237427818.jpgПерший закон механіки Ньютона. Інерціальні системи відліку.


   


Мета.

Освітня. Пригадати визначення сили та маси, поняття інерції, правила додавання сил, спрямованих вздовж однієї прямої. Ознайомитись з І законом Ньютона, ввести поняття інерціальної та неінерціальної системи. Навчитись знаходити рівнодійну сил, спрямованих під кутом. Навчитися розраховувати та визначати масу різними способами.

Розвиваюча. Розвивати фізичну компетентність, логічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру ведення записів, розв’язків задач.

Тип уроку. Вивчення нового матеріалу.

here.gif

Дидактичні матеріали:

План

  1. Актуалізація опорних знань.
  2. Перший закон механіки Ньютона. Інерціальні системи відліку. Сила. Маса.
  3. Вчимося розв’язувати задачі.
  4. Запитання до уроку.
  5. Домашнє завдання.
  6. Для допитливих.
  7. Перевір себе.

Хід уроку


  1. Актуалізація опорних знань.

Самостійна робота. Рівноприскорений рух


  1. Перший закон механіки Ньютона. Інерціальні системи відліку.

Динаміка. Динаміка - розділ механіки, у якому вивчається рух матеріальних тіл під дією прикладених до них сил.

Завдання динаміки - за діючою силою визначити рух тіла або за характером руху тіла встановити, яка сила на нього діє. При вивченні динаміки руху тіл враховуються сили, що спричиняють цей рух. Повсякденний досвід, спостереження й досліди показують, що тіла самі по собі не змінюють своєї швидкості, а змінюють її лише тоді, коли на них діють інші тіла.

Швидкість тіла визначається вибором системи відліку. Тіло, на яке не діють інші тіла, називають ізольованим.

Перший закон механіки Ньютона (закон інерції). Існують такі системи відліку, відносно яких ізольовані тіла чи тіла, дія на які інших тіл компенсується, рухаються прямолінійно і рівномірно або перебувають у стані спокою.

Системи, відносно яких ізольовані тіла чи тіла, дія на які інших тіл компенсується, рухаються прямолінійно і рівномірно або перебувають у стані спокою називають інерціальними (в них ізольоване тіло рухається за інерцією).

В інерціальній системі відліку причиною прискорення тіла є взаємодія тіл.

З великим ступенем точності можна вважати інерціальною систему відліку, пов’язану з Землею.

Системи відліку, в яких зміна швидкості тіла може бути спричинена не лише взаємодією, а й прискореним рухом самої системи, називають неінерціальними. 

Прикладом неінерціальної системи є система пов’язана з вагоном: під час прискорення чи сповільнення  ходу потяга, а також на поворотах незакріплені, легкорухомі предмети приходять в рух відносно вагона, хоч дія на них інших тіл при цьому не змінюється.

Таким чином, щоб тіло рухалося прямолінійно з постійною швидкістю, воно згідно з першим законом Ньютона не повинно зазнавати жодних впливів з боку інших тіл або дія цих тіл має взаємно компенсуватися. Якщо ж тіло змінює свою  швидкість, то завжди можна вказати інше тіло чи кілька тіл, дія яких привела до цієї зміни, тобто до прискорення.

Причиною зміни швидкості руху є дія на дане тіло інших тіл. Зміна швидкості тіла триває доти, поки триває дія. Як тільки припиняється зовнішній вплив, припиняється і зміна швидкості. Проте рух не припиняється; він продовжується рівномірно і прямолінійно з тією швидкістю, з якою тіло рухалося в момент припинення впливу інших тіл. Явище збереження швидкості руху тіла за відсутності зовнішніх впливів на нього з боку інших тіл називають інерцією. Про тіло, яке продовжує рухатися після припинення зовнішнього впливу, кажуть, що воно рухається за інерцією.

Сила. Додавання сил. Поняття про силу є одним з основних у механіці.

Сила - міра взаємодії тіл. Вона зумовлює зміну стану руху або деформацію тіл. Сила - векторна величина.

Дію на тіло кількох сил можна замінити їх рівнодійною. Рівнодійна прикладених до тіла сил дорівнює векторній (геометричній) сумі сил, що діють на тіло:

  (1)

Демонстрація. Рівнодійна сил (2 динамометри на магнітах, тіло, магнітна дошка)

Рівнодійну для сил можна шукати лише в тих випадках, коли сили прикладені до одного тіла.

Якщо сили спрямовані вздовж однієї прямої:

Якщо сили спрямовані під кутом одна до одної:

 Маса тіла. Маса - міра інертності тіла.

Демонстрація. Демонстрація інертності тіла (штатив з муфтою та кільцем, нитка, важок, сірник)

Способи визначення маси тіла:

  1. Для вимірювання маси тіла використовують спосіб порівняння мас тіл за допомогою терезів. При цьому використовують здатність тіл взаємодіяти з Землею. Тіла, які мають однакову масу, однаково притягуються до Землі у даному місці.

  1. Масу тіла можна обчислити з формули (2). Для цього вибирають тіло, масу якого умовно беруть за одиницю, - еталон маси. Між еталоном маси і тілом, масу якого треба знайти, можна встановити стиснену за допомогою нитки пружину. Нитку перепалити і визначити прискорення еталона і досліджуваного тіла:

 

Ретельні дослідження взаємодії двох тіл, наприклад, зіткнення двох абсолютно пружних кульок, показали, що відношення модулів прискорень взаємодіючих тіл дорівнює оберненому відношенню їхніх мас:

  (2)

Еталон маси. Основна одиниця маси в Міжнародній системі одиниць (СІ) - кілограм. Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваги (м. Севр, поблизу Парижа). Це гиря з платино-іридієвого сплаву - 90% Pt, 10% Ir - у формі циліндра діаметром і заввишки 39 мм.

   

З достатньою точністю можна вважати, що масу 1 кг має 1 дм3 чистої води при 150С.


  1. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 66.1. Сили ,  i  діють на тіло так, як зображено на рисунку. Знайдіть рівнодійну цих сил та її проекції на координатні осі, якщо . (В: , , ).

Задача 66.2. Нерухомий алюмінієвий візок зіткнувся зі стальним візком такого самого розміру, що рухався зі швидкістю 4 м/с. З якою швидкістю почав рухатися алюмінієвий візок? Стальний візок після зіткнення мав швидкість 2 м/с.


  1. Запитання до уроку.

Запитання 66.1. Що таке динаміка? Які завдання динаміки?

Запитання 66.2. Що таке система відліку? Чи впливає вибір системи відліку на значення швидкості рухомого тіла?

Запитання 66.3. Яке тіло називають ізольованим? Сформулюйте І закон Ньютона.

Запитання 66.4. Що таке інерція? Наведіть приклади рухів за інерцією.

Запитання 66.5. Які системи відліку вважаються інерціальними? Що є причиною зміни швидкості руху тіла та як довго вона триває в інерціальній системі?  Наведіть приклади інерціальних систем.

Запитання 66.6. Систему відліку, пов’язану з Землею, можна  лише наближено вважати інерціальною. Чим це зумовлено?

Запитання 66.7. Які системи відліку вважаються неінерціальними? Що є причиною зміни швидкості руху тіла в неінерціальній системі? Наведіть приклади неінерціальних систем.

Запитання 66.8. Чим відрізняються інерціальні системи від неінерціальних? Яка з характеристик руху обов’язково залишається незмінною під час переходу від однієї інерціальної системи відліку до іншої?

Запитання 66.9. Що таке сила? Як позначають силу? Яким приладом та в яких одиницях її вимірюють?

Запитання 66.10. Яку силу називають рівнодійною?  У якому випадку та за якими правилами можна розраховувати рівнодійну силу?

Запитання 66.11. Що таке інертність тіла? Що таке маса тіла? Як її позначають? Назвіть основні та похідні одиниці вимірювання маси тіла.

Запитання 66.12. Які способи визначення маси тіла вам відомі? Що таке еталон маси?


  1. Домашнє завдання.

books.pngПідручник: §30.

images (9).jpgЗадача 66.3. Візок рухається горизонтальною поверхнею зі швидкістю 0,5 м/с. З ним зіткнувся інший візок, що рухався в тому самому напрямі зі швидкістю 1,5 м/с. Після зіткнення обидва візки продовжують рухатися у тому самому напрямі з однаковими швидкостями 1 м/с. Визначте відношення мас цих візків.

images (9).jpgЗадача 66.4. Візок рухається горизонтальною поверхнею зі швидкістю 30 м/с і зіштовхується з нерухомим візком, який має таку саму масу, що й перший. Унаслідок зіткнення рухомий візок зупиняється. З якою швидкістю рухатиметься другий візок після зіткнення?

Усне опитування по запитаннях до уроку.


  1. Перевір себе.

Тестові завдання.

Запитання 66.1Т. Якщо векторна сума всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, то в інерціальній системі відліку…

        А напрям руху тіла змінюється;

        Б швидкість руху тіла не змінюється;

        В швидкість руху тіла зростає;

        Г швидкість руху тіла зменшується.

Запитання 66.2Т. Яка фізична величина характеризує інертність тіла?

        А об’єм;

        Б густина;

        В маса;

        Г сила.

Запитання 66.3Т. При якому русі літака пов’язану з ним систему відліку можна вважати інерціальною?

        А літак розганяється на зльотній змузі;

        Б літак рівномірно летить у горизонтальному напрямку;

        В літак  виконує “мертву петлю”;

        Г літак гальмує після приземлення.

Запитання 66.4Т. Тіло в інерціальній системі відліку рухається прямолінійно і рівномірно, якщо на нього…

        А не діють інші тіла;

        Б діє сила, напрям якої не змінюється, а модуль зростає;

        В діє сила, напрям якої не змінюється, а модуль зменшується;

        Г діє стала за величиною і напрямком сила.

Запитання 66.5.Т.А. На малюнку зображено три зчеплених динамометри. Визначте покази лівого динамометра.

task_1_zno_2015_dodatk_phys_2.png

fizika_2.jpg

Середній рівень

Задача 66.1.С. Маса легкового автомобіля 2 т, а вантажного - 8 т. Порівняйте прискорення автомобілів, якщо сила тяги вантажного автомобіля удвічі більша за силу тяги легкового? В. 2 рази.

Достатній рівень

Задача 66.1.Д. Знайдіть рівнодійну сил, зображених на рисунку, та її проекції на координатні осі, якщо , , .

Задача 66.2.Д.  Знайдіть рівнодійну сил, зображених на рисунку, та її проекції на координатні осі, якщо , , , , , .


  1. Для допитливих.