Рівномірний рух. Швидкість руху.

Мета. Ввести поняття прямолінійного рівномірного руху, швидкості рівномірного руху та одиниць її вимірювання. Розвивати цікавість, логічне та алгоритмічне мислення. Виховувати культуру наукового мовлення, оформлення й запису розрахункових задач.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Дидактичні матеріали:

• Підручник онлайн: Фізика 7 клас НУШ, Бар'яхтар В. 
• Демонстрація. Прямолінійний рівномірний рух бульбашки повітря у воді (скляна трубка завдовжки 1 м  з водою з бульбашкою повітря, штатив з муфтою та тримачем, метроном, маркер, лінійка). 
• Відео. Прямолінійний рівномірний рух  (Час показу 4:18 хв).
• Відео. Рівномірний рух (Час показу 3:16 хв).
• Демонстрація. Відносна швидкість тіл, які рухаються в одному напрямку (2 іграшкові автомобілі)
• Демонстрація. Відносна швидкість тіл, які рухаються в різних напрямках (2 іграшкові автомобілі)

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Рівномірний рух. Швидкість руху.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання до уроку.
5. Домашнє завдання.
6. Перевір себе.
7. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

 Перевірка домашнього завдання.

2. Рівномірний рух. Швидкість руху.

 Міркуємо разом. Рухаються частинки в ядрах атомів,  комахи і тварини, річки і гори, планети і зірки,  частинки піску і галактики – все перебуває в безперервному русі. Найпростішим видом механічного руху є рівномірний прямолінійний рух.

 Прямолінійний рівномірний рух. Якщо тіло за першу секунду пройшло шлях 5 см, за другу — знову 5 см, за третю — 5 см і т. д., тобто за кожну будь-яку секунду тіло проходить однако­вий шлях, то такий рух є рівномірним.

 Рівномірний рух - механічний рух, під час якого тіло за будь-які однакові інтервали часу проходить однаковий шлях.

Якщо автомобіль рівномірно рухається прямолінійною ділянкою дороги, то за рівні інтервали часу він здійснює однакові переміщення, тобто долає однаковий шлях і не змінює напрямку свого руху. Такий рух називають рівномірним прямолінійним.

 Прямолінійний рівномірний рух - механічний рух, під час якого тіло за будь-які однакові інтервали часу проходить однакове переміщення.

Приклади прямолінійного рівномірного руху:

• рух велосипедиста на прямій і рівній дорозі;

• піднімання повітряної бульбашки у трубці з водою.

Візьмемо скляну трубку завдовжки 1 м і діа­метром 1 см. Закриємо її з обох боків пробками, попередньо наливши в неї води так, щоб у ній залишила­ся повітряна бульбашка. Тепер встановимо трубку верти­кально або з нахилом так, щоб у початковий момент пові­тряна бульбашка була розташована у нижньому кінці трубки. Бульбашка почне повільно спливати, і буде зруч­но спостерігати за характером її руху. В результаті дослі­ду переконуємося, що бульбашка повітря проходить однакові переміщення за однакові інтервали часу. Отже, рух бульбашки є прямолінійним  рівномірним.

Відео. Прямолінійний рівномірний рух  (Час показу 4:18 хв).

Відео. Рівномірний рух (Час показу 3:16 хв).

 Швидкість руху. Відстань 6 км турист пройшов за 1 годину, а велосипедист — за 0,5 години. Чим відрізняється рух туриста від руху велосипедиста?

 Швидкість рівномірного руху тіла - це фізична величина, яка показує, який шлях проходить тіло за одиницю часу.

Швидкість позначають латинською літерою .  Щоб визначити швидкість рівномірного руху тіла, потрібно шлях, пройдений тілом за певний проміжок часу, поділити на цей інтервал часу:

Одиницею швидкості в СІ є метр за секунду: м/с. 

1 м/с - це швидкість руху тіла, під час якого воно за 1 с проходить шлях 1 м. Значення швидкості руху можна визначати в км/год, м/хв.  В деяких областях людської діяльності та країнах світу використовуються специфічні одиниці швидкості, як, наприклад, вузол на секунду чи фут на секунду.

Приладом для вимірювання швидкості руху тіла є спідометр. Спідометр винайдений хорватом Йосипом Білічічем у 1888 році. Застосування у машинах спідометр набув на початку 20 століття. Для виявлення порушників на дорогах використовують сучасні лазерні вимірювачі швидкості.

Значення швидкостей лежать у визначених межах: від 0 (коли тіло перебуває у спокої) до швидкості поширення світла у вакуумі, яка дорівнює  м/с.

Швидкість руху тіла характеризується числовим значенням та напрямом, тому є векторною величиною.

На малюнках вектор швидкості зображають стрілкою, напрям якої збігається з напрямом швидкості, а довжина дорівнює числовому значенню швидкості у певному масштабі. Поряд зі стрілкою розташовують символ швидкості зі стрілкою над ним.

Напрям та значення швидкості руху тіла залежить від того, де перебуває спостерігач (відносно якого тіла ми визначаємо швидкість). Наприклад, потяг, що прямує на південь, проїжджає повз станцію. У цей час пасажир першого вагона йде по коридору в напрямку другого вагона. Для провідника пасажир рухається на північ, а для людини на станції пасажир разом із потягом рухається на південь.

Якщо один автомобіль, який їде зі швидкістю 50 км/год, наздоганяє другий автомобіль, швидкість руху якого становить 40 км/год, то відстань між ними щогодини зменшується на 50 - 40 = 10 (км). Це означає, що швидкість руху одного автомобіля відносно другого становить 10 км/год.

Часто в фізиці зустрічаються задачі, пов’язані з рухом човна в річці. Позначимо власну швидкість човна (швидкість човна відносно води, річки) , а швидкість течії - . 

Розглянемо рух човна та плота, що пливуть річкою відносно води. Човен відносно води рухається з своєю власною швидкістю як за течією, так і проти течії річки, тоді як пліт відносно води взагалі не рухається. Якщо човен відносно води плив за течією річки  метрів  протягом 20 хв, то повертаючись до плота, проти течії річки,  він пропливе ті ж  метрів за  20 хв.  

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 12.1. а) Виразити 72 км/год в основних одиницях ; б) Виразіть  0,5 м/с у км/год.

Задача 12.2. Зі сходу на захід проти вітру, швидкість якого 6 м/с, рухається велосипедист зі швидкістю 8 м/с. Зобразіть графічно ці швидкості в масштабі: 1 см відповідає 2 м/с. 

Задача 12.3. Бамбук – рослина, що росте із надзвичайною швидкістю. За 1 годину він виростає на 3 см. Знайдіть швидкість росту бамбука в одиницях СІ.

Задача 12.4. Судно йде рівномірно зі швидкістю 7,5 м/с. Який шлях подолає судно за 2 год?

Задача 12.5. Швидкість руху літака становить 900 км/год. Скільки часу витратить літак, щоб подолати 378 км?

Задача 12.6. Відносно води човен рухається зі швидкістю 5 км/год. Швидкість течії річки становить 2 км/год. Визначте швидкість човна відносно рибака на березі річки, якщо човен  пливе а) за течією; б) проти течії.

Задача 12.7. З катера, що рухається за течією, в момент, коли він проходив під мостом, випав рятувальний круг. Через півгодини катер змінив напрям руху на протилежний і зустрів круг на відстані 1,5 км від мосту. Визначте швидкість течії (у км/год).

4. Запитання до уроку.

Запитання 12.1. Який рух називають рівномірним? Наведіть приклади рівномірного руху.

Запитання 12.2. Який рух називають нерівномірним? Наведіть приклади нерівномірного руху.

Запитання 12.3. Дайте визначення швидкості рівномірного руху тіла. Як позначають швидкість? Назвіть основні та похідні одиниці вимірювання швидкості та прилад для її вимірювання. Назвіть формулу визначення швидкості за означенням.

Запитання 12.4. Швидкість автомобіля 20 м/с. Що це означає?

Запитання 12.5. Які величини називають векторними? Швидкість руху тіла є векторною величиною. Що це означає?

Запитання 12.6. Хлопчик, який пливе на плоту річкою, кидає у воду дерев’яну дощечку. Випередить пліт чи відставатиме дощечка від плоту? Відповідь обґрунтуйте.

Запитання 12.7. По дорозі назустріч один одному їдуть велосипедист і автомобіль зі швидкостями 15 км/год і 65 км/год відповідно. З якою швидкістю вони зближуються?

Запитання 12.8. На озері човен, який рухається зі швидкістю 8 км/год обганяє інший човен, який рухається зі швидкістю 6 км/год. З якою швидкістю вони віддаляються?

5. Домашнє завдання.

Підручник. §8.

Задача 12.7. Спортсмен пробіг дистанцію 4 км за 8 хв 20 с. З якою швидкістю біг спортсмен?

Задача 12.8. Потяг їде зі швидкістю 180 км/год. Який шлях долає потяг за 1 хв?

Тестування.. Рівномірний рух. Швидкість руху.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

Вправа 12.1. Одиниці вимірювання шляху, часу та швидкості.

Вправа 12.2. Переведення швидкості у СІ  (під час виконання вправи можна користуватися калькулятором).

Задачі середнього рівня складності:

Задача 12.1.С. По шосе зі швидкістю 72 км/год їде автобус. Його наздоганяє легковий автомобіль, швидкість якого становить 90 км/год. З якою швидкістю автобус наближається до легкового автомобіля?

Задача 12.2.С. По шосе зі швидкістю 72 км/год їде автобус. Назустріч автобусу їде трейлер зі швидкістю 48 км/год. З якою швидкістю автобус наближається до трейлера?

Задача 12.3.С. Плавець пливе проти течії річки. Його швидкість відносно води 2,1 м/с, а швидкість течії річки 0,6 м/с. Визначте швидкість плавця відносно берега.

Задача 12.4.С. Автомобіль рухається рівномірно зі швидкістю 54 км/год. Мотоцикліст, що рухається зі сталою швидкістю 72 км/год, обганяє автомобіль. Визначте швидкість руху мотоцикліста в системі відліку, пов’язаній з автомобілем.

Задача 12.5.С. В середньому велосипедист проїжджає 20 км за 2 год. Яка швидкість велосипедиста?

Задача 11.6.С. За який час світло доходить від Сонця до Землі. Відстань до Сонця 150 000 000 км, швидкість світла 300 000 км/с. (В. 8 хв)

Задача 11.7.С. Літак пролетів 750 км за 1 год 15 хв. З якою швидкістю рухався літак?

Задача 11.8.С. Визначте швидкість рівномірного прямолінійного руху електропоїзда, який за 2,5 хв пройшов шлях 3600 м.

Задача 11.9.С. Автомобіль їде зі швидкістю 108 км/год. Виразити цю швидкість у метрах за секунду.

Задачі достатнього рівня складності:

Задача 11.1.Д. Рибалка плив річкою на човні, зачепився капелюхом за міст, і капелюх впав у воду. Через годину рибалка схаменувся, повернув назад і підібрав капелюха на 4 км нижче від моста. Яка швидкість течії? Швидкість човна відносно води залишалася незмінною за модулем.

Задача 11.2.Д. Левеня рухається зі швидкістю 9 км/год відносно вагона поїзда проти напрямку його руху, поїзд рухається зі швидкістю 20 м/с. Яка швидкість Левеняти відносно Землі? (В. 17,5 м/с в напрямку руху вагона)

Задача 11.3.Д. Автомобіль рухається зі швидкістю 54 км/год. Визначте шлях, який він проходить за 1 секунду.

Задача 11.4.Д. Переведіть швидкість в одиниці системи СІ й розташуйте у порядку спадання: 14 м/с; 54 км/год; 100 000 мм/с; 36000 м/год.

Задача 11.5.Д. Молодий бамбук за добу може вирости на 86,4 см. На скільки він може вирости за 1 с? Відповідь записати у метрах.

Задача 11.6.Д. Пліт пропливав під мостом, коли його обігнав моторний човен, який ішов униз за течією. Через 1 год човен, не міняючи режиму роботи двигуна, повернув назад. Через який час після розвороту човен проходив повз пліт?

7. Для допитливих.

Вікторина. Швидкість руху.

Проект. Досліджуємо швидкість у природі і техніці.

Задачі підвищеної складності:

Задача 11.1.О. Скільки гектарів пшеничного поля скосить комбайн за 6 год роботи, якщо ширина захвату жатки 4 м, а швидкість комбайна 5,4 км/год? (В. 12,96 га)

Задача 11.2.О. Визначити витрати води (Q)  в річці, якщо площа поперечного перерізу річки  складає 50 м2, а швидкість течії – 2 м/с. (В. 100 м3/с)

Задача 11.3.О. Лисиця доганяє зайця, а собака - лисицю. Відстань від зайця до лисиці 100 м, а від лисиці до собаки 120 м. Швидкість зайця 8 м/с, лисиці 9 м/с, собаки 11 м/с. Чи дожене лисиця зайця? (В. не наздожене)

Задача 11.4.О. Три вантажівки стартували одночасно з пункту А і фінішували одна за одною через рівні проміжки часу в пункті В. Швидкість першої з них 60 км/год, останньої - 30 км/год. Знайдіть швидкість вантажівки, що фінішувала другою. (В. 40 м/с)

Задача 11.5.О. При в’їзді на пошкоджену ділянку шосе кожен автомобіль з колони різко знижує швидкість від 54 км/год до 36 км/год. Якою повинна бути дистанція між машинами, якщо довжина кожної з них 3 м? (В. 1,5 м)

Задача 11.6.О. Пройшовши ⅜ довжини моста віслюк озирнувся і побачив автомобіль, що наближається до моста зі швидкістю 60 км/год. Якщо віслюк побіжить назад, то зустрінеться з автомобілем на початку мосту. Якщо побіжить вперед, то автомобіль наздожене його в кінці мосту. З якою швидкістю бігає віслюк? (В. 15 км/год)

Задача 11.7.О. Пасажир помітив, що потяг, в якому він їде, пройшов повз нерухомий 100 метровий потяг за 5 с, а зустрічний потяг, довжиною 60 м, проїхав повз нього за 2 с. З якою швидкістю рухався зустрічний потяг. Результат представте у км/год. (В. 36 км/год)

Задача 11.8.О. Немає нічого кращого ніж прийди до теплої домівки і зігрітися чашкою теплого чаю. Так подумала мама, коли приїхала на дачу і розтопила пічку. Після цього температура стала зростати на 5 градусів за 30 хв. З якою швидкістю буде підніматися стовпчик термометра, показаного на малюнку? (В. 3,6·10-6 м/с)