
141 слайд
Простейшим видом деформации является деформация растяжения или сжатия
142 слайд
На расстоянии, примерно равном диаметру молекулы, силы притяжения между молекулами компенсируются силами отталкивания между ними, и равнодействующая сил притяжения и отталкивания между молекулами равна нулю.
При растяжении тела расстояние между молекулами несколько увеличивается, и силы притяжения между ними начинают превосходить по модулю силы отталкивания — между молекулами начинают действовать силы притяжения, препятствующие растяжению тела.
При сжатии тела расстояние между молекулами уменьшается, вследствие чего между ними начинают преобладать силы отталкивания, препятствующие сжатию тела.
143 слайд
Силы упругости возникают только при деформации тел, а их числовые значения определяются размерами этих деформаций. Сила упругости направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при его деформации.
Сила упругости в отличие от силы тяготения зависит не от расстояния между различными телами, а от изменения расстояния между частями одного и того же тела.
144 слайд
– сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации:
F = - kx
k – коэффициент жесткости (Н/м), зависит от материала пружины и геометрических размеров
х – удлинение тела (м) х = ℓ2 - ℓ1
Закон Гука.
145 слайд
1) Возникают одновременно у двух тел
2) направлены перпендикулярно поверхности
3) противоположны смещению
ОСОБЕННОСТИ СИЛ УПРУГОСТИ
146 слайд
СРАВНЕНИЕ СИЛ
147 слайд
Силы трения.
Третий тип сил, с которыми имеют дело в механике, — это силы трения. Силы трения, как и силы упругости, имеют электромагнитную природу, т. е. в основе сил трения лежат электрические силы взаимодействия молекул. Главная особенность сил трения, отличающая их от гравитационных сил и сил упругости, состоит в том, что они зависят от скорости движения тел относительно друг друга.
148 слайд
Силы трения во всех случаях препятствуют относительному движению соприкасающихся тел.
Трение, возникающее при относительном перемещении соприкасающихся поверхностей твёрдых тел, называется сухим трением.
Различают три вида сухого трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.
Силу трения, действующую между двумя телами, неподвижными относительно друг друга, называют силой трения покоя.
Сила трения покоя равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к телу параллельно поверхности соприкосновения его с другим телом. Если параллельно этой поверхности не действуют никакие силы, то сила трения покоя равна нулю.
149 слайд
Максимальное значение силы трения, при котором скольжение ещё не наступает, называется максимальной силой трения покоя.
Если действующая на покоящееся тело сила хотя бы немного превышает максимальную силу трения покоя, то тело начинает скользить.
𝐹 𝑚𝑎𝑥 = 𝜇N
коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения покоя.
Максимальная сила трения покоя не зависит от площади соприкосновения тел.
150 слайд
При скольжении сила трения зависит не только от состояния трущихся поверхностей, но и от относительной скорости движения тел.
При не слишком больших относительных скоростях движения сила трения скольжения мало отличается от максимальной силы трения покоя
Fтр ≈ Fтр. mах = μN
Силу трения скольжения можно уменьшить во много раз с помощью смазки
Трение между слоями жидкости, прилегающими к твёрдым поверхностям, значительно меньше, чем между сухими поверхностями.
Сила трения скольжения всегда направлена противоположно относительной скорости соприкасающихся тел
151 слайд
Сила трения качения существенно меньше силы трения скольжения, поэтому гораздо легче перекатывать тяжёлый предмет, чем двигать его.
Сила трения зависит от относительной скорости движения тел. В этом её главное отличие от сил тяготения и упругости, зависящих только от расстояний.
152 слайд
СИЛА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ТЕЛ В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ
При движении твёрдого тела в жидкости или газе или при движении одного слоя жидкости (газа) относительно другого тоже возникает сила, тормозящая движение, — сила жидкого трения или сила сопротивления.
Сила сопротивления направлена параллельно поверхности соприкосновения твёрдого тела с жидкостью (газом) в сторону, противоположную скорости тела относительно среды, и тормозит движение.
Сила сопротивления (жидкого трения) обычно значительно меньше силы сухого трения (для уменьшения сил трения между движущимися деталями машин применяют смазку).
153 слайд
Модуль силы сопротивления 𝑭 𝒄 c зависит от размеров, формы и состояния поверхности тела, свойств (вязкости) среды (жидкости или газа), в которой движется тело, и, наконец, от относительной скорости движения тела и среды.
Для того чтобы уменьшить силу сопротивления среды, телу придают обтекаемую форму.
154 слайд
Примерный характер зависимости модуля силы сопротивления от модуля относительной скорости тела приведён на рисунке.
С увеличением относительной скорости сила сопротивления растёт медленно, а потом всё быстрее и быстрее.
При малых скоростях движения в жидкости (газе) силу сопротивления можно считать приближённо прямо пропорциональной скорости движения тела относительно среды:
𝐹 𝑐 = 𝑘 1 𝜐
Коэффициент сопротивления, зависящий от формы, размеров, состояния поверхности тела и свойств среды — её вязкости. Коэффициент k1 в СИ выражается в Н•с/м = кг/с.
155 слайд
При больших скоростях относительного движения сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости:
𝐹 𝑐 = 𝑘 2 𝜐 2
коэффициент сопротивления k2 выражается в Н•с2/м2 = кг/м.
При падении тел в воздухе сила сопротивления становится пропорциональной квадрату скорости практически с самого начала падения.
Какую именно формулу следует применять в данном конкретном случае, устанавливают опытным путём.
156 слайд
УСТАНОВИВШЕЕСЯ ДВИЖЕНИЕ ТЕЛ В ВЯЗКОЙ СРЕДЕ
Благодаря тому что сила сопротивления растёт с увеличением скорости, любое тело в вязкой среде при действии на него какой-либо постоянной силы, например силы тяжести, в конце концов начинает двигаться равномерно.
Модуль этой постоянной скорости зависит от модуля постоянной силы, действующей на тело, и от того, как быстро сила сопротивления растёт с ростом скорости (т. е. от коэффициента сопротивления).
𝑚𝑎=𝐹− 𝑘 1 𝜐,
𝐹=𝑚𝑔+ 𝐹 𝐴
F — модуль постоянной силы, равной векторной сумме силы тяжести и архимедовой силы.
157 слайд
В самом начале движения сила сопротивления очень мала (скорость мала) и ускорение а почти равно g, если архимедова сила невелика. В дальнейшем скорость движения увеличивается и с ней вместе растёт сила сопротивления. Наконец, при
F= 𝑘 1 𝜐
ускорение тела обращается в нуль, и начиная с этого момента тело будет двигаться с постоянной скоростью:
𝜐= 𝐹 𝑘 1
Чем тяжелее тело при прочих равных условиях, тем больше установившаяся скорость.
При падении тел в воздухе сила сопротивления становится заметной при достаточно больших скоростях. При скорости, близкой к установившейся, сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости.
𝜐= 𝑚𝑔 𝑘 2
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 661 536 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Синякова Оксана Евгеньевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300 ч. — 1200 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.