Физика 10 класс способы описания движения система отсчета

Физика 10 класс способы описания движения система отсчета

Движение. Виды движений. Описание движения. Система отсчета.

Механическим движением тела (точки) называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

А) Равномерное прямолинейное движение материальной точки.

Б) Равноускоренное прямолинейное движение материальной точки.

В) Движение тела по дуге окружности с постоянной по модулю скоростью.

Г) Гармоническое колебательное движение. Важным случаем механического движения являются колебания, при которых параметры движения точки (координаты, скорость, ускорение) повторяются через определенные промежутки времени.

1. Векторный способ описания движения

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Векторный способ описания движения – это описание изменения радиус-вектора материальной точки в пространстве с течением времени.

Рассмотрим движение точки М в некоторой системе отсчета Oxyz (рис.1). Зададим радиус-вектор точки r — вектор, соединяющий начало координат с этой точкой.

При движении точки M вектор r будет с течением времени изменяться, т.е. будет каким-то образом зависеть от времени. Эта зависимость r = r ( t ) представляет собой закон движения в векторном виде.

В процессе движения конец радиус-вектора будет описывать траекторию, а его изменение – перемещение s точки.

2. Координатный способ описания движения

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Координатный способ описания движения – описание изменения во времени координат точки в выбранной системе отсчета.

В декартовой системе координат положение точки определяется тройкой чисел ( x , y , z ) — ее декартовыми координатами.

Чтобы задать закон движения точки, необходимо знать значения ее координат в каждый момент времени. Закон движения в координатном виде в общем случае представляет собой систему трех уравнений: x = x ( t ), y = y ( t ), z = z ( t )

Между векторным и координатным способом описания движения существует непосредственная связь, а именно: числовые значения проекций радиус-вектора движущейся точки на координатные оси системы с тем же началом отсчета равны координатам точки: r_x = x , r_y = y , r_z = z .

3. Естественный способ описания движения

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Естественный способ описания движения – описание движения вдоль траектории. Этим способом пользуются, когда траектория точки заранее известна.

Пусть точка М движется вдоль траектории АВ в системе отсчета Oxyz (рис.3). Выберем на траектории какую-нибудь неподвижную точку О 1 , которую будем считать началом отсчета, и определим положительное и отрицательное направления. Тогда положение точки M будет определяться расстоянием S от точки О 1 . При движении точка М переместится в точку М 1 , соответственно изменится ее расстояние от точки О 1 . Таким образом, расстояние S зависит от времени, а характер этой зависимости позволит определить положение точки М на траектории в любой момент времени. Закон движения в этом случае имеет вид: s = s ( t ) .

Под системой отсчета понимают тело отсчета, которое условно считается неподвижным, систему координат, связанную с телом отсчета, и часы, также связанные с телом отсчета. В кинематике система отсчета выбирается в соответствии с конкретными условиями задачи описания движения тела.

Источник

Конспект урока на тему «Способы описания движения. Система отсчета. Перемещение.»

Учебник Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика 10кл.

Тема: Способы описания движения. Система отсчета. Перемещение.

Образовательные: Продолжить формирование знаний у учащихся о механике;

Сформировать такие понятия, система отсчета, тело отсчета, перемещение;

Развивающие: Продолжить формировать навыки исследовательской работы; познавательного интереса к предмету;

Воспитательные: Продолжить формирования вырабатывать умение выслушать мнение собеседника, прийти к общему мнению.

Форма урока: Урок-беседа.

Проверка домашней работы 10 м.

Изучение нового материла 20 м

Сообщение темы урока 1м

Способы описания движения

Закрепление изученного материла 7м

IV. Домашние задание. 2м

V. Подведение итогов урока. 6м

Проверка домашней работы

Тест: 2 варианта теста

Изучение нового материла

Введение в тему урока:

Перед тем как мы начнем изучать новую тему Марина Викторовна на прошлом уроке говорила вам разобраться с проекциями.(слайд 1) На слайде вам представлены три варианта положения вектора. Один ученик выйдет к доске и сделает проекции вектора на ось, а все остальные сделайте у себя в тетрадке. Определим знаки проекций векторов, как вы думаете какой знак имеет проекция вектора а, в и с.

Сообщение темы урока.

( слайд 2)А теперь давайте запишем тему сегодняшнего урока «Способы описания движения. Система отсчета. Перемещение»

Способы описания движения

Может кто-нибудь подскажет мне какие числовые данные нужно иметь, чтобы можно было утверждать, что мы решили основную задачу механики?

Для ответа на этот вопрос предлагаю вам рассмотреть 3 частных случая движения, и сделать выводы. Из геометрии вам известно, что для того, чтобы определить положение точки, нужно знать ее координаты.

Способ описания движения с помощью координат, конечно, называется координатный. Рассмотрим самое простое описание движения: (слайд 3)мотоциклист (материальная точка – МТ) движется вдоль прямой. Как видно из рисунка, для описания положения МТ достаточно одной координатной оси OX. Так как точка движется, то ее координаты изменяются с течением времени. Так как координаты точки зависят от времени, то можно сказать, что они являются функциями времени. Как же это принято записывать математически? Математически это принято записывать так x(t). Сделаем вывод. И так для описания движения вдоль прямой и решения основной задачи механики нам потребовалось знать координату x в любой момент времени. Такое движение называется одномерным.

Рассмотрим следующий вариант, более сложное движение: (слайд 4) лодка (МТ) плывет по поверхности озера. Для описания положения МТ необходимо иметь две координатные оси OX и OY. Как мы запишем это математически? Ответ x=x(t), y=y(t) Для описания движения на плоскости и решения основной задачи механике нам потребовалось знать координаты x и y в любой момент времени. Такое движение называется двумерным.

И наконец, рассмотрим самый общий случай движения : ( слайд 5) ракета (МТ) движется в пространстве. Для описания положения МТ необходимо иметь три координатные оси OX, OY, OZ. По аналогии это вариант запишется так x=x(t), y=y(t), z=z(t). Для описания движения на плоскости и решения основной задачи механике нам потребовалось знать координаты x, y, z в любой момент времени. Такое движение называется трехмерным.

Вывод: Таким образом, в координатном методе описания движения, для решения основной задачи механики необходимо знать три функции зависимости координат от времени:

эти уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки , записанны- ми в координатной форме.

Запишите пожалуйста у себя в тетрадка это уравнение.

Если они известны, то для каждого момента времени мы сможем рассчитать координаты точки, а, следовательно, и ее положение относительно выбранного тела отсчета.

Какой способ определения положения точки вам известен из геометрии? (Векторный)

И так задать положение точки можно еще с помощью вектора. В механике вектор, задающий положение точки, начинается, например, в 0 системы координат и заканчивается в той точке, в которой находится тело. Этот вектор, как вы уже знаете, называется – радиус-вектор.

При движении точки радиус – вектор с течением времени изменяется, т.е. поворачивается и меняет длину как это видно на слайде. Т.е. радиус вектор является функцией времени ( слайд 6)

Это уравнение движения точки, записанное в векторной форме. Если оно известно, то мы можем для любого момента времени рассчитать радиус – вектор точки, а значит, и ее положение. Т.о. задание трех скалярных уравнений равносильно заданию одного векторного уравнения.

( слайд 7) И так, как вы уже знаете, что положение тела на плоскости определяется 2мя координатами, в пространстве 3мя. Из этого следует вывод необходимо выбрать систему координат. Так же при движении тела его положение изменяется со временем, следовательно, нам необходим прибор для отсчета времени.

И так система отсчета это совокупность тела отсчета, системы координат и прибора для отсчета времени.

Давайте решим задачу: ( слайд 8)Человек, первоначально находившийся в точке с координатами (0; 0) начал двигаться и за 1 час прошел 5 км. Определите положение человека через 1 час.

Ответ (Для нахождения положения тела в любой момент времени необходимо знать направление отрезка прямой, соединяющей начальное и конечное положение тела)

Кто же мне скажет определение перемещения? (Перемещение – направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное положение тела).

Поскольку перемещение величина векторная, то перемещение показанное на рисунке можно обозначить

Закрепление изученного материла.

Закройте пожалуйста свои тетрадки и ответь мне на несколько вопросов. ( слайд 9)

Что такое механическое движение? (Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел.)

В каком случае тело можно считать материальной точкой? (когда размерами тела можно пренебречь)

Сколькими координатами определяется положение тела: на прямой (1), на плоскости (2), в пространстве (3).

Что такое система отсчета (совокупность тела отсчета, системы координат и прибора для отсчета времени ).

Определите знаки проекций векторов, изображенных на рисунке, на оси координат. N =0, c = -, m = -, k = +

(слайд 10 ) § 7,8 ответы на вопросы в конце параграфов.

Источник

Урок по теме «Механическое движение. Система отсчета» 10 класс
план-конспект урока по физике (10 класс) по теме

Урок по теме «Механическое движение. Система отсчета» 10 класс.

Скачать:

Вложение	Размер
Урок по теме «Механическое движение. Система отсчета»	41.84 КБ
Презентация к уроку физики 10 класс по теме «Механическое движение. Система отсчета»	1.31 МБ

Предварительный просмотр:

Урок по теме «Механическое движение. Система отсчета»

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

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

• воспитать уважительное отношения к труду преподавателя

Используемое оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, карточки

• Организационный момент. (3 мин)

1. Построение. Рапорт
2. Проверка готовности к уроку.

• Мотивирование (7 мин)

1. Кроссворд (по парам)
2. Фронтальный опрос:

-С какими науками физика тесно связана? (со всеми)

-Какими путями добываются знания? (опыты, наблюдения, исследования)

• Актуализация знаний (15 мин)

Слайд№1 (тема урока)

Вот и мы с вами, благодаря нашим наблюдениям начнем изучение одного из разделов механики, ибо относящиеся сюда явления более просты, а также потому, что знание законов механики окажет нам существенную помощь при изучении других разделов.

Слайд№2-4 (концентрация внимания просмотром видеосюжета о движении животных)

Всё в мире находится в непрерывном движении, ничего остановившегося, застывшего нет. Даже смерть это движение. Если мы говорим о покое, то только относительном. Рассмотрим, что же такое механическое

Слайд№5 (определение механического движения)

Механическим движением тела называется изменение с течение времени его положения по отношению к другим телам.

Слайд№6 (основная задача механики)

Основная задача механики- определить положение тела в пространстве в любой момент времени.

— Приведите примеры механического движения. (например: движение людей, вода в реке, движение воздуха ит.д.)

-Перечислите виды транспорта, которые совершают движения? А вот почему, за счет чего, с помощью чего и как они движутся, мы будем изучать на последующих уроках физики.

-Двигаетесь ли вы , находясь в классе? (вы находитесь в классе в покое относительно Землю, но движетесь с ним вокруг Солнца. Например, поезд движется относительно деревьев, зданий, но пассажиры , находящиеся в нем, находятся в покое относительно поезда)

Слайд№7 (демонстрация видеосюжета об относительности движения)

Система отсчета №3

Нет абсолютно неподвижных тел.

Слайд№8 (демонстрация видео материальной точки)

Говорят, тело принимаем за материальную точку.

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

Слайд№9 (демонстрация видео траектории)

-Попробуйте самостоятельно сформулировать, что такое траектория, путь, перемещение.

IV. Усвоение знаний. (5 мин)

Слайд№10 (чем отличается путь от перемещения при просмотре видео)

• Вопросы для фронтальной работы:

• В чем отличия пути и перемещения?
• Могут ли путь и перемещение быть одинаковыми?
• Может ли путь быть меньше перемещения?
• Вам указали величину перемещения космического корабля. Полную информацию вы получили при этом о его перемещении? Сможете ли вы его отыскать?

• Работа с карточкой

Слайд№11-12 (определения понятий путь и перемещение)

Пройденное точкой расстояние, отсчитанное вдоль траектории, называется путем.

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.

Длина траектории, описываемой телом за определённое время

Вектор, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением

Характер физических величин

Скалярная, т.е. определяется только числовым значением

Векторная, т.е. определяется числовым значением (модулем) и направлением

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

Если траектория прямая, движение называют прямолинейным, если кривая – криволинейным.

Слайд№16 (способы описания движений)

Траектория движения указывает все положения, которые занимала точка, но, зная траекторию, ничего нельзя сказать о том, быстро или медленно проходила точка отдельные участки траектории. Чтобы получить полное описание движения , нужно знать, в какой момент точка занимала то или иное положение на траектории. Описать движение можно:

-с помощью таблиц;

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

Слайд№18-22 (описание системы отсчета)

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

Слайд№23 (способы описания систем отсчета)

-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)

Слайд№24 (демонстрация видео) Система отсчета №6-8

Слайд№25 (таблица систем координат)

Раздел механики, в котором движение изучается без исследования причин называют кинематикой.

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).

Слайд№26-27 (рисунок точки М)

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.

Слайд№28-29 (определение радиус- вектора)

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) _ _

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:

либо зависимость от времени радиус-вектора этой точки

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

Слайд№30 ( кинематическое уравнение движения точки)

Просмотр примеров различных движений (Презентация)

Настрой на изучение механического движения

Повторение понятия механическое движение, знакомство с основной задачей механики

Повторение понятия механического движения
(Презентация)

Знакомство учащихся с основной задачей механики

Изучение понятия система отсчета

Знакомство с понятием относительность движения, с системой отсчета, повторение систем координат (Презентация)

Помощь в проектировании системы отсчета (видеопока)

Повторение понятия материальная точка

припоминание понятия материальная точка, примеры материальных точек

Помощь в припоминании понятия материальная точка (видеопоказ)

Повторение понятий траектория, путь;
Изучение понятия перемещение

Выполнение заданий по карточкам (повторение траектории, пути и введение понятия перемещение)
Ответы на фронтальные вопросы учителя

Помощь при затруднении

Индивидуальные карточки — задания

Выполнение заданий по карточкам

Оценивание выполненных карточек

Подведение итогов урока

V.Результативность работы (10мин)

Слайд№31 (самостоятельная работа обучающегося)
Индивидуальная карточка

Какую систему координат (одномерную, двухмерную, трёхмерную) следует выбрать для определения положения тел:

а) трактор в поле;

б) вертолёт в небе;

г) шахматная фигура на доске.

Решение: . а) двухмерная;

Какую систему координат (одномерную, двухмерную, трёхмерную) следует выбрать для определения положения таких тел:

а) люстра в комнате;

в) подводная лодка;

г) самолёт на взлётной полосе.

Решение: а) двухмерную;

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)

Слайд№32 (домашнее задание)

Учебник физики п.3-8, вопросы, изобразить дорогу из дома до колледжа, создать маршрутный лист

VII. Итог урока. (2мин)

• Какие понятия мы сегодня рассмотрели?
• Какие вы систем координат вы знаете?
• Что такое траектория?
• 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)

1. всё знал
2. узнал много нового;
3. показал свои знания;
4. с интересом общался с

Источник