Moltschanowa Larisa Anatoljewna

Lehrer für Physik und Naturwissenschaften

MBOU Mittelschule №150, Krasnojarsk

Thema 1 „Bewegungsgesetze und Interaktion von Körpern“

Lektion 1.1 Materieller Punkt. Referenzsystem

Das Ziel des Unterrichts: Lernen Sie die grundlegenden Eigenschaften der Bewegung kennen. Betrachten Sie das Konzept eines materiellen Punktes und die Prinzipien seiner Anwendung. Erklären Sie die Komponenten eines Referenzsystems.

Während des Unterrichts

1. Organisatorischer Moment

Anwesende markieren. Ankündigung des Themas und des Namens der Lektion (Folie 1).

2. Neues Material lernen

1) Einführungsrede des Lehrers:

Wir beginnen mit Ihnen, die Fragen der Interaktion von Körpern, eines materiellen Punkts, eines Referenzsystems von der Hauptfrage aus zu betrachten -Bewegung . Im Allgemeinen können alle Veränderungen, die in der Natur auftreten, als Bewegung bezeichnet werden.

Im Physikkurs der 9. Klasse beginnen wir das Bewegungsstudium mit der einfachsten Bewegungsart - der mechanischen Bewegung (Folie 2).

Betrachten Sie mehrere Bewegungsarten. Dies ist vor allem progressiv, das einfachste, ziemlich selten; rotierend und oszillierend (Folie 3).

Darüber hinaus können wir über die Form der Flugbahn des Körpers sprechen, dh die Linie, entlang der sich der Körper bewegt (Folie 4).

Bitte beachten Sie, dass wir beim Studieren von Bewegung Fragen im Zusammenhang mit dem Körper berücksichtigen sollten. Zur Charakterisierung der Bewegung werden folgende Größen verwendet: zunächst die zurückgelegte Strecke, Geschwindigkeit, Flugbahn, sowie ganz wichtige Dinge – das sind die Koordinaten des Körpers (Folie 5).

Mal sehen, wo sich all diese Größen treffen. Zunächst gilt es, den aus der 7. Klasse bekannten Wert zu notieren – die zurückgelegte Wegstrecke. Sie wird mit dem Buchstaben S bezeichnet und in Metern ausgedrückt. Die zurückgelegte Strecke ist die Länge der Flugbahn, und die Flugbahn ist die Linie, entlang der sich der Körper bewegt (Folien 6, 7).

Das nächste Merkmal ist die Geschwindigkeit. Aus dem Kurs der 7. Klasse können wir uns erinnern, dass Geschwindigkeit ein Wert ist, der die Bewegungsgeschwindigkeit charakterisiert. Sie wird mit dem lateinischen Buchstaben V bezeichnet und in m/s gemessen (Folie 8).

Und das nächste Merkmal sind die Koordinaten. Ich mache Sie darauf aufmerksam, dass Sie sich aus der Mathematik daran erinnern, dass Sie zur Bestimmung der Position des Körpers seine Koordinaten angeben müssen. Bis Mitte des letzten Jahrtausends wurde nur eine Koordinate verwendet – wir nennen sie die OX-Achse oder die Abszissenachse. Aber heute wissen Sie, dass unser Raum dreidimensional ist, und daher werden die Koordinaten entlang dreier Achsen verwendet: x, y undz(Folie 9). Durch das Setzen dieser Punkte (Koordinaten) können wir den Ort des Körpers bestimmen.

Ein sehr wichtiger Punkt, der hier beachtet werden sollte, ist die Betrachtung des Körpers in einem gegebenen Koordinatensystem. Tatsache ist, dass Körper sehr unterschiedlich groß sein können - groß, supergroß (einige kosmische Körper), klein, mikroskopisch, daher ist es notwendig, um die Eigenschaften der Bewegung eines Körpers bequemer zu nutzen so etwas wie einen materiellen Punkt einzuführen (Folie 10).

Betrachten wir zum Beispiel einen Zug, der sich dem Bahnhof nähert, dann können wir ihn in diesem Fall nicht als materiellen Punkt im Vergleich zum Bahnhof betrachten, da ihre Größen vergleichbar sind (Folie 11). Wenn in diesem Fall die Körpergrößen vergleichbar sind, können sie nicht als MT betrachtet werden. Aber wenn wir zum Beispiel die Bewegung des Zuges von Moskau nach Krasnojarsk betrachten, dann ist in diesem Fall die Entfernung, die der Zug überwindet, viel größer (inkommensurabel) mit seiner Größe. Daher können wir in diesem Fall vom Zug als MT sprechen (Folie 12). In diesem Fall ist es bequem, die Koordinaten des Körpers (Punkte) festzulegen und darüber zu sprechen, wie er sich bewegt.

Überlegen Sie, wie Sie die Position des Körpers im Raum bestimmen können. Dazu müssen Sie die Koordinaten kennen. Wenn wir es mit einer eindimensionalen Bewegung zu tun haben, dh der Körper bewegt sich entlang einer geraden Linie entlang der OX-Achse, dann gibt es nur eine Koordinate - x. Wenn die Bewegung zweidimensional ist, gibt es zwei Koordinaten - x und y, in diesem Fall verwenden wir ein rechteckiges Koordinatensystem. Und wenn dreidimensional, dann drei Koordinaten. Dieses Koordinatensystem heißtKartesisches System Koordinaten.

Es sollte auch beachtet werden, dass sich der Körper in der Zeit bewegt, also müssen wir sagen, welche Koordinaten der Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt hat. Und hier kommen wir zu einer sehr wichtigen Schlussfolgerung: Um die Bewegung zu charakterisieren, ist es notwendig, sie vorzustellenReferenzsystem.

Wir nennen das Referenzsystem drei Komponenten – das ist das Koordinatensystem, der Referenzkörper und das Referenzzeitgerät – die Uhr (Folie 13). Ich mache Sie darauf aufmerksam, dass auch ein anderes MT der Referenzkörper sein kann, in diesem Fall können wir sagen, dass der Koordinatenursprung mit dem Referenzpunkt zusammenfällt. Im Allgemeinen wird dies das weltweit verwendete Bezugssystem sein. Neben einem solchen Bezugssystem werden auch andere verwendet, die nicht nur ein rechtwinkliges Koordinatensystem enthalten, sondern auch den sogenannten Radiusvektor. Mit einem solchen System können Sie auch den Standort des Körpers festlegen, was beispielsweise in der Navigation weit verbreitet ist.

3. Konsolidierung des Gelernten

Durchführung Übung 1 Seite 9 des Lehrbuchs (Frontalanalyse).

4. Zusammenfassung der Lektion

Zum Abschluss der Lektion sei darauf hingewiesen, dass wir jede Bewegung durch ein Bezugssystem, Koordinaten, charakterisieren. Es muss daran erinnert werden, dass wir ein solches Konzept wie MT verwenden können. Sie müssen sich auch daran erinnern, dass wir manchmal nicht den ganzen Körper als Ganzes betrachten können, sondern einen Teil davon und diesen Teil als MT betrachten. In den nächsten Lektionen lernen wir weitere Bewegungsmerkmale kennen.

Hausaufgaben: §1.

Städtische Bildungseinrichtung

"Rasumenska-Mittelschule Nr. 2"

Bezirk Belgorodsky der Region Belgorod

Zusammenfassung des Physikunterrichts
in der 9. Klasse

« »

vorbereitet

Mathe- und Physiklehrer

Elsukova Olga Andreevna

Belgorod

2013

Gegenstand: Gesetze der Wechselwirkung und Bewegung von Körpern.

Unterrichtsthema: Materieller Punkt. Referenzsystem.

Unterrichtsform:Lektion

Typ: ich + II(eine Lektion im Studium von Wissen und Methoden der Aktivität)

Ort des Unterrichts in der Sektion:1

Ziele und Ziele:

Gewährleistung der Wahrnehmung, des Verständnisses und des primären Auswendiglernens der Konzepte eines materiellen Punktes, einer Translationsbewegung und eines Referenzsystems durch die Schüler;

die Aktivitäten der Studenten organisieren, um das gelernte Material zu reproduzieren;

Verallgemeinern Sie das Wissen über das Konzept des "materiellen Punktes";

Überprüfen Sie die praktische Anwendung des studierten Materials;

entwickeln kognitive Unabhängigkeit und Kreativität Studenten;

Entwicklung der Fähigkeiten zur kreativen Assimilation und Anwendung von Wissen;

die Kommunikationsfähigkeiten der Schüler entwickeln;

die mündliche Rede der Schüler entwickeln;

Unterrichtsausstattung: Tafel, Kreide, Lehrbuch.

Während des Unterrichts:

Organisation des Trainingsbeginns:

Schüler begrüßen;

Überprüfen Sie den sanitären und hygienischen Zustand der Klasse ( ist die Klasse belüftet, das Brett gewaschen, das Vorhandensein von Kreide), wenn es Abweichungen von Hygiene- und Hygienestandards gibt, bitten Sie die Schüler, diese gemeinsam mit dem Lehrer zu korrigieren.

Lernen Sie die Schüler kennen, markieren Sie diejenigen, die im Unterricht abwesend sind;

Vorbereitung auf die aktive Arbeit der Studierenden:

Heute müssen wir in der Lektion zum Studium der mechanischen Phänomene zurückkehren. In der 7. Klasse sind Sie bereits auf mechanische Phänomene gestoßen und bevor Sie anfangen, neues Material zu studieren, erinnern wir uns:

Was ist mechanische Bewegung?

Mechanische Bewegung- bezeichnet die Veränderung der Position des Körpers im Raum im Laufe der Zeit.

Was ist eine gleichförmige mechanische Bewegung?

Einheitliche mechanische Bewegung ist eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.

Was ist Geschwindigkeit?

Geschwindigkeit ist eine physikalische Größe, die charakterisiert die Bewegungsgeschwindigkeit des Körpers, numerisch gleich dem Verhältnis der Bewegung in einem kleinen Zeitraum zum Wert dieser Lücke.

Was ist Durchschnittsgeschwindigkeit?

Durchschnittsgeschwindigkeit ist das Verhältnis der zurückgelegten Gesamtstrecke zur Gesamtzeit.

Wie bestimmt man die Geschwindigkeit, wenn man die Entfernung und die Zeit kennt?

In der 7. Klasse hast du ziemlich einfache Aufgaben gelöst, um den Weg, die Zeit oder die Geschwindigkeit der Bewegung zu finden. In diesem Jahr werden wir uns genauer ansehen, welche Arten von mechanischen Bewegungen es gibt, wie man mechanische Bewegungen jeglicher Art beschreibt, was zu tun ist, wenn sich die Geschwindigkeit während der Bewegung ändert usw.

Bereits heute lernen wir die Grundbegriffe kennen, die helfen, mechanische Bewegungen sowohl quantitativ als auch qualitativ zu beschreiben. Diese Konzepte sind sehr praktische Werkzeuge, wenn man jede Art von mechanischer Bewegung betrachtet.

Neues lernen:

Alles in der Welt um uns herum ist in ständiger Bewegung. Was versteht man unter dem Wort „Bewegung“?

Bewegung ist jede Veränderung, die in der Umgebung auftritt.

Die einfachste Art der Bewegung ist die uns bereits bekannte mechanische Bewegung.

Bei der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit mechanischer Bewegung ist es notwendig, diese Bewegung beschreiben zu können. Und das bedeutet, dass Sie Folgendes bestimmen müssen: die Bewegungsbahn; Bewegungsgeschwindigkeit; der vom Körper zurückgelegte Weg; die Position des Körpers im Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Zum Beispiel müssen Sie bei Übungen in der Republik Armenien die Flugbahn kennen, um ein Projektil abzuschießen, wie weit es fallen wird.

Aus dem Mathematikunterricht wissen wir, dass die Lage eines Punktes im Raum durch ein Koordinatensystem angegeben wird. Angenommen, wir müssen die Position nicht eines Punktes beschreiben, sondern des ganzen Körpers, der bekanntlich aus vielen Punkten besteht und jeder Punkt seinen eigenen Satz von Koordinaten hat.

Bei der Beschreibung der Bewegung eines Körpers, der Dimensionen hat, stellen sich andere Fragen. Zum Beispiel, wie man die Bewegung eines Körpers beschreibt, wenn sich der Körper während der Bewegung auch um die eigene Achse dreht. In einem solchen Fall hat jeder Punkt des gegebenen Körpers neben seiner eigenen Koordinate seine eigene Bewegungsrichtung und seinen eigenen Geschwindigkeitsmodul.

Ein Beispiel ist jeder der Planeten. Wenn sich der Planet dreht, haben gegenüberliegende Punkte auf der Oberfläche die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. Darüber hinaus ist die Geschwindigkeit der Punkte umso geringer, je näher am Mittelpunkt des Planeten.

Wie dann sein? Wie kann man die Bewegung eines Körpers beschreiben, der eine Größe hat?

Dazu können Sie das Konzept verwenden, das die Größe impliziert der Körper scheint zu verschwinden, aber die Masse des Körpers bleibt. Dieses Konzept wird als materieller Punkt bezeichnet.

Schreiben wir die Definition:

Der materielle Punkt wird aufgerufen ein Körper, dessen Abmessungen unter den Bedingungen des zu lösenden Problems vernachlässigt werden können.

Materielle Punkte gibt es in der Natur nicht. Ein materieller Punkt ist ein Modell eines physischen Körpers. Mit Hilfe eines materiellen Punktes werden ziemlich viele Probleme gelöst. Aber es ist nicht immer möglich, den Ersatz eines Körpers durch einen materiellen Punkt anzuwenden.

Wenn die Körpergröße unter den Bedingungen des zu lösenden Problems keinen besonderen Einfluss auf die Bewegung hat, kann ein solcher Ersatz vorgenommen werden. Aber wenn die Größe des Körpers beginnt, die Bewegung des Körpers zu beeinflussen, dann ist der Ersatz unmöglich.

Zum Beispiel ein Fußball. Wenn er fliegt und sich schnell über das Fußballfeld bewegt, dann ist er ein materieller Punkt, und wenn er in den Regalen eines Sportgeschäfts liegt, dann ist dieser Körper kein materieller Punkt. Das Flugzeug fliegt am Himmel - ein materieller Punkt, gelandet - seine Größe ist nicht mehr zu vernachlässigen.

Manchmal kann es als materieller Punkt des Körpers angesehen werden, dessen Abmessungen vergleichbar sind. Beispiel: Eine Person fährt eine Rolltreppe hinauf. Er steht einfach, aber jeder seiner Punkte bewegt sich in die gleiche Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit wie eine Person.

Eine solche Bewegung wird progressiv genannt. Schreiben wir die Definition auf.

translatorische Bewegung – Das ist die Bewegung eines Körpers, bei dem sich alle seine Punkte gleich bewegen. Zum Beispiel macht dasselbe Auto eine Vorwärtsbewegung entlang der Straße. Genauer gesagt führt nur die Karosserie des Autos eine Translationsbewegung aus, während seine Räder eine Rotationsbewegung ausführen.

Aber mit Hilfe eines materiellen Punktes werden wir die Bewegung des Körpers nicht beschreiben können. Daher führen wir das Konzept eines Referenzsystems ein.

Jedes Referenzsystem besteht aus drei Elementen:

1) Die eigentliche Definition der mechanischen Bewegung impliziert das erste Element eines jeden Bezugsrahmens. "Die Bewegung eines Körpers relativ zu anderen Körpern". Der Schlüsselsatz ist über andere Körper. Körper zählen - diese Körper, relativ zu dem die Bewegung betrachtet wird

2) Auch hier folgt das zweite Element des Bezugssystems aus der Definition der mechanischen Bewegung. Der Schlüsselsatz ist im Laufe der Zeit. Das bedeutet, dass wir zur Beschreibung der Bewegung den Zeitpunkt der Bewegung von Anfang an an jedem Punkt der Bahn bestimmen müssen. Und zum Zählen brauchen wir Zeit Uhr.

3) Und wir haben das dritte Element bereits ganz am Anfang der Lektion ausgesprochen. Um die Position des Körpers im Raum festzulegen, brauchen wir Koordinatensystem.

Auf diese Weise, Ein Bezugssystem ist ein System, das aus einem Bezugskörper, einem ihm zugeordneten Koordinatensystem und einer Uhr besteht.

Referenzsysteme Wir werden zwei Arten von kartesischen Systemen verwenden: eindimensionale und zweidimensionale.

Aus dem Physikkurs der siebten Klasse erinnern wir uns, dass die mechanische Bewegung eines Körpers seine zeitliche Bewegung relativ zu anderen Körpern ist. Basierend auf solchen Informationen können wir die notwendigen Werkzeuge zur Berechnung der Bewegung des Körpers annehmen.

Zuerst brauchen wir etwas, in Bezug auf das wir unsere Berechnungen anstellen werden. Als nächstes müssen wir uns darauf einigen, wie wir die Position des Körpers relativ zu diesem "Etwas" bestimmen. Und schließlich müssen Sie die Zeit irgendwie fixieren. Um also zu berechnen, wo sich der Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden wird, benötigen wir einen Bezugsrahmen.

Bezugsrahmen in der Physik

In der Physik ist ein Referenzsystem ein Satz aus einem Referenzkörper, einem Koordinatensystem, das einem Referenzkörper zugeordnet ist, und einer Uhr oder einem anderen Gerät zur Zeitmessung. Gleichzeitig sollte man immer daran denken, dass jeder Bezugsrahmen bedingt und relativ ist. Es ist immer möglich, einen anderen Bezugsrahmen einzunehmen, in Bezug auf den jede Bewegung völlig andere Eigenschaften haben wird.

Die Relativitätstheorie ist generell ein wichtiger Aspekt, der bei fast jeder Berechnung in der Physik berücksichtigt werden sollte. Beispielsweise sind wir in vielen Fällen weit davon entfernt, jederzeit die genauen Koordinaten eines sich bewegenden Körpers bestimmen zu können.

Insbesondere können wir entlang der Eisenbahnlinie von Moskau nach Wladiwostok nicht alle hundert Meter Beobachter mit Uhren aufstellen. In diesem Fall berechnen wir die Geschwindigkeit und Position des Körpers ungefähr für einen bestimmten Zeitraum.

Bei der Standortbestimmung eines Zuges auf einer Strecke von mehreren hundert oder tausend Kilometern ist uns die Genauigkeit von bis zu einem Meter egal. Dafür gibt es Näherungen in der Physik. Eine dieser Annäherungen ist das Konzept des "materiellen Punktes".

Materieller Punkt in der Physik

Ein materieller Punkt in der Physik bezeichnet einen Körper, in Fällen, in denen seine Größe und Form vernachlässigt werden können. Es wird angenommen, dass der materielle Punkt die Masse des ursprünglichen Körpers hat.

Wenn wir beispielsweise die Zeit berechnen, die ein Flugzeug benötigt, um von Nowosibirsk nach Nowopolotsk zu fliegen, kümmern wir uns nicht um die Größe und Form des Flugzeugs. Es reicht aus zu wissen, welche Geschwindigkeit es entwickelt und wie weit es zwischen den Städten liegt. Wenn wir den Windwiderstand in einer bestimmten Höhe und bei einer bestimmten Geschwindigkeit berechnen müssen, dann kommen wir nicht ohne die genaue Kenntnis der Form und Abmessungen des gleichen Flugzeugs aus.

Fast jeder Körper kann als materieller Punkt betrachtet werden, entweder wenn die vom Körper zurückgelegte Strecke im Vergleich zu seiner Größe groß ist oder wenn sich alle Punkte des Körpers auf die gleiche Weise bewegen. Ein Auto, das zum Beispiel ein paar Meter vom Geschäft bis zur Kreuzung gefahren ist, ist mit dieser Entfernung durchaus vergleichbar. Aber selbst in einer solchen Situation kann es als wesentlicher Punkt angesehen werden, da sich alle Teile des Autos auf die gleiche Weise und in der gleichen Entfernung bewegt haben.

Aber wenn wir dasselbe Auto in die Garage stellen müssen, kann es nicht mehr als wesentlicher Punkt betrachtet werden. Sie müssen seine Größe und Form berücksichtigen. Dies sind auch Beispiele, wenn es notwendig ist, die Relativität zu berücksichtigen, dh in Bezug auf das, was wir spezifische Berechnungen durchführen.

In dieser Lektion lautet das Thema: „Materialpunkt. Referenzsystem“ werden wir uns mit der Definition eines materiellen Punktes vertraut machen und die Definition der Position verschiedener Körper anhand von Koordinaten betrachten. Überlegen Sie außerdem, was ein Referenzsystem ist und warum es benötigt wird.

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen zu Hause in Ihrem Zimmer und Ihnen wird die Frage gestellt: „Wo bist du?“. Wie werden Sie darauf antworten? Sie können "zu Hause" antworten, und das wäre die richtige Antwort. Sie können „in Ihrem Zimmer, am Tisch“ antworten, die Stadt nennen oder sagen, dass Sie in Russland sind. Die Antwort auf die Frage "Wo bist du?" gegeben wird, sind alle diese Optionen richtig.

Wie wählen wir dann aus, was wir antworten? Hängt davon ab, wie genau Sie den Standort kennen müssen. Wenn die Mutter fragt, wer die Wohnung betreten hat, will sie wissen, in welchem ​​Zimmer Sie sich befinden. Wenn ein Freund aus einer anderen Stadt am Telefon nach einem Treffen fragt, ist es ihm egal, ob Sie in Ihrem Zimmer oder in der Küche sind, und noch mehr, welcher Teil Ihrer Beine unter dem Tisch ist und welcher Teil Ihrer Hände liegt auf dem Tisch. Er muss nur wissen, ob du die Stadt verlassen hast.

Bei der Beantwortung einer einfachen Frage haben wir alles Überflüssige verworfen, vereinfacht und im Einzelfall so genau wie nötig beantwortet.

Wir verwenden bei jedem Schritt Vereinfachungen und beschreiben Objekte oder Prozesse aus dem Blickwinkel dessen, was uns interessiert.

Ein weiteres Beispiel sind geografische Karten (siehe Abb. 1).

Reis. 1. Geografische Karte

Es wäre möglich, Satellitenaufnahmen des Gebiets in Atlanten zu platzieren, aber niemand tut dies. Beim Studium der Geographie ist es uns egal, wie jedes Objekt aussieht, und nicht alle Objekte sind für uns von Interesse, daher wird beim Erstellen von Karten das Unnötige verworfen. Auf der physischen Karte bleiben die Relief- und Gewässer (siehe Abb. 2), auf der politischen Karte - die Grenzen der Staaten und der größten Städte (siehe Abb. 3)

Und wie zeigen Sie Ihre Position auf der Karte an? Setzen Sie einen Punkt, der nichts mit Ihrem wahren Ich zu tun hat, sondern Ihre Situation beschreibt, und wenn Sie den Punkt auf der Karte betrachten, verstehen Sie alles (siehe Abb. 4).

Reis. 4. Bezeichnung auf der Karte

In der Physik werden wir auch Vereinfachungen verwenden.

Eine vereinfachte Darstellung von etwas, das wir mit einem bestimmten Grad an Übereinstimmung mit der Realität studieren oder beschreiben müssen, wird als bezeichnet Modell.

Der Mensch denkt in Modellen. Stellen Sie sich ein Fahrrad vor. Versuchen Sie nun, es so genau wie möglich zu zeichnen.

Es ist erstaunlich, wie viele von Ihnen kämpfen werden, und jeder weiß, wie ein Fahrrad aussieht, und jeder hat es mit Leichtigkeit präsentiert. Aber das imaginäre Bild ist ziemlich ungefähr: zwei Räder, ein Lenkrad, Pedale, ein Sitz, diese Teile sind durch einen Rahmen verbunden, aber wir denken nicht darüber nach, wie genau sie verbunden sind, welche Form und welche Farbe sie haben.

Welche Details lassen wir aus und worauf achten wir? Im Alltag – nach eigenem Ermessen, je nach Bedarf. In der Wissenschaft werden Genauigkeit und Gewissheit benötigt, deshalb werden wir in der Physik die Modelle, die wir untersuchen werden und die der Realität mit einer bestimmten Genauigkeit entsprechen, klar festlegen.

Modell

Wenn wir in der Physik das Wort "Modell" sagen, meinen wir meistens eine verkleinerte Kopie von etwas, ein Bild eines Objekts, seine Beschreibung, verbal oder mathematisch. Eine solche Kopie ist nicht das Original, gibt aber eine vereinfachte Darstellung davon wieder. Der Grad der Vereinfachung kann unterschiedlich sein, je nachdem, welche Informationen uns zur Verfügung stehen. Nehmen wir ein Modellauto. Einige sammeln Modelle, die wie echte aussehen, das heißt, sie geben eine Vorstellung vom Aussehen des Autos (siehe Abb. 5). Reis. 5. Automodell Gleichzeitig zeigt ein solches Modell nicht das Gerät des Motors, aber für unseren Zweck reicht das Aussehen aus. Wenn Sie einem Freund erzählen, wie Sie von einem anderen Auto überholt wurden, müssen Sie keine Sammlermodelle dieser Autos haben, das Aussehen ist Ihnen nicht wichtig, die Bewegung und der Standort von Autos sind Ihnen wichtig. Sie müssen nur zwei rechteckige Gegenstände, wie z. B. Mobiltelefone, nehmen und auf dem Tisch das Überholen simulieren (siehe Abb. 6). Reis. 6. Autos überholen Ein anderes Beispiel: Sie werden gebeten, Brot zu kaufen. Der Begriff „Brot“ ist ein vereinfachtes Modell, in der Formulierung „Brot kaufen“ gibt es weder Angaben zum Bäckerei-Hersteller, noch zur Zusammensetzung, noch zur genauen Masse des Brotlaibs. Wir geben nur an, ob wir Weiß oder Schwarz kaufen, alle anderen Details lassen wir weg. Wenn einige Details wichtig sind, werden wir aufgefordert, "einen kleinen Laib Weißbrot zu kaufen". Dies wird ein weiteres genaueres Modell sein: Es wird bereits die Größe des Laibs und die Brotsorte angeben, aber auch alles andere weglassen. Wir verwenden ständig Modelle – indem wir die Genauigkeit beim Extrahieren oder Übertragen von Informationen wählen, modellieren wir bereits die Realität.

Wir werden mechanische Bewegung untersuchen. Bewegung ist die Bewegung von Körpern über die Zeit.

Uns interessiert die Tatsache, dass der Körper an einem Ort war und nach einer Weile an einem anderen landete. Wie würden Sie es beschreiben? Zum Beispiel stand das Auto morgens auf dem Parkplatz und fuhr dann vor das Haus. Wenn Sie aus dem Fenster schauen, zeigen Sie mit Ihrem Finger, wo er am Morgen war, und zeigen dann, wo er jetzt ist (siehe Abb. 7).

Reis. 7. Fahrzeugposition

Wie zeichnet man den Heimweg von der Schule auf Papier? Nachdem Sie die Schule, das Haus und einige wichtige Objekte markiert haben, wie die Bushaltestelle, die U-Bahnstation, die Kreuzung, an der Sie abbiegen, markieren Sie mit Punkten: zuerst bin ich hier, dann gehe ich hier und ich komme hier an (siehe Abb. 8).

Reis. 8. Heimweg von der Schule

Bitte beachten Sie, dass wir in diesen Beispielen, wie in vielen anderen Fällen, nicht auf die Größe und Form der sich bewegenden Körper achten müssen. Der eine oder andere Schüler kommt von der Schule, ein Auto fährt oder ein Elefant rennt - wir markieren sie auf Papier mit den gleichen Punkten. Das ist sehr praktisch, und wir werden dieses Modell nach Möglichkeit anwenden.

Dieses Modell heißt materieller Punkt- ein Modell des Körpers, dessen Größe und Form bei dieser Aufgabe vernachlässigt werden kann.

Andere Modelle in der Kinematik

In der Mechanik kann das physikalische Modell eines bewegten Körpers ein materieller Punkt sein, dessen Abmessungen bei einem gegebenen Problem vernachlässigt werden können, oder ein Körper, der eine Form und Abmessungen hat, wenn sie für uns bei diesem Problem wichtig sind (siehe Abb 9). Reis. 9. Bewegungsmuster Die Bewegungsmodelle, die wir verwenden werden, sind eine gleichmäßige Bewegung in einer geraden Linie, eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung in einer geraden Linie und eine gleichmäßige Bewegung in einem Kreis. Jeder, der versucht hat, mit dem Fahrrad auf einem schmalen geraden Weg oder einer Querlatte zu fahren, weiß, wie schwierig es ist, einen perfekt geraden Weg zu halten, der Weg ist immer gekrümmt, aber wir können solche Ungenauigkeiten ignorieren, die Bewegung auf und ab der Unebenheiten ignorieren alle, und wir können die Bewegung auf eines der untersuchten Modelle reduzieren.

Es versteht sich, dass jedes Modell seine eigenen Anwendungsgrenzen hat und nicht alle Körper und nicht in allen Fällen als wesentliche Punkte betrachtet werden können. Das gleiche Auto kann, wenn wir seine Bewegung vom Parkplatz zum Haus betrachten, als materieller Punkt betrachtet werden, seine Abmessungen sind nicht wichtig (siehe Abb. 10).

Reis. 10. Auto - Materialpunkt

Aber wenn wir überlegen, wie es auf einen Parkplatz zwischen zwei benachbarte Autos passt, müssen seine Größe und Form berücksichtigt werden.

Wir werden die Bewegung eines materiellen Punktes untersuchen. Bewegung ist eine Veränderung der Position im Laufe der Zeit. Wie ist die Situation zu beschreiben?

Wähle einen Gegenstand in deinem Zimmer und sag mir jetzt, wo er ist. Angenommen, Sie haben eine Tasse ausgewählt, aus der Sie kürzlich Tee getrunken haben, und sie noch nicht in die Küche gebracht. Sie werden so etwas sagen wie „Sie liegt einen halben Meter links von der Tastatur auf dem Tisch“ oder „Sie steht direkt vor dem Tagebuch“ (siehe Abb. 11).

Reis. 11. Die Position der Tasse auf dem Tisch

Versuchen Sie nun, seine Position anzugeben, ohne andere Gegenstände wie eine Tastatur oder ein Tagebuch zu erwähnen. Wird nicht funktionieren. Um die Position eines Körpers oder eines Punktes zu beschreiben, müssen Sie einen anderen Körper auswählen und die Position relativ dazu festlegen, dh die Koordinaten.

Koordinaten- Auf diese Weise können Sie den Ort und die Adresse dieses Ortes genau angeben. Diese Adresse soll einen Ort nicht nur identifizieren, sondern auch helfen, ihn zu finden, seine Position in einer geordneten Reihe ähnlicher Punkte angeben (der Begriff „koordinieren“ kommt vom Wort ordinare, was „ordnen“ bedeutet, mit dem Präfix co-, was "gemeinsam, gemeinsam, vereinbart") bedeutet).

Zahleneigenschaften

Beispielsweise ist die Koordinate eines Hauses auf der Straße seine Nummer, die vom Rand der Straße gezählt wird, der als Anfang genommen wird. Die Hausnummer gibt nicht nur an, um was für ein Haus es sich handelt (ungefähr dasselbe, zum Beispiel fünfstöckiges Gebäude, mit einem Friseur im Erdgeschoss), sondern auch, wo es zu finden ist: Wenn wir an den Häusern Nr 8 und Nr. 10, dann sollte die Hausnummer 16 irgendwo weiter vorne sein (siehe Abb. 12).

Reis. 12. Hausnummer

Während der Name der Straße sie oft nur identifiziert (wir hören von der Puschkinskaja-Straße und verstehen, was für eine Straße das ist), enthält sie jedoch keine Informationen über ihre Position zwischen anderen Straßen (es gibt keine Ordnung).

In einem Kino sind die Reihen- und Sitzplatznummer die Stuhlkoordinaten: Wir wissen, wo der Ursprung ist (normalerweise links vom Bildschirm), wenn wir also die fünfte Reihe sehen, wissen wir, wo wir nach den großen Reihennummern suchen müssen. Dasselbe gilt für Orte: Wenn wir nach Platz Nr. 13 suchen, gehen wir sofort zum Ende der Reihe, und nachdem wir Platz Nr. 11 gesehen haben, verstehen wir, dass wir in der Nähe sind (siehe Abb. 13).

Reis. 13. Der gewünschte Platz im Kino

Die Nummer ist nicht nur ein Name (die Aufschrift auf dem Stuhl), sondern auch eine Orientierungshilfe bei der Suche (Ordnung).

Jeder, der Seeschlachten gespielt hat, weiß, dass die Position einer Zelle durch ein paar Parameter eindeutig festgelegt werden kann: In diesem Fall bezeichnet ein Buchstabe eine Spalte und eine Zahl eine Zeile, und Spalten und Zeilen werden von der oberen linken Ecke aus gezählt des Feldes (siehe Abb. 14) .

Reis. 14. Das Spiel "Seeschlacht"

Sie können die Position bestimmen, indem Sie Richtung und Entfernung bestimmen, zum Beispiel 50 Kilometer von der Stadt nach Nordosten (siehe Abb. 15).

Reis. 15. Positionserkennung

Beispiele für Koordinatensysteme

In jedem Fall verwenden wir, wenn wir die Position von etwas festlegen, seine Koordinaten in der einen oder anderen Form. Zum Beispiel: - Auf dem Foto schreiben sie „in der ersten Reihe, zweiter von links, Ivanov“ (siehe Abb. 16). Die Koordinaten sind eine Reihe und eine Stelle darin; Reis. 16. Die Position der Person auf dem Foto: Ivanov ist der zweite von links - Auf die Tickets schreiben sie die Nummer der Reihe und die Nummer des Sitzplatzes: die Koordinaten der Reihe und des Sitzplatzes (siehe Abb. 17); Reis. 17. Fahrkarte - Straße, Hausnummer - Koordinaten: Straße und Hausnummer; - „Sie verlassen die U-Bahn“ so und so“, biegen Sie links ab und gehen Sie 100 m; - Die Position des Körpers auf der Erdoberfläche kann auf verschiedene Arten eingestellt werden: - 30 km nördlich von Moskau, 40 km östlich. In diesem Fall sind die Koordinaten ein Zahlenpaar: Entfernung Ost/West und Nord/Süd; - 50 km nach Nordosten. Die Koordinaten sind hier der Richtungswinkel bezogen auf die Ost/West-Achse + die Länge des Radiusvektors (siehe Abb. 18). Reis. 18. Position auf der Weltkarte

In der Mechanik verwenden wir meistens ein rechteckiges (oder kartesisches) Koordinatensystem. Darin wird die Position eines Punktes auf der Ebene wie folgt angegeben. Es gibt einen Bezugspunkt, also den Koordinatenursprung, und es gibt zwei senkrecht aufeinander stehende Richtungen. Die Position eines Punktes ist durch die Strecke gegeben, die vom Koordinatenursprung in die eine und andere Richtung zurückgelegt werden muss, um zu diesem Punkt zu gelangen (siehe Abb. 19), wie in einem Kino, wenn man sich entlang der Reihen und entlang bewegt die Sitzreihe.

Wir beschreiben also die Bewegung eines materiellen Punktes. Um ihn zu beschreiben, benötigen wir einen Bezugskörper, relativ zu dem die Position des Punktes festgelegt werden kann. Um die Position genau und eindeutig festzulegen, benötigen Sie ein Koordinatensystem (siehe Abb. 20).

Reis. 20. Referenzsystem

Aber Bewegung ist Bewegung über die Zeit, also müssen Sie sich noch für die Messung der Zeit entscheiden. Es scheint, dass eine Sekunde auf jeder Uhr gleich dauert, außer bei fehlerhaften Uhren. Was ist dann das Problem mit der Zeitmessung? Stellen Sie sich vor: Wenn der Beginn der Bewegung von der Uhr erkannt wird, die 14:40 Uhr anzeigt, und das Ende - von der Stoppuhr, die um 02:36:41 Uhr stoppt, und nicht bekannt ist, wann sie gestartet wird. Daher müssen wir mit dem Gerät zur Zeitmessung und dem Moment, in dem die Messung beginnt, auch entscheiden, wie wir den Referenzkörper und das Koordinatensystem bestimmen.

Jetzt haben wir alle Werkzeuge, die man braucht, um die Bewegung zu beschreiben: den Referenzkörper, das Koordinatensystem und das Zeitmessgerät. Zusammen machen sie Referenzsystem.

Bei der Lösung von Problemen wählen wir selbstständig einen Bezugsrahmen, in dem der in der Problemstellung beschriebene Vorgang für uns am günstigsten betrachtet wird.

Damit ist unsere Lektion beendet, vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

Referenzliste

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Physik: Handbuch mit Beispielen zur Problemlösung. - Neuverteilung der 2. Auflage. - X.: Vesta: Verlag "Ranok", 2005. - 464 p.

2. Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Physik. Klasse 9: Lehrbuch. für Allgemeinbildung Institutionen - 14. Aufl., stereotyp. - M.: Trappe, 2009. - 300 S.

Hausaufgaben

1. Definieren Sie einen Materialpunkt.

2. Was ist ein Bezugsrahmen?

3. Was ist das Modell?

4. Bestimmen Sie die Koordinaten von drei Punkten:

Die mechanische Bewegung eines Körpers ist eine zeitliche Veränderung seiner Position im Raum relativ zu anderen Körpern. Um zu beurteilen, ob sich ein bestimmter Körper bewegt oder nicht, muss man zuerst einen Referenzkörper auswählen und dann sehen, ob sich seine Position des betrachteten Körpers relativ zu dem ausgewählten Referenzkörper ändert. Dabei kann sich der Körper relativ zu einem Bezugskörper bewegen und relativ zu einem anderen ruhen.

Es ist möglich, einen Körper als materiellen Punkt zu nehmen, selbst wenn seine Abmessungen der zurückgelegten Entfernung entsprechen. Beispielsweise steht eine Person bewegungslos auf der Stufe einer Rolltreppe. Alle Punkte seines Körpers bewegen sich zu jedem Zeitpunkt auf die gleiche Weise. Eine solche Bewegung wird progressiv genannt.

Aber wenn es notwendig ist, den Weg zu bestimmen, den der Körper für einen bestimmten Zeitraum zurückgelegt hat, brauchen wir mehr Instrumente zur Zeitmessung - Uhren. Das dem Referenzkörper zugeordnete Koordinatensystem und die Uhr für die Zeitmessung bilden ein Bezugssystem, mit dem Sie jederzeit die Position eines sich bewegenden Körpers bestimmen können.