Перемещение при прямолинейном равномерном движении.

Цели урока: сформировать понятие о прямолинейном равномерном движении; выяснить физический смысл скорости движения тела; продолжить формирование умения определять координаты движущегося тела, решать задачи.

Ход урока

I. Повторение, проверка домашнего задания

Повторение изученного можно провести в виде фронтального опроса либо проверочной самостоятельной работы по изученному материалу.

Фронтальная беседа

- В чем состоит основная задача механики?

- Зачем введено понятие материальной точки? Когда тело можно считать материальной точкой? Приведите примеры.

- Что такое система отсчета? Для чего она вводится?

- Какие виды систем координат вы знаете?

- Какую систему координат вы выберите для определения положения та­ких тел: стрекоза в полете, шахматная фигура на доске, теплоход дви­жется на реке, лифт в доме, пуговица на одежде?

- Что такое траектория, путь, перемещение?

- В чем отличие пути от перемещения?

- В каком случае путь равен траектории? Приведите примеры.

- Подбросьте тело вверх и поймайте его при спуске. Что больше: путь тела или перемещение?

- Как определить проекцию вектора? (правило)

- Как определить проекцию вектора перемещения на ось?

Во время беседы на доске проверяется решение домашних задач.

Задания для самостоятельной работы:

В ариант I

1. Мяч падает с высоты 2 м, и, отскочив от зем­ли, поднимается на высоту 1,5 м. Чему равны путь l и модуль перемещения S мяча? (Ответ: l = 3,5 м, S = 0,5 м.)

2. Материальная точка движется по окружности радиуса R. Чему равны путь l и модуль перемеще­ния S через пол-оборота? (Ответ: l= π R, S = 2R.)

3. Укажите знаки проекций векторов на оси ОХ, ОY (рис. 0).

Вариант II

1. Мяч упал с высоты 4 м от пола и был пойман на высоте 2 м. Найти путь l и модуль перемещения S мяча. (Ответ: l = 6 м, S = 2 м.)

2. Автомобиль двигался по кольцевой дороге вокруг Москвы и дважды по ней проехал. Чему рав­ны путь l и перемещение S, если длина кольцевой дороги L. (Ответ: путь l =2L, перемещение S = 0.)

3. Укажите знаки проекций векторов на оси ОХ, ОY (рис. 1).

II. Новый материал

Эксперимент 1

На демонстрационном столе стоит стеклянная трубка, наполненная водой. При быстром ее перевертывании пузырек воздуха начинает всплывать (мож­но открыть трубку и погрузить в жидкость какое-либо сферическое тело). От­мечая положения пузырька через равные промежутки времени (через 2 с), получаем таблицу:

Из опыта видно, что за одинаковые промежутки времени тело перемещается на одно и то же расстояние. Это пример равномерного движения. Движение пас­сажира на эскалаторе в метро, движение конвейерной ленты, спуск парашютис­та в безветренную погоду - это все примеры равномерного движения.

Движение тела называется равномерным, если за любые равные про­межутки времени тело перемещается на одинаковое расстояние (т.е. проходит одинаковые пути).

Как найти (вычислить) перемещение тела за какой-то промежуток време­ни t? Для этого надо знать перемещение тела за единицу времени. Это отно­шение называют скоростью и обозначают буквой υ: где υ - скорость [м/с], S - перемещение [м], t - время [с]. Направлен вектор скорости так же, как и вектор перемещения. Направле­ние вектора скорости - это и есть направление движения тела. При вычислении перемещения и скорости обычно пользуются формула­ми, в которые входят не векторы, а проекции векторов: S_x = υ_хt, но S_x = x – x₀. Следовательно: x - x₀ = υ_xt. Таким образом: x = x₀ + υ_xt,

где х - конечная координата [м], х₀ – начальная координата [м], υ_x – проекция скорости на ось ОХ, t – время [с]. Мы нашли зависимость координаты х от времени t, т.е. х (t).

Данная зависимость линейная. Из математики известно, что графиком линейной функции у = kх + b является прямая. Д алее можно рассмотреть различные вариан­ты графиков зависимости координаты х от време­ни (при υ_x = 0, υ_x 0, υ_{x х} (t) - график зависи­мости скорости от времени (см. рис. 2). По графику скорости можно найти путь. Чис­ленно он будет равен площади заштрихованной фигуры (в данном случае прямоугольник) за вре­мя t т.е. S = υt.

I II. Упражнения и вопросы для повторения

1 . Определите по рис. 3 начальные координаты бензоколонки (А), грузо­вого (В) и легкового (С) автомобилей и мотоцикла (D). Запишите уравнение зависимости координаты от времени для каждого тела. Определите коорди­наты тел через 1,5 ч.

2. По графикам изменения координат двух тел (рис. 4) сравнить их скоро­сти. Записать уравнение х (t). Построить υ_x (t) и найти путь за 2 с. Сделать рисунок, на котором указать положение тел (ось ОХ направить вправо).

Домашнее задание:

§ 4 (с. 16-19); Упражнение 4 (с. 20).

Дополнительный материал к уроку

- Знаете ли вы, почему для обозначения скорости принята латинская бук­ва υ, пути - S, времени - t?

Хотя для обозначения физических величин можно было бы выбрать лю­бые буквы любого алфавита, однако во многих случаях применение латинс­ких букв для этих целей оказалось весьма удачным. Латинский алфавит при­нят в большинстве стран мира, корни латинских слов перешли в такие рас­пространенные языки, как французский, английский, испанский. Для тех, кто не владеет иностранными языками, введем обозначения некоторых физичес­ких величин начальными буквами их латинских названий: υ - velocitas - ско­рость, а - acceleratio - ускорение, t - tempus - время. Например, «акселератор» - педаль, нажимая на которую регулируется по­ступление горючей смеси в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, в ре­зультате чего изменяется скорость движения автомобиля; «велосипед» слож­ное слово: velox - скорый и pedes - ноги. Таким образом, латинская буква напоминает о физическом смысле обозначаемый его величины. Для определения скорости используют различные приборы. Спидометр для определения скорости автомобиля. Скорость тепловоза и электровоза оп­ределяется специальным прибором - скоростеметром. В морской практике сохранилась старинная мера скорости - узел. Назва­ние «узел» связано со старинным способом измерения скорости корабля. Лага, тросик, или так называемый лагминь с привязанной на конце доской бросают с кормы корабля. Доска покоится в воде позади уходящего от нее корабля, а тросик сматывают в катушки, которую матрос держит в руках. На тросике завязаны узлы, отстоящие друг от друга на определенном расстоя­нии. Сосчитав число узлов за определенное время, можно определить ско­рость корабля в «узлах». В настоящее время применяют механические и элек­трические лоты, но скорость продолжают измерять в узлах.