Тема урока «Равномерное и неравномерное движение. Скорость»
Цели урока:
ввести понятия равномерное и неравномерное
движение;ввести понятие скорости как физической
величины, формулу и единицы ее измерения.развивать познавательные интересы,
интеллектуальные и творческие способности,
интерес к изучению физики;развивать навыки самостоятельного
приобретения знаний, организации учебной
деятельности, постановки целей, планирования;формировать умения систематизировать,
классифицировать и обобщать полученные знания;развивать коммуникативные способности
обучающихся
Образовательные :
Воспитательные :
Развивающие :
Ход урока:
1. Повторение
Что называется механическим движением? Приведите примеры
Что такое траектория движения? Какие они бывают?
Что такое путь? Как он обозначается, в каких единицах измеряется?
Перевести:
в м 80см, 5 см, 2 км, 3 дм, 12 дм,1350 см, 25000мм, 67км
в см 2 дм, 5 км, 30 мм
2. Усвоение новых знаний
Равномерное движение -движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути.
Неравномерное движение - движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит неравные пути.
Примеры равномерного и неравномерного движения
Скорость прямолинейного равномерного движения - физическая величина, равная отношению пути ко времени, за которое путь был пройден.
Давайте проверим, достаточно ли наших знаний для решения следующей проблемы. Два автомобиля начали движение одновременно из села с одинаковой скоростью 60 км/ч. Можно ли утверждать, что через час они будут находиться в одном и том же месте?
Вывод: скорость должна характеризоваться не только числом, но и направлением. Такие величины, которые кроме числового значения имеют еще и направление называют векторными.
Скорость- векторная физическая величина.
Скалярные величины- это такие величины, которые характеризуются только числовым значением(например путь, время, длина и т.д.)
Для характеристики неравномерного движения вводится понятие средней скорости.
Чтобы определить среднюю скорость тела при неравномерном движении, надо весь пройденный путь разделить на всё время движения:
Работа с таблицей учебника с.37
3. Проверка усвоения новых знаний
Решение задач
1.Выполнить перевод единиц измерения скорости в основные единицы СИ:
36 км/ч = __________________________________________________________________
120 м/мин = ________________________________________________________________
18 км/ч = ___________________________________________________________________
90 м/мин = __________________________________________________________________
2.Воздушный шар движется на восток со скоростью 30 км/ч. Изобразить графически вектор скорости, используя масштаб: 1 см=10 км/ч
Алгоритм решения задач по физике:
1. Внимательно прочитайте условие задачи и уясните основной вопрос; представьте процессы и явления, описанные в условии задачи.
2. Повторно прочитайте содержание задачи для того, чтобы четко представить основной вопрос задачи, цель ее решения, известные величины, опираясь на которые можно вести поиски решения.
3. Произведите краткую запись условия задачи с помощью общепринятых буквенных обозначений.
4. Выполните рисунок или чертеж к задаче.
5. Определите, каким методом будет решаться задача; составьте план ее решения.
6. Запишите основные уравнения, описывающие процессы, предложенные задачной системой.
7. Запишите решение в общем виде, выразив искомые величины через заданные.
8. Проверьте правильность решения задачи в общем виде, произведя действия с наименованиями величин.
9. Произведите вычисления с заданной точностью.
10. Произведите оценку реальности полученного решения.
11. Запишите ответ в требуемой форме
3.Найдите скорость французского спортсмена Романа Забалло, который в 1981 году пробежал расстояние между французскими городами Флоранс и Монпелье (510 км) за 60 часов.
4.Найдите скорость гепарда (самого быстрого из млекопитающих), если 210 метров он пробегает за 7 секунд.
5. В.И.Лукашик задачи № 117,118,119
6. Домашнее задание: §14,15, упр.4(4)
Урок
Тема: Прямолинейное равноускоренное движение. Скорость при неравномерном движении.
Цели урока:
Образовательные:
1. формировать понятие прямолинейного равноускоренного движения, мгновенной скорости, ускорения;
2. построить график ускорения;
3. отрабатывать навыки решения графических и расчетных задач
Развивающие:
1. развивать практические умения учащихся: умение анализировать, обобщать, выделять главную мысль из рассказа учителя и делать выводы;
2. развивать умение применять полученные знания в новых условиях.
Воспитывающие:
1. расширить кругозор учащихся о видах механического движения (в частности, о прямолинейном равнопеременном (равноускоренном) движении);
2. развивать любознательность, интерес к изучению физик и, внимательность, дисциплинированность
Тип урока: Комбинированный урок.
Ход урока.
Установление готовности класса к уроку.
2)Мотивация
Движение - это жизнь. Каждое тело движется по разному: со своей целью, траекторией, скоростью. вами движения - развитие, которое невозможно без получения новых знаний. Так и сегодня, мы откроем для себя новую характеристику движения, являющуюся неотъемлемой частью нашей жизни.
3) Актуализация знаний
Самостоятельная работа (20 мин)
4) Изучение нового материала
Мы изучили равномерное движение тела, когда его скорость остается неизменной и в любой момент времени и на любом расстоянии может быть найдена как отношение пройденного пути ко времени.
Приведите пожалуйста примеры равномерного движения.
(учащиеся называют примеры).
Как часто мы можем наблюдать такое движение?
(общее мнение учащихся: редко, практически всегда скорость тела меняется по каким-либо причинам)
Действительно, такое движение на самом деле встречается очень редко и как правило в механизмах. А вот в окружающем нас мире распространено другое движение.
Ускоренное движение является достаточно распространенным видом движения. Примером такого движения может служить движение груза, брошенного с некоторой высоты, движение тормозящего автобуса или стартующего лифта.
Для того чтобы каким-либо образом охарактеризовать ускоренное движение, вводят такую величину, которая называется ускорением тела.
Ускорением называется физическая величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени , за который оно произошло.
Кроме того, можно пользоваться бытовым определением: ускорение – это скорость изменения скорости.
Зачастую, мы рассматриваем ускорение в проекции на какую-либо ось (например, на ось ), при этом, проекция ускорения примет вид:
Обратим внимание на то, что ускорение во всех случаях является векторной величиной, то есть имеет не только величину, но и направление. Ускорение в системе СИ измеряется в метрах, деленных на секунду в квадрате
Один метр за секунду в квадрате это такое ускорение, при котором за каждую секунду скорость тела изменяется на один метр в секунду.
Мы с вами разобрались, как определить модуль ускорения, разберемся теперь, как же определить направление ускорения. Для этого изобразим изменение скорости в векторной форме (Рис. 1).
Рис. 1. Изменение скорости тела при ускоренном движении
Соответственно, ускорение тела будет направлено в том же направлении, куда направлен вектор .
Одним из самых простых видов неравномерного движения является равноускоренное движение.
Равноускоренным называется движение, при котором за любые равные промежутки времени скорость тела увеличивается на одинаковую величину. При равноускоренном движении ускорение тела постоянно.
Кроме того, иногда выделяют так называемое равнозамедленное движение. Равнозамедленным называют движение, при котором скорость тела противоположно направлена его ускорению.
Нарисуем графики зависимости ускорения тела от времени при равноускоренном движении. Поскольку при равноускоренном движении ускорение постоянно (Рис. 2):
Рис. 2. Ускорение тела при равноускоренном движении
Красный график соответствует случаю, когда проекция ускорения положительна. Зеленый график соответствует случаю, когда проекция ускорения равна нулю. Синий – отрицательной проекции ускорения.
Для того чтобы решить основную задачу кинематики, то есть найти положение тела в любой момент времени, нужно сначала найти скорость тела в любой момент времени. Для этого, нам стоит записать закон изменения мгновенной скорости от времени для равноускоренного движения. Это можно сделать, просто выразив скорость из формулы определения ускорения.
где – начальная скорость тела, – ускорение. Закон изменения скорости, записанный в векторной форме, является наиболее общим, но пользоваться им для определения скорости в какой-либо момент времени довольно неудобно. Поэтому рассмотрим закон изменения мгновенной скорости от времени в проекции на ось, выбранную вдоль направления движения.
Рассмотрим четыре возможных случая (Рис. 3):
Рис. 3. Четыре возможных случая направленности начальной скорости и ускорения
в случае а) скорость тела и его ускорение направлены по положительному направлению координатной оси, и закон изменения скорости примет вид:
в случае в ) скорость тела направлена вдоль положительного направления координатной оси, а ускорение – вдоль отрицательного направления координатной оси, такое движение мы ранее назвали равнозамедленным, и его закон изменения скорости:
Из вида законов изменения скорости от времени видно, что проекция скорости линейно зависит от времени, и соответственно, график зависимости проекции скорости от времени будет прямой линией (Рис. 4).
Рис. 4. Графики зависимости скорости тела от времени при равноускоренном движении
На графике (Рис. 4а) изображена зависимость проекции скорости от времени. Зеленая прямая соответствует случаю, тело покоилось, и в начальный момент времени начало двигаться в положительном направлении координатной оси с увеличивающейся скоростью. Красная прямая соответствует случаю, когда в начальный момент времени у тела была какая-то скорость, направленная в положительном направлении координатной оси, и возрастает со временем.
На рисунке 4б показана связь угла наклона графика зависимости скорости тела от времени с ускорением тела при равноускоренном движении.
Наконец, рассмотрим одну особую точку на графике зависимости проекции скорости тела от времени. На рисунке 5 изображена точка, в которой скорость тела меняет свое направление на противоположное. Такая точка называется точкой поворота (Рис. 5).
Рис. 5. Точка поворота
Итак, на этом уроке мы узнали о понятии ускорение тела. Кроме того, мы рассмотрели законы изменения скорости тела от времени. Далее, мы научились строить графики зависимости скорости тела от времени, и, наконец, ввели понятие точки поворота.
Домашнее задание
СКОРОСТЬ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ДВИЖЕНИИ
Неравномерным называется движение, при котором скорость тела со временем изменяется.
Средняя скорость неравномерного движения равна отношению вектора перемещения к времени нахождения в пути
Тогда перемещение при неравномерном движении
Мгновенной скоростью называется скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории.
Скорость – это количественная характеристика движения тела.
Средняя скорость – это физическая величина, равная отношению вектора перемещения точки к промежутку времени Δt, за который произошло это перемещение. Направление вектора средней скорости совпадает с направлением вектора перемещения . Средняя скорость определяется по формуле:
Мгновенная скорость , то есть скорость в данный момент времени – это физическая величина, равная пределу, к которому стремится средняя скорость при бесконечном уменьшении промежутка времени Δt:
Иными словами, мгновенная скорость в данный момент времени – это отношение очень малого перемещения к очень малому промежутку времени, за который это перемещение произошло.
Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории движения тела (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Вектор мгновенной скорости.
В системе СИ скорость измеряется в метрах в секунду, то есть единицей скорости принято считать скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором за одну секунду тело проходит путь в один метр. Единица измерения скорости обозначается м/с . Часто скорость измеряют в других единицах. Например, при измерении скорости автомобиля, поезда и т.п. обычно используется единица измерения километр в час:
1 км/ч = 1000 м / 3600 с = 1 м / 3,6 с
или
1 м/с = 3600 км / 1000 ч = 3,6 км/ч
Сложение скоростей
Скорости движения тела в различных системах отсчёта связывает между собой классический закон сложения скоростей .
Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме скоростей тела в подвижной системе отсчёта и самой подвижной системы отсчёта относительно неподвижной.
Например, пассажирский поезд движется по железной дороге со скоростью 60 км/ч. По вагону этого поезда идет человек со скоростью 5 км/ч. Если считать железную дорогу неподвижной и принять её за систему отсчёта, то скорость человека относительно системы отсчёта (то есть относительно железной дороги), будет равна сложению скоростей поезда и человека, то есть 60 + 5 = 65, если человек идёт в том же направлении, что и поезд; и 60 – 5 = 55, если человек и поезд движутся в разных направлениях. Однако это справедливо только в том случае, если человек и поезд движутся по одной линии. Если же человек будет двигаться под углом, то придётся учитывать этот угол, вспомнив о том, что скорость – это векторная величина .
А теперь рассмотрим описанный выше пример более подробно – с деталями и картинками.
Итак, в нашем случае железная дорога – это неподвижная система отсчёта . Поезд, который движется по этой дороге – это подвижная система отсчёта . Вагон, по которому идёт человек, является частью поезда.
Скорость человека относительно вагона (относительно подвижной системы отсчёта) равна 5 км/ч. Обозначим её буквой Ч.
Скорость поезда (а значит и вагона) относительно неподвижной системы отсчёта (то есть относительно железной дороги) равна 60 км/ч. Обозначим её буквой В. Иначе говоря, скорость поезда – это скорость подвижной системы отсчёта относительно неподвижной системы отсчёта.
Скорость человека относительно железной дороги (относительно неподвижной системы отсчёта) нам пока неизвестна. Обозначим её буквой .
Свяжем с неподвижной системой отсчёта (рис. 1.7) систему координат ХОY, а с подвижной системой отсчёта – систему координат X П О П Y П (см. также раздел Система отсчёта). А теперь попробуем найти скорость человека относительно неподвижной системы отсчёта, то есть относительно железной дороги.
За малый промежуток времени Δt происходят следующие события:
Тогда за этот промежуток времени перемещение человека относительно железной дороги:
Ч + B
Это закон сложения перемещений . В нашем примере перемещение человека относительно железной дороги равно сумме перемещений человека относительно вагона и вагона относительно железной дороги.
Закон сложения перемещений можно записать так:
= Δ Ч Δt + Δ B Δt
Тема. Неравномерное движение. Средняя скорость
Цель урока: ознакомить учащихся с простейшими случаями неравномерного движения
Тип урока: комбинированный
План урока
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Равномерное прямолинейное движение бывает сравнительно нечасто. Равномерно и прямолинейно тела движутся лишь на небольших отрезках своей траектории, а на других участках их скорость меняется.
Ø Движение с переменной скоростью, когда за одинаковые промежутки времени тело проходит разные пути, называют неравномерным.
Для характеристики скорости неравномерного движения используют среднюю и мгновенную скорости.
Поскольку скорость в случае неравномерного движения изменяется во времени, то формула для вычисления перемещения пользоваться нельзя, ведь скорость является переменной величиной, и не известно, какое именно значение нужно подставить в эту формулу.
Однако в некоторых случаях можно рассчитывать перемещения, если ввести величину, которую называют средней скоростью. Она показывает, какое перемещение совершает тело в среднем за единицу времени,т.е.
Эта формула описывает так называемую среднюю векторную скорость. Однако она не всегда подходит для описания движения. Рассмотрим такой пример: рейсовый автобус выехал из гаража и в конце смены вернулся обратно. Спидометр показывает, что автомобиль проехал 600 км. Какова средняя скорость движения?
Правильный ответ: средняя векторная скорость равна нулю, поскольку автобус вернулся в начальную точку, то есть перемещение тела равно нулю.
На практике часто пользуются так называемой средней путевой скоростью, которая равна отношению пути, пройденного телом, ко времени движения:
Поскольку путь - величина скалярная, то и средняя путевая скорость (в отличие от средней скорости) является скалярной величиной.
Знание средней скорости не дает возможности определять положение тела в любой момент времени, даже если известна траектория его движения. Однако это понятие является удобным для выполнения некоторых расчетов, например, вычисление времени движения.
Если наблюдать за показаниями спидометра автомобиля, что движется, то можно заметить, что они меняются с течением времени. Особенно это заметно во время разгона и торможения.
Когда говорят, что скорость тела изменяется, имеют в виду мгновенную скорость, то есть скорость тела в определенный момент и в определенной точке траектории.
Ø Мгновенной скоростью называют величину, которая равна отношению очень малого перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло:
Мгновенная скорость - это средняя скорость, измеряется за бесконечно малый промежуток времени.
Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
1. Автомобиль проезжал в час по 60 км. Можно утверждать, что его движение было равномерным?
2. Почему нельзя говорить о средней скорости переменного движения вообще, а можно говорить лишь о средней скорости за определенный промежуток времени или о средней скорости на отдельном участке пути?
3. Во время езды на автомобиле ежеминутно снимались показания спидометра. Можно ли по этим данным вычислить среднюю скорость движения автомобиля?
4. Известно среднюю скорость за определенный промежуток времени. Можно вычислить перемещение, совершенное за половину этого промежутка?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
1. Первый участок пути длиной 12 м лыжник прошел за 2 мин., вторую, длиной 3 м - по 0,5 мин. Вычислите среднюю путевую скорость лыжника.
2. Человек прошел по прямой дороге 3 км за 1 ч., потом вернулась под прямым углом и прошла еще 4 км за 1 ч. Вычислите среднюю и среднюю путевую скорость движения на первом этапе движения, на втором этапе и за все время движения.
3. Человек проехал первую половину пути на автомобиле со скоростью 7 км/ч., а вторую половину - на велосипеде со скоростью 2 км/ч. Вычислите среднюю путевую скорость на всем пути.
4. Пешеход две трети времени своего движения шел со скоростью 3 км/ч., остальное время - со скоростью 6 км/ч. Вычислите среднюю и среднюю путевую скорости движения пешехода.
5. Материальная точка движется по дуге окружности радиусом 4 м, описывая при этом траекторию, что является половиной дуги окружности. При этом первую четверть окружности точка движется со скоростью 2 м/с, а вторую четверть - со скоростью 8 м/с. Вычислите среднюю путевую и среднюю векторную скорость за все время движения.
Подготовка к ЗНО. Физика.
Конспект 2. Неравномерное движение.
5. Равнопеременное (равноускоренное) движение
Неравномерное движение
– движение с переменной скоростью .
Определение
. Мгновенная скорость
– скорость тела в данной точке траектории, в данный момент времени. Находится отношением перемещения тела к интервалу времени ∆t, за который это перемещение было совершено, если интервал времени стремится к нулю.
Определение
. Ускорение
– величина, показывающая на сколько изменяется скорость за интервал времени ∆t.
Где – конечная, а – начальная скорость за рассматриваемый интервал времени.
Определение . Равнопеременное прямолинейное движение (равноускоренное) – это движение, в котором за любые равные промежутки времени скорость тела изменяется на равное значение, т.е. это движение с постоянным ускорением .
Замечание. Говоря, что движение равноускоренное, считаем, что скорость возрастает, т.е. проекция ускорения при движении вдоль направления отсчета (скорость и ускорение совпадают по направлению), а говоря – равнозамедленное, считаем, что скорость убывает, т.е. (скорость и ускорение направлены на встречу друг другу). В школьной физике оба эти движения, обычно, называют равноускоренными.
Уравнения перемещения, м:
Графики равнопеременного (равноускоренного) прямолинейного движения:
График – прямая линия, параллельная оси времени.
График – прямая линия, которая строится «по точкам».
Замечание. График скорости всегда начинается с начальной скорости.