Механічний рух та його види. Основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці. Фізичне тіло і матеріальна точка. Система відліку

КІНЕМАТИКА

Урок № 1

Тема. Механічний рух та його види. Основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці. Фізичне тіло і матеріальна точка. Система відліку

Мета: охарактеризувати завдання вивчення розділу “Кінематика”, ознайомити із структурою підручника; дати уявлення про механічний рух, основну задачу механіки та способи її розв’язання в кінематиці; сформувати поняття поступального руху тіл, матеріальної точки, системи відліку; показати роль знань з механіки в інших науках, у техніці; показати,

що механічний рух – одна з форм існування матерії, один з численних видів змін у природі, а матеріальна точка – модель, ідеальний об’єкт класичної механіки.

Тип уроку: урок вивчення нового навчального матеріалу.

Унаочнення: демонстрування поступального руху тіла, випадків, коли тіло можна (і не можна) вважати матеріальною точкою, ППЗ “Фізика-9” від “Квазар-Мікро”.

Очікувані результати. Після уроку учні:

– розрізнятимуть фізичне тіло і матеріальну точку, прямолінійний

і криволінійний рухи матеріальної точки;

– зможуть обгрунтувати зміст основної (прямої) задачі механіки;

– навчаться пояснювати суть фізичних ідеалізацій – матеріальної точки та системи відліку.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент

Коротка інформація про зміст і основні завдання розділу “Кінематика”.

ІІ. Оголошення теми і мети уроку

Формування нових понять. Під час бесіди із застосуванням демонстраційного експерименту та ППЗ “Фізика-9” від “Квазар-Мікро” розглянути такі питання:

– механічний рух та його види;

– основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці;

– що вивчає кінематика;

– фізичне тіло і матеріальна точка, система відліку.

1. Механічний рух

Ми часто називаємо одні тіла рухомими, інші нерухомими.

Дерева, різні будівлі, мости, береги річок – нерухомі. Вода в річці, літаки в небі, автомобілі, що їдуть по дорозі, – рухомі.

Що дає нам підставу поділяти тіла на рухомі і нерухомі? Чим вони відрізняються один від одного?

Коли ми говоримо про автомобіль, який рухається, то маємо на увазі, що в певний момент часу він був поруч з нами, а в інші моменти відстань між нами й автомобілем змінювалася. Нерухомі тіла протягом всього спостереження не змінюють свого положення відносно спостерігача.

Дослід. Розмістимо вертикальні вішки на столі на деякій відстані одна від одної по одній прямій. Поставимо біля першої з них візок з ниткою і почнемо його тягти. Спочатку він переміститься від першої вішки до другої, потім – до третьої і т. ін. Тобто візок змінюватиме своє положення відносно вішок.

Механічний рух – це зміна положення тіла відносно інших тіл або одних його частин відносно інших. Приклади механічного руху: рух зірок і планет, літаків і автомобілів, артилерійських снарядів і ракет, людина йде відносно Землі, рух рук відносно тулуба.

Інші приклади механічного руху показано на рис. 1.

 Механічний рух та його види. Основна задача механіки та способи її розвязання в кінематиці. Фізичне тіло і матеріальна точка. Система відліку

Рис. 1

Механічні рухи оточуючих тіл поділяють на: поступальний, обертальний та коливальний (система періодично повертається в положення рівноваги, наприклад коливання листків на дереві під дією вітру) рухи (рис. 2).

 Механічний рух та його види. Основна задача механіки та способи її розвязання в кінематиці. Фізичне тіло і матеріальна точка. Система відліку

Рис. 2

Особливості поступального руху (рух пасажирів разом з ескалатором, рух різця токарного станка тощо):

– довільна пряма у тілі лишається паралельною до себе;

– усі точки мають однакові траєкторії, швидкості, прискорення.

Ці умови не виконуються для обертального руху тіла (рух колеса автомобіля, колеса огляду, Землі навколо Сонця і своєї осі тощо).

Механічний рух нерідко є частиною більш складних немеханічних процесів, наприклад теплових. Вивченням механічного руху займається розділ фізики, що називається механікою.

2. Основна задача механіки та способи її розв’язування в кінематиці

Механічну форму руху матерії вивчає розділ фізики “Механіка”. Основне завдання механіки – знайти положення тіла в просторі в будь-який момент часу. Механічний рух відбувається у просторі і часі. Поняття простору і часу – фундаментальні поняття, які неможливо визначити через якісь простіші. Для вивчення механічного руху, що відбувається у просторі і часі, потрібно передусім уміти вимірювати проміжки часу і відстані. Частковим випадком руху є спокій, тому механіка розглядає також умови, за яких тіла перебувають у спокої (ці умови називаються умовами рівноваги).

3. Що вивчає кінематика

Щоб сформулювати закони механіки та навчитися їх застосовувати, потрібно спочатку навчитися описувати положення тіла і його рух. Опис руху становить зміст розділу механіки, що називається кінематикою.

4. Фізичне тіло і матеріальна точка, система відліку

Для опису механічного руху, як і інших фізичних процесів, що відбуваються в просторі і часі, використовують систему відліку. Система відліку – це сукупність тіла відліку, пов’язаної з ним системи координат (декартової або іншої) і приладу для відліку часу (рис. 3).

 Механічний рух та його види. Основна задача механіки та способи її розвязання в кінематиці. Фізичне тіло і матеріальна точка. Система відліку

Рис. 3

Систему відліку в кінематиці вибирають, керуючись лише міркуваннями щодо того, як найзручніше математично описати рух. Жодних переваг однієї системи над іншою в кінематиці не існує. Через складність фізичного світу реальне явище, яке вивчається, завжди доводиться спрощувати і замість власне явища розглядати ідеалізовану модель. Так, для спрощення в умовах певних задач розмірами тіл можна знехтувати. Абстрактне поняття, яке замінює реальне тіло, що рухається поступально і розмірами якого можна знехтувати в умовах реальної задачі, називається матеріальною точкою. У кінематиці, коли розв’язують задачу, питання про те, що саме рухається, де рухається, чому саме так рухається, здебільшого не розглядають. Головне одне: як тіло рухається.

ІІІ. Закріплення вивченого. Розв’язування задач

1. Самостійна робота над матеріалом ППЗ “Фізика-9” від “Квазар-Мікро”, у ході якої учні складають опорний конспект.

2. Фронтальне опитування

– Що таке механічний рух?

– У чому полягає основна задача механіки?

– Який рух називають поступальним? Наведіть приклади.

– Що називають матеріальною точкою?

– Що таке система відліку? Яка відмінність між тілом відліку і системою відліку?

– Що називають тілом відліку? Чи залежить опис руху від вибору тіла відліку?

– Наведіть приклад задачі, у якій планету, наприклад Землю, не можна розглядати як матеріальну точку.

– У якій системі відліку простіше описувати: а) рух поїзда; б) рух предметів усередині вагона; в) рух планет?

IV. Домашнє завдання

1. Вивчити конспект уроку; відповідний параграф підручника.

2. Розв’язати задачі:

– Маленькій дитині здається, що секундна стрілка годинника рухається, а хвилинна і годинна стрілки нерухомі. Як довести дитині, що вона помиляється?

– Наведіть приклади задач, у яких Місяць: а) можна вважати матеріальною точкою; б) не можна вважати матеріальною точкою.

3. Додаткове завдання: підготувати презентації.




Механічний рух та його види. Основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці. Фізичне тіло і матеріальна точка. Система відліку