Занятие № 3
Тема . Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Закон сложения скоростей. Графики движения.
Цель : формирование знаний о прямолинейном движении, скорости как физической величине, классическом законе добавления скоростей, решение основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения; рассмотрение графиков зависимости скорости, координат прямолинейного равномерного движения от времени.
Тип занятия: комбинированный урок.
Организационный этап
^ Проверка домашнего задания.
Фронтальный опрос.
Что называется системой отсчёта?
Что такое траектория? На какие виды делящееся движение в зависимости от траектории?
Что называется путём? перемещением?
В чём заключается отличие между путём и перемещением?
В чём заключается сущность понятия относительности движения?
Сообщение темы, цели и заданий урока
Равномерное прямолинейное движение.
Скорость равномерного прямолинейного движения как физическая величина.
Закон добавления скоростей.
Перемещение прямолинейного равномерного движения. Решение основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения.
Графики движения.
Изучение нового материала
Наиболее простым видом движения является равномерное прямолинейное движение.
Равномерным прямолинейным движением называется такое движение тела, при котором тело за любые равные интервалы времени осуществляет одинаковые перемещения и траектория его движения является прямой линией.
Вопрос к студентам:
Приведите примеры равномерного прямолинейного движения.
Как вы считаете, часто ли нам встречаются случаи прямолинейного равномерного движения?
Зачем изучать данный вид движения, уметь описывать его закономерности?
Одной из характеристик равномерного прямолинейного движения является его скорость. Преподаватель предлагает студентам охарактеризовать скорость как физическую величину по обобщенному плану характеристики физической величины.
Обобщенный план характеристики физической величины:
Явление, которое характеризует величина.
Определение, обозначение.
Формулы, которые связывают данную величину с другими величинами.
Единицы измерения.
Способы измерения.
прямые измерения (с помощью спидометра, радара);
непрямые измерения (по формуле)
- вектор скорости;
υ x , υ y - проекции вектора скорости на координатные оси Ox, Oy;
υ - модуль скорости.
Вопрос :
Может ли быть проекция скорости отрицательной? (Проекция скорости может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от того, как двигается тело (рис. 1).)
^ Закон сложения скоростей
Если перемещение одной и той же материальной точки рассматривать относительно двух систем отсчета, связанных с неподвижным телом и подвижным (например, за движением человека по палубе катера наблюдает человек, который стоит на берегу реки, по которой плывёт этот катер, и человек, который сам в то же время находится на катере), то можно сформулировать классический закон добавления скоростей.
Закон добавления скоростей: скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равняется векторной сумме скорости тела относительно подвижной системы отсчета и собственно скорости подвижной системы отсчёта относительно неподвижной:
где и - скорости тела относительно неподвижной и подвижной систем отсчета соответственно, а - скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной (рис. 2).
^ Перемещение прямолинейного равномерного движения. Решение основной задачи механики для прямолинейного равномерного движения
можно определить модуль перемещения для прямолинейного равномерного движения: 
.Если материальная точка, двигаясь по оси ОХ, переместилась из точки с координатой x
0
в точку с координатой х
, то за время t
она осуществила перемещение: 
(рис. 3).
Так как основной задачей механики является определение положения тела в данный момент времени по известным начальным условиям, то уравнение 
и является решением основной задачи механики.
Это уравнение так же называют основным законом равномерного прямолинейного движения.
Графики движения
График зависимости проекции скорости от времени
является прямая, параллельная оси времени t
(рис. 4, а).Если 
> 0, то эта прямая проходить выше оси времени t
, а если t
.
Площадь фигуры, ограниченной графиком и осью t , численно равняется модулю перемещения (рис. 4, б).
График зависимости проекции перемещения от времени
является прямая, проходящая через начало координат. Если > 0, то s
x
увеличивается со временем, а если s
x
уменьшается со временем (рис. 5, а). Наклон графика тем больше, чем больше модуль скорости (рис. 5, б).
Если идет речь о графике пути, то следует помнить, что путь - это длина траектории, поэтому уменьшаться не может, а может только расти со временем, следовательно, данный график не может приближаться к оси времени (рис. 5, в).
^ График зависимости координаты от времени
отличается от графика 
только смещением на x
0
по оси координат.Точка пересечения графиков 1 и 2 отвечает моменту, когда координаты тел равны, то есть эта точка определяет момент времени и координату встречи двух тел (рис. 6).
Применение приобретённых знаний
В произвольном порядке приведены подвижные объекты: пешеход; звуковые волны в воздухе; молекула кислорода при 0 °С; слабый ветер; электромагнитные волны в вакууме; штормовой ветер.
Ответ :
электромагнитные волны в вакууме (300 000 км/с);
молекула кислорода при 0 °С (425 м/с);
звуковые волны в воздухе (330 м/с);
штормовой ветер (21 м/с);
слабый ветер (4 м/с);
пешеход (1,3 м/с).
Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания
Домашнее задание
Выучить теоретический материал по учебнику.
Решить задачи.
Найдите правильный ответ.
Какое из приведенных примеров движения можно считать равномерным?
Происходит торможение автомобиля
Пассажир спускается эскалатором метрополитена
Самолет взлетает
Прямолинейным равномерным называют движение, при котором:
модуль скорости тела остается неизменный
скорость тела изменяется на одинаковое значение за любые одинаковые промежутки времени
тело выполняет одинаковые перемещения за любые интервалы времени
Пассажирский поезд, двигаясь равномерно, за 20 мин прошёл путь 30 км. Найдите скорость движения поезда.
Мотоцикл двигается со скоростью 36 км/ч. Какой путь он пройдёт за 20 с?
На рис. 7 приведен график зависимости пути равномерного движения от времени. Какая скорость движения тела?
На рис. 8 приведен график зависимости скорости равномерного движения от времени. Какой путь прошло тело за 3 с?
Как вы думаете, движетесь вы или нет, когда читаете этот текст? Практически каждый из вас сразу ответит: нет, не двигаюсь. И будет неправ. Некоторые могут сказать: двигаюсь. И тоже ошибутся. Потому, что в физике некоторые вещи не совсем такие, какими кажутся на первый взгляд.
Например, понятие механического движения в физике всегда зависит от точки (или тела) отсчета. Так летящий в самолете человек перемещается относительно оставшихся дома родных, но находится в состоянии покоя относительно друга, сидящего рядом. Так вот скучающие родственники или спящий на плече друг - это, в данном случае, тела отсчета для определения, движется наш вышеупомянутый человек или нет.
Определение механического движения
В физике определение механического движения, изучаемое в седьмом классе, следующее: изменение положения тела относительно других тел с течением времени называется механическим движением. Примерами механического движения в быту будут движение автомобилей, людей и пароходов. Комет и кошек. Пузырьков воздуха в закипающем чайнике и учебников в тяжелом рюкзаке школьника. И всякий раз высказывание о движении либо покое одного из этих предметов (тел) будет лишенным смысла без указания тела отсчета. Поэтому в жизни мы чаще всего, когда говорим о движении, имеем в виду движение относительно Земли или статичных объектов - домов, дорог и так далее.
Траектория механического движения
Нельзя также не упомянуть такую характеристику механического движения, как траектория. Траектория - это линия, по которой движется тело. Например, отпечатки ботинок на снегу, след самолета в небе и след слезы на щеке - все это траектории. Могут они быть прямыми, изогнутыми или ломаными. А вот длина траектории, или же сумма длин - это путь, пройденный телом. Обозначается путь буквой s. И измеряется в метрах, сантиметрах и километрах, либо же в дюймах, ярдах и футах, в зависимости от того, какие в этой стране приняты единицы измерения.
Виды механического движения: равномерное и неравномерное движение
Какие бывают виды механического движения? Например, во время поездки на машине водитель движется с разной скоростью, когда едет по городу и практически с одинаковой скоростью, когда выезжает на трассу за городом. То есть он движется либо неравномерно, либо равномерно. Так вот движение, в зависимости от пройденного пути за равные промежутки времени называют равномерным либо неравномерным.
Примеры равномерного и неравномерного движения
Примеров равномерного движения в природе очень мало. Почти равномерно движется вокруг Солнца Земля, капают капли дождя, всплывают пузырьки в газировке. Даже пуля, выпущенная из пистолета, движется прямолинейно и равномерно только на первый взгляд. От трения о воздух и притяжения Земли полет ее постепенно становится медленнее, а траектория снижается. Вот в космосе пуля может двигаться действительно прямолинейно и равномерно, пока не столкнется с каким-либо другим телом. А с неравномерным движением дело обстоит куда как лучше - примеров множество. Полет мяча во время игры в футбол, движения льва, охотящегося на добычу, путешествия жвачки во рту семиклассника и бабочки, порхающей над цветком, - все это примеры неравномерного механического движения тел.
Система отсчета.
Система отсчёта
— это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается движение (или равновесие) каких-либо материальных точек или тел
Траектория, путь и перемещение.
Вектор перемещения
- вектор начальная точка которого совпадает с начальным положением движущейся точки и конец вектора с ее конечным положением.
Траектория движения материальной точки – линия, описываемая этой точкой в пространстве (прямолинейная или криволинейная).
Путь точки
– сумма длин всех участков траектории, пройденных точкой за рассматриваемый участок времени.
Материальная точка.
Материа́льная то́чка
— тело, обладающее массой и скоростью, но размеры и формы которого в условиях данной задачи существенного значения не имеют.
Средняя скорость.
Сре́дняя ско́рость движущейся точки за промежуток времени t
- векторная величина, равная отношению вектора перемещения к промежутку времени за которое это перемещение произошло.
Средняя (путевая) скорость
Средняя скорость по перемещению (средневекторная)
Относительность движения.
Относительность механического движения
– это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта.
Закон сложения скоростей в классической механике.
Vабс= Vотн + Vпер
Абсолютная скорость материальной точки равна векторной сумме переносной и относительной скорости.
Прямолинейное равномерное движение.
Прямолинейное равномерное движение
— движения с постоянной по модулю и направлению скоростью.
Уравнения движения и графики x(t), vx(t), s(t) для равномерного прямолинейного движения.
уравнение равномерного прямолинейного движения материальной точки
:
(17)
Или
Формулы равномерного прямолинейного движения
| = const |  = const
|
|
 |  |
|
| S = v (t – t 0) | ||
Графики зависимости скорости, проекции скорости,пути и координаты от времени для равномерного прямолинейного движения
График скорости v = v(t)
График скорости равномерного движения – прямая линия, параллельная оси абсцисс (оси t).
По графику v = v(t) можно найти пройденный путь за интервал времени t: он численно равен площади фигуры ОАВС (прямоугольника):
q (площадь прямоугольника OABC) = OA OC v 1 t 1 S
График пути S = S(t)
График пути равномерного движения – прямая линия, которая образует угол с осью времени.
На этом графике , но v ~ tg (скорость равномерного движения пропорциональна тангенсу угла , который график пути составляет с осью времени).
График зависимости координаты точки от времени : x = x(t)
Уравнение x = x 0 + v x (t – t 0) – линейная функция, поэтому график x = x(t) – прямая линия, которая образует угол с осью времени.
Механика -раздел физики, изучающий законы движения и взаимодействия тел. Кинематика - раздел механики, не изучающий причины движения тел.
Механическое движение – изменение положение тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Материальной точкой называется тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.
Поступательным называется движение, при котором все точки тела движутся одинаково. Поступательным называется движение, при котором любая прямая, проведенная через тело, остаётся параллельной сама себе.
Кинематические характеристики движения
Траектория
– линия движения. S - путь
– длина траектории
.
S – перемещение – вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела.
Относительность движения. Система отсчёта - совокупность тела отсчёта, системы координат и прибора для измерения времени (часов)
система координатПрямолинейным равномерным движением называют такое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения. Скорость - физическая величина, равная отношению вектора перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло. Скорость равномерного прямолинейного движения численно равна перемещению за единицу времени.
Средняя скорость неравномерного движения
Основная задача механики (ОЗМ)– определение положения тела в пространстве в любой момент времени. Мгновенная скорость - скорость – тела в данный момент момент времени.
Классический закон сложения скоростей
Скорость тела в подвижной СО равна векторной сумме скорости тела в неподвижной СО и скорости самой подвижной СО
