Механічний рух. Відносність руху.

Мета.

Навчальна. Дати уявлення про механічний рух та його риси, відносність руху. Сформувати поняття тіла відліку, системи відліку, матеріальної точки. З’ясувати в яких випадках тіло можна вважати матеріальною точкою, а в яких - не можна.

Розвиваюча. Розвивати в учнів довільну увагу, уміння аналізувати, порівнювати, проводити аналогії, робити висновки.

Виховна. Спонукати до зацікавленості до предмету. Виховувати культуру наукового мовлення.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 7 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок" 
• Демонстрація. Механічний рух (іграшковий автомобіль, 4 фігури на присосках, демонстраційна лінійка на підставці, м’ячик).
• Відео. Механічний рух (Час показу 1:09 хв)
• Відео. Дозаправка літака в повітрі (Час показу 0:48 хв)
• Демонстрація. Прилади для вимірювання часу (секундомір, механічний секундомір, метроном, пісочний годинник)

План

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

 Перевірка домашнього завдання.

 Введення в тему.

2. Механічний рух. Відносність руху.

 Міркуємо разом. Бажаючи описати стан фізичних тіл довкола нас, ми часто називаємо одні з них нерухомими, інші - рухомими. Дерева в лісі чи в садку, різні будівлі, каміння на дні струмка, мости, береги річок ми вважаємо, не вагаючись, нерухомими, а воду в річці чи струмку, літаки в небі, автомобілі, що їдуть дорогою, - рухомими.

Чим рухомі тіла відрізняються від нерухомих? 

 Механічний рух. Незважаючи на розмаїття прикладів руху, для них можна визначити спільні риси.

Риси руху:

• тіла, що рухаються, змінюють своє положення відносно інших тіл;
• зміна положення тіл відбувається з плином часу.

Найпростішим різновидом руху є механічний рух.

 Механічним рухом називають зміну положення тіла або його частин в просторі з часом відносно інших тіл.

Приклади механічного руху: рух планет навколо Сонця, хмар у небі, води в річках та океанах, різних частин машин і верстатів, людей, тварин, мікроскопічних істот…

Механічний рух є фізичним явищем.

 Відео. Приклади механічного руху (Час показу 1:09 хв)

 Відносність руху. Розглянемо рух потяга з хлопчиком та читачем. Відносно читача у потязі хлопчик не рухається, а відносно спостерігача на узбіччі - рухається.

Демонстрація. Механічний рух, як і спокій є відносним (іграшковий автомобіль з водієм та пасажиром, спостерігач).

Отже, одне й те саме тіло може бути  нерухомим  відносно одного тіла і рухомим  відносно іншого.

Відносність руху дає можливість “зупинити” автомобіль, що мчить дорогою. Згадайте, як каскадери пересідають на швидкості з одного автомобіля на інший без зупинки! Відносністю руху досить цікаво користуються для поповнення пальним баків літака у повітрі. Незважаючи на те, що відносно поверхні землі та атмосферного повітря літаки мчать зі швидкостями у кілька сотень кілометрів за годину, один відносно одного вони перебувають у спокої.

 Відео. Дозаправка літака в повітрі (Час показу 0:48 хв)

Усі тіла природи перебувають у русі, тому будь-який стан (рух або спокій) є відносним.

 Система відліку. Оцінюючи отримані знання про відносність руху, ми приходимо до висновку, що поняття руху тіла має строго визначений зміст тільки тоді, коли вказано інше тіло, відносно якого і відбувається рух даного тіла.

 Тіло, відносно якого розглядають рух називають тілом відліку. Тіло відліку обирають довільно. Під час вивчення різних рухів за тіло відліку прийматимемо Землю, пароплав, будинок, потяг, або будь-яке інше тіло, нерухоме відносно Землі.

Коли тіло рухається, то його положення в просторі змінюється. Для визначення положення тіла в просторі використовують систему координат, яку пов’язують із тілом відліку.

Якщо тіло рухається вздовж прямої, то його положення визначається однією координатою - х.

Якщо рух відбувається в площині, то положення тіла визначається двома координатами х і у.

Простір, у якому ми живемо - трьохвимірний. Тому, якщо тіло рухається в просторі, то його положення визначається трьома координатами х, у, z.

Зміна положення тіла відбувається не миттєво, а протягом певного часу, тому для опису механічного руху необхідно мати прилад для вимірювання часу.

Демонстрація.  Прилади для вимірювання часу: а) годинник; б) секундомір; в) механічний секундомір; г) метроном; д) пісочний годинник; е) електронний годинник…

 Тіло відліку, пов’язану з ним систему координат та прилад для вимірювання часу утворюють систему відліку.

Систем відліку є безліч, але вибирається зручна для розв’язку даної задачі.

 Матеріальна точка. Зазвичай під час руху тіла кожна його точка рухається по-різному. На практиці дослідити рух усіх точок тіла досить складно, та часто в цьому й немає потреби. Описуючи рух тіла, розміри якого набагато менші, ніж відстані, які воно долає, тіло замінюють на фізичну модель - матеріальну точку.  Матеріальна точка не має розмірів, а її маса рівна масі даного тіла.

 Матеріальна точка - це фізична модель тіла, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати.

Матеріальною точкою можна вважати літак при визначенні середньої швидкості його руху на шляху від Києва до Одеси. Однак при обчисленні сили опору повітря, діючої на рухомий літак, вважати його матеріальною точкою не можна. Це обумовлено тим, що сила опору залежить від розмірів і форми літака.

Під час пострілу з гармати снаряд можна вважати за матеріальну точку при визначенні дальності польоту.

При вивченні руху Місяця навколо Землі розміри Місяця можна не враховувати – Місяць вважається матеріальною точкою. Проте при розв’язанні задач, пов’язаних з добовим обертанням планет, наприклад, при визначенні сходу Сонця в різних точках поверхні земної кулі, вважати планету матеріальною точкою не можна. У цьому випадку розв’язання задачі залежить від розмірів цієї планети і швидкості руху точок її поверхні.

Демонстрація. Міжнародна космічна станція (МКС) - пілотована космічна станція на орбіті Землі, створена для наукових досліджень у космосі.

Те саме тіло в умовах однієї задачі можна вважати матеріальною точкою, а в умовах іншої - не можна.

4. Вчимося розв’язувати задачі.

 Задача 13.1. Хто може вважати Землю матеріальною точкою:

А. диспетчер, керуючи рухом літаків;

Б. космонавт, готуючись до посадки космічного корабля на Землю;

В. науковець, обчислюючи силу тяжіння між Землею та Марсом;

Г. геолог, прогнозуючи місцезнаходження корисних копалин.

 Задача 13.2. Координати дерева, каменя та світлофора, розташованих на узбіччі прямолінійної ділянки дороги становлять хд=-50 км, хк=40 км та хс=110 км відповідно. Накресліть у зошиті координатну вісь та позначте на ній початок координат і положення зазначених тіл.

 Задача 13.3. Грибник спочатку був у точці А з координатою х=200 м, y=100 м. За 10 хв він перемістився у точку В, розташовану на відстані 500 м від точки А в напрямку на південь, а ще за 20 хв. - у точку С, розташовану на відстані 400 м від  точки В у напрямку на захід. Накресліть у зошиті систему координат, зобразіть зазначені точки та визначте їхні координати.

 Задача 13.4. 

а) Виразіть час в основних одиницях системи СІ:

34,5 хв; 1 год 35 хв 2 с; 2,2 доби.

б) Виразіть час у годинах:

6 хв; 185 с.

 Задача 13.5. 

1) Виразіть відстань в основних одиницях системи СІ:

34,65 км; 567 мм; 37,2 дм; 269 см.

2) Виразіть відстань у кілометрах:

123,6 м; 25,5 см; 344,2 мм.

4. Запитання до уроку.

Запитання 13.1. Дайте означення механічного руху. Наведіть приклади механічних рухів. Чи можна вважати безперервний хаотичний рух молекул механічним рухом?

Запитання 13.2.  Як ви розумієте вираз “механічний рух є відносним”? Наведіть приклади, що підтверджують відносність руху.

Запитання 13.3. Що називають тілом відліку? Як обирають тіло відліку?

Запитання 13.4.  Які об’єкти утворюють систему відліку?

Запитання 13.5. Вкажіть кількість координат, якими можна задати положення тіла, що рухається по прямій; по довільній траєкторії на площині; по довільній траєкторії у просторі.

Запитання 13.6. Що таке матеріальна точка? У яких випадках тіло можна вважати матеріальною точкою, а в яких - ні? Наведіть приклади.

Запитання 13.7. Чи можна вважати космічний корабель за матеріальну точку, коли він: здійснює переліт Земля - Марс? здійснює посадку на поверхню Марса?

Запитання 13.8. Стратонавти, які піднімалися на повітряній кулі, розповідали, що, перебуваючи всередині хмари, ніяк не могли зрозуміти, піднімається куля, опускається чи перебуває на місці. Чому?

5. Домашнє завдання.

 Підручник: § 6 (ст. 50-53).

Задача 13.6. 

1) Виразіть час в основних одиницях системи СІ:

а) 25,7 хв; б) 2 год 22 хв 4 с; в) 1,3 доби.

2) Виразіть час у годинах:

а) 10 хв; б) 240 с.

Задача 13.7. 

1) Виразіть відстань в основних одиницях системи СІ:

а) 28,45 км; б) 344 мм; в) 28,4 дм; г) 36 см.

2) Виразіть відстань у кілометрах:

а) 36,8 м; б) 105 мм; в) 265 дм.

 Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

Задачі достатнього рівня складності:

Задача 13.1.Д. Виразіть час...

а) у основних одиницях системи СІ: 5 хв; 34 мс; 0,15 год; 1 доба; 1 рік.

б) у хвилинах: 72 с; 2 год. 4 хв.

Задача 13.2.Д. Виразіть відстань:

а)  в основних одиницях СІ: 35 мм; 47,05 км; 906,3 дм; 382 см.

б) у кілометрах: 0,8 м; 47 см; 55,032 м; 87,04 дм; 38 мм.

7 Для допитливих.