Розділи: Фізика

Клас: 7

Тип уроку:Вивчення нового матеріалу.

Цілі та завдання уроку:

• Освітні:
  • запровадити основні поняття механічного руху: відносність руху, траєкторія, пройдений шлях, рівномірний та нерівномірний рух;
  • запровадити поняття швидкості як фізичної величини, формули та одиниці її виміру.
• Виховні:
  • розвивати пізнавальні інтереси, інтелектуальні та творчі здібності, інтерес до вивчення фізики;
• Розвиваючі:
  • розвивати навички самостійного набуття знань, організації навчальної діяльності, постановки цілей, планування;
  • формувати вміння систематизувати, класифікувати та узагальнювати отримані знання;
  • розвивати комунікативні здібності учнів.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний момент

ІІ. Домашнє завдання:§§13-14, упр. 3 (усно).

ІІІ. Пояснення нового матеріалу

1. Починаємо урок з оголошення нової темиуроку і спробуємо відповісти питанням: «Що дозволяє судити у тому, рухається тіло чи спочиває?». Після відповідей учнів цитуємо уривок вірша А.С.Пушкіна «Рух» (див. рис. 1).
У уривку прозвучав дуже важливий момент, необхідний для міркування про те, що рухається тіло або спочиває. А саме, щодо яких тіл відбувається чи не відбувається рух. Як можна визначити рухається тіло чи спочиває?

Рис. 1 ( Презентація, слайд 2)

2. Відносність руху.

Для того щоб виділити таку характерну ознаку механічного руху як відносність, розглянемо і проаналізуємо простий досвід з візком, що рухається по столу. Розглянемо щодо яких тим вона рухається, а щодо яких спочиває.(див. рис. 2, 3).

Рис. 2 (Слайди 4-10).

Рис. 3 (Слайд 11).

IV. З метою закріплення матеріалу вирішуємо такі завдання:

Завдання 1.Вкажіть щодо яких тіл перераховані нижче тіла перебувають у спокої і щодо яких – у русі: пасажир у вантажівці, що рухається; легковий автомобіль, що їде за вантажівкою на тому самому відстані, вантаж у причепі автомобіля.

Завдання 2.Щодо яких тіл спочиває і щодо яких тіл рухається людина, яка стоїть на тротуарі?

Рис. 4 (Слайд 12).

Завдання 3.Перерахуйте, щодо яких тіл водій трамвая, що рухається, знаходиться в стані спокою.

Учні зазвичай відповідають, що людина перебуває у спокої щодо тротуару, дерева, світлофора, будинку і рухається щодо автомобіля, що їде дорогою. У цій ситуації слід звернути увагу учнів, що людина, як і Земля, рухається зі швидкістю 30 км/с щодо Сонця.

3. Траєкторія руху.

Далі вводимо поняття траєкторії та залежно від її форми виділяємо два види руху: прямолінійне та криволінійне. Увагу учнів насамперед звертаємо на рух таких тіл, траєкторії яких добре видно (див. рис. 5). Тут же вводимо поняття про пройдений шлях як про фізичну величину, що вимірюється довжиною траєкторії, за якою тіло рухається протягом деякого проміжку часу. У зв'язку з цим повторюємо відомі з курсу математики основні одиниці виміру довжини.

Рис. 5 (Слайд 15).

Завдання 4.Встановіть відповідність між прикладом механічного руху та видом траєкторії.

ПРИКЛАД ВИГЛЯД ТРАЄКТОРІЇ

А) падіння метеора 1) коло
Б) рух стрілки секундоміра 2) крива
В) падіння краплі дощу в безвітряну 3) пряма
погоду.

Завдання 5.Виразіть пройдений шлях за метри:

65 км
0,54 км
4 км 300 м
2300 см
4 м 10 см

(Слайд 16).

4. Прямолінійний рівномірний рух

Розглянемо далі, які види руху існують? Визначимо, який рух називають рівномірним. Рух за якого тіло за рівні проміжки часу проходить однакові шляхи. Розглянемо приклад прямолінійного рівномірного руху (див. рис. 6).

Скатування тіла за похилою площиною (рис. 2);

Рис. 2. Скатування тіла по похилій площині ()

Вільне падіння (рис. 3).

Всі ці види руху є рівномірними, тобто у яких змінюється швидкість. На цьому уроці ми розглянемо нерівномірний рух.

Рівномірний рух механічний рух, коли тіло за будь-які рівні відрізки часу проходить однакову відстань (рис. 4).

Рис. 4. Рівномірний рух

Нерівномірним називається рух, коли тіло за рівні проміжки часу проходить нерівні шляхи.

Рис. 5. Нерівномірний рух

Основне завдання механіки - визначити положення тіла у будь-який момент часу. При нерівномірному русі швидкість тіла змінюється, отже необхідно навчитися описувати зміну швидкості тіла. Для цього вводяться два поняття: середня швидкість та миттєва швидкість.

Факт зміни швидкості тіла за нерівномірного руху не завжди необхідно враховувати, при розгляді руху тіла на великій ділянці шляху в цілому (нам не важлива швидкість у кожний момент часу) зручно ввести поняття середньої швидкості.

Наприклад, делегація школярів добирається з Новосибірська Сочі поїздом. Відстань між цими містами по залізницістановить приблизно 3300 км. Швидкість поїзда, коли він тільки виїхав з Новосибірська становила, чи це означає, що посередині шляху швидкість була такою а на під'їзді до Сочі [М1]? Чи можна, маючи лише ці дані, стверджувати, що час руху становитиме (Рис. 6). Звичайно ні, оскільки мешканці Новосибірська знають, що до Сочі їхати приблизно 84 год.

Рис. 6. Ілюстрація наприклад

Коли розглядається рух тіла на великій ділянці колії в цілому, зручніше запровадити поняття середньої швидкості.

Середньою швидкістюназивають відношення повного переміщення, яке зробило тіло, на час, за який скоєно це переміщення (рис. 7).

Рис. 7. Середня швидкість

Дане визначення не завжди зручне. Наприклад, спортсмен пробігає 400 м - одно коло. Переміщення спортсмена дорівнює 0 (рис. 8), проте ми розуміємо, що його середня швидкість нуля дорівнює не може.

Рис. 8. Переміщення дорівнює 0

Насправді найчастіше використовується поняття середньої колійної швидкості.

Середня дорожня швидкість– це відношення повного шляху, пройденого тілом, до часу, протягом якого шлях пройдено (рис. 9).

Рис. 9. Середня шляхова швидкість

Існує ще одне визначення середньої швидкості.

Середня швидкість- це та швидкість, з якою має рухатися тіло рівномірно, щоб пройти дану відстань за той самий час, за який вона його пройшла, рухаючись нерівномірно.

З курсу математики нам відомо, що таке середнє арифметичне. Для чисел 10 і 36 воно дорівнює:

Щоб дізнатися можливість використання цієї формули для знаходження середньої швидкості, вирішимо наступне завдання.

Завдання

Велосипедист піднімається зі швидкістю 10 км/год на схил, витрачаючи на це 0,5 години. Далі зі швидкістю 36 км/год спускається за 10 хвилин. Знайдіть середню швидкість велосипедиста (рис. 10).

Рис. 10. Ілюстрація до завдання

Дано:; ; ;

Знайти:

Рішення:

Оскільки одиниця виміру даних швидкостей – км/год, те й середню швидкість знайдемо км/год. Отже, ці завдання не будемо переводити в СІ. Переведемо в годинник.

Середня швидкість дорівнює:

Повний шлях () складається зі шляху підйому на схил () та спуску зі схилу ():

Шлях підйому на схил дорівнює:

Шлях спуску зі схилу дорівнює:

Час, за який пройдено повний шлях, дорівнює:

Відповідь:.

З відповіді завдання, бачимо, що застосовувати формулу середнього арифметичного для обчислення середньої швидкості не можна.

Не завжди поняття середньої швидкості корисне на вирішення головного завдання механіки. Повертаючись до завдання про поїзд, не можна стверджувати, що якщо середня швидкість по всьому шляху поїзда дорівнює , то через 5 годин він перебуватиме на відстані від Новосибірська.

Середню швидкість, виміряну за нескінченно малий проміжок часу, називають миттєвою швидкістю тіла(Наприклад: спідометр автомобіля (рис. 11) показує миттєву швидкість).

Рис. 11. Спідометр автомобіля показує миттєву швидкість

Існує ще одне визначення миттєвої швидкості.

Миттєва швидкість– швидкість руху тіла у момент часу, швидкість тіла у цій точці траєкторії (рис. 12).

Рис. 12. Миттєва швидкість

Щоб краще зрозуміти дане визначення, розглянемо приклад.

Нехай автомобіль рухається прямолінійно дільницею шосе. Ми маємо графік залежності проекції переміщення від часу для даного руху (рис. 13), проаналізуємо цей графік.

Рис. 13. Графік залежності проекції переміщення від часу

На графіку видно, що швидкість автомобіля не є постійною. Допустимо, необхідно знайти миттєву швидкість автомобіля через 30 секунд після початку спостереження (у точці A). Використовуючи визначення миттєвої швидкості, знайдемо модуль середньої швидкості за проміжок часу від до . Для цього розглянемо фрагмент цього графіка (рис. 14).

Рис. 14. Графік залежності проекції переміщення від часу

Для того щоб перевірити правильність знаходження миттєвої швидкості, знайдемо модуль середньої швидкості за проміжок часу від до, для цього розглянемо фрагмент графіка (рис. 15).

Рис. 15. Графік залежності проекції переміщення від часу

Розраховуємо середню швидкість на даній ділянці часу:

Отримали два значення миттєвої швидкості автомобіля за 30 секунд після початку спостереження. Точніше буде значення, де інтервал часу менше, тобто . Якщо зменшувати інтервал часу, що розглядається, сильніше, то миттєва швидкість автомобіля в точці Aвизначатиметься точніше.

Миттєва швидкість – це векторна величина. Тому, крім її знаходження (знаходження її модуля), необхідно знати, як вона спрямована.

(при ) – миттєва швидкість

Напрямок миттєвої швидкості збігається із напрямком переміщення тіла.

Якщо тіло рухається криволінійно, то миттєва швидкість спрямована щодо траєкторії в даній точці (рис. 16).

Завдання 1

Чи може миттєва швидкість () змінюватись лише за напрямком, не змінюючись за модулем?

Рішення

На вирішення розглянемо наступний приклад. Тіло рухається по криволінійній траєкторії (рис. 17). Відзначимо на траєкторії руху точку Aі точку B. Зазначимо напрямок миттєвої швидкості у цих точках (миттєва швидкість спрямована по дотичній до точки траєкторії). Нехай швидкості та однакові за модулем і дорівнюють 5 м/с.

Відповідь: може.

Завдання 2

Чи може миттєва швидкість змінюватися лише за модулем, не змінюючись у напрямку?

Рішення

Рис. 18. Ілюстрація до завдання

На малюнку 10 видно, що у точці Aі в точці Bмиттєва швидкість спрямована однаково. Якщо тіло рухається рівноприскореним, то .

Відповідь:може.

На даному уроці ми приступили до вивчення нерівномірного руху, тобто руху зі швидкістю, що змінюється. Характеристиками нерівномірного руху є середня та миттєва швидкості. Поняття про середню швидкість ґрунтується на уявній заміні нерівномірного руху рівномірним. Іноді поняття середньої швидкості (як ми побачили) дуже зручне, але для вирішення головного завдання механіки воно не підходить. Тому запроваджується поняття миттєвої швидкості.

Список літератури

1. Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, Н.М. Сотський. Фізика 10. - М: Просвітництво, 2008.
2. А.П. Римкевич. фізика. Задачник 10-11. - М: Дрофа, 2006.
3. О.Я. Савченко. Завдання з фізики. - М: Наука, 1988.
4. А.В. Перишкін, В.В. Краукліс. Курс фізики Т. 1. - М: Держ. уч.-пед. вид. хв. освіти РРФСР, 1957.

1. Інтернет-портал "School-collection.edu.ru" ().
2. Інтернет-портал "Virtulab.net" ().

Домашнє завдання

1. Питання (1-3, 5) наприкінці параграфа 9 (стор. 24); Г.Я. Мякішев, Б.Б. Буховцев, Н.М. Сотський. Фізика 10 (див. список рекомендованої літератури)
2. Чи можна, знаючи середню швидкість за певний проміжок часу, знайти переміщення, здійснене тілом за будь-яку частину цього проміжку?
3. Чим відрізняється миттєва швидкість при рівномірному прямолінійному русі від миттєвої швидкості при нерівномірному русі?
4. Під час їзди автомобілем через кожну хвилину знімалися показання спідометра. Чи можна за цими даними визначити середню швидкість руху автомобіля?
5. Першу третину траси велосипедист їхав зі швидкістю 12 км на годину, другу третину – зі швидкістю 16 км на годину, а останню третину – зі швидкістю 24 км на годину. Знайдіть середню швидкість велосипеда протягом усього шляху. Відповідь дайте за км/год

Підготовка до ЗНО. фізика.
Конспект 2. Нерівномірний рух.

5. Рівноперемінний (рівноприскорений) рух

Нерівномірний рух- Рух зі змінною швидкістю.
Визначення. Миттєва швидкість- Швидкість тіла в даній точці траєкторії, в даний момент часу. Знаходиться відношенням переміщення тіла до інтервалу часу ∆t, за який це переміщення було здійснено, якщо інтервал часу прямує до нуля.

Визначення. Прискорення – величина, що показує скільки змінюється швидкість за інтервал часу ∆t.

Де – кінцева, а – початкова швидкість за розглянутий інтервал часу.

Визначення. Рівноперемінний прямолінійний рух (рівноприскорений)– це рух, у якому будь-які рівні проміжки часу швидкість тіла змінюється на однакове значення, тобто. це рух із постійним прискоренням.

Зауваження.Говорячи, що рух рівноприскорений, вважаємо, що швидкість зростає, тобто. проекція прискорення під час руху вздовж напрями відліку (швидкість і прискорення збігаються у напрямі), а кажучи – равнозамедленное, вважаємо, що швидкість зменшується, тобто. (швидкість та прискорення спрямовані на зустріч один одному). У шкільній фізиці обидва ці рухи зазвичай називають рівноприскореними.

Рівняння переміщення, м:

Графіки рівноперемінного (рівноприскореного) прямолінійного руху:

Графік - пряма лінія, паралельна до осі часу.

Графік - пряма лінія, яка будується "по точках".

Зауваження.Графік швидкості завжди починається з початкової швидкості.

Ціль уроку: продовжуємо формувати поняття середньої, миттєвої та відносної швидкостей; вдосконалюємо вміння аналізувати, порівнювати, будувати графіки.

Хід уроку

1. Перевірка домашнього завданняза допомогою самостійної роботи

Варіант 1

А) Який рух вважають рівномірним?

Б) Запишіть рівняння прямолінійного рівномірного руху точки у векторному вигляді.

В) Рухи двох тіл задані рівняннями: х1 = 5 - t,

Напишіть характер руху тел. Знайдіть початкові координати, модуль та напрямок їх швидкостей. Побудуйте графіки руху, графіки швидкостей Vx(t). Визначте аналітично та графічно час та місце зустрічі цих тіл.

Варіант 2

А) Що називають швидкістю прямолінійного та рівномірного руху?

Б) Запишіть рівняння прямолінійного руху точки координатної формі.

У) Рух двох велосипедистів описується рівняннями: х1=12t;

Опишіть характер руху кожного велосипедиста, знайдіть модуль та напрямок їх швидкостей, Vx(t). Визначте графічно та аналітично час та місце зустрічі.

2. Вивчення нового матеріалу

Поняття про вектор середньої швидкості: це відношення вектора переміщення до часу, протягом якого це переміщення відбулося. Vcр = Δr/Δt

Знаючи модуль вектора середньої швидкості, не можна визначити шлях, пройдений тілом, так як модуль вектора переміщення не дорівнює пройденому шляху за той самий час.

Поняття модуля середньої швидкості (шляхової швидкості руху) Vср = S/Δt

Середній модуль швидкості дорівнює відношеннюшляхи S до інтервалу часу Δt, за який цей шлях пройдено.

Поняття про миттєву швидкість (бесіда з учнями)

Яку швидкість змінного руху показує спідометр автомобіля?

Про яку швидкість йде мовау таких випадках:

А) поїзд пройшов шлях між містами зі швидкістю 60 км/год;

Б) швидкість руху молота при ударі дорівнює 8 м/с;

В) швидкий поїзд проїхав повз світлофор зі швидкістю 30 км/год

Середня швидкість, виміряна за такий малий проміжок часу, що протягом цього проміжку рух можна вважати рівномірним називається миттєвою швидкістю або просто швидкістю.

Vcр = Δr/Δt; при t→ 0 Vср→Vмгн (v)

Напрямок вектора середньої швидкості збігається з вектором переміщення Δr, при інтервалі часу Δt →0, коли вектор Δr зменшується за модулем і його напрямок збігається з напрямком дотичної до даної точки траєкторії.

Поняття про відносну швидкість

Додавання швидкостей виробляють за формулою: S2= S1+S, де S1- переміщення тіла щодо системи відліку, що рухається; S - переміщення рухомої системи відліку; S2 – рух тіла відносно нерухомої системи відліку.

Змінимо позначення з урахуванням знань про радіус – вектор:

Розділимо обидві частини рівняння на Δt, отримаємо: Δr2/Δt= Δr1/Δt + Δr/Δt або V2= V1+V де

V1 – швидкість тіла щодо першої (рухливої) системи відліку;

V - швидкість, що рухається системи відліку:

V2 – швидкість тіла щодо другої (нерухомої) системи відліку.

Розв'язання задач для закріплення, вивченого матеріалу

Мотоцикліст за перші 2 години проїхав 90 км, а наступні 3 години рухався зі швидкістю 50 км/год. Якою є середня швидкість мотоцикліста на всьому шляху?

T =2 год Формула середньої швидкості: Vср = S/t

S = 90 км Знайдемо шлях мотоцикліста: S = S1 + S2 ... за час t = t1 + t2