Урок 7 Лекція. Рівномірний прямолінійний рух. Способи опису руху. Траєкторія руху. Шлях і переміщення. Рівняння рівномірного прямолінійного руху. Швидкість руху. Графіки залежності кінематичних величин від часу для рівномірного прямолінійного



Скачати 76.81 Kb.
Дата конвертації30.12.2016
Розмір76.81 Kb.
Урок 7

Лекція. Рівномірний прямолінійний рух. Способи опису руху. Траєкторія руху. Шлях і переміщення. Рівняння рівномірного прямолінійного руху. Швидкість руху. Графіки залежності кінематичних величин від часу для рівномірного прямолінійного руху.

Мета. Ознайомити учнів з характерними ознаками прямолі­нійного рівномірного руху, розглянути способи опису руху, ввести поняття траєкторії, шляху, переміщення, швидкості рівномірного руху, розглянути графіки залежності кінематичних величин від часу; розвивати логічне мислення, пам’ять,увагу, графічну культуру; виховувати впевненість у своїх силах.

Тип уроку. Урок вивчення нового матеріалу (лекція).

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Фронтальне опитування.

  1. Що називається механікою?

  2. Що є основною задачею механіки?

  3. Назвіть розділи механіки.

  4. Що вивчає кінематика?

  5. Що таке механічний рух? Наведіть приклади різних видів механічного руху.

  6. Який рух називається поступальним?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

План

  1. Рівномірний рух.

  2. Траєкторія руху. Види рухів за траєкторією.

  3. Способи опису руху.

  4. Швидкість рівномірного прямолінійного руху.

  5. Шлях і переміщення.

  6. Рівняння рівномірного прямолінійного руху.

  7. Графіки залежності кінематичних величин від часу.

З рівномірним рухом ви вже знайомі з курсів фізики й математики попередніх класів.

Рівномірним рухом називають рух зі сталою швидкістю.

Переміщаючись з плином часу з однієї точки в іншу, тіло (матеріальна точка) описує деяку лінію, яку називають траєкторією руху тіла.



Траєкторія – лінія,що описує рух тіла.

За формою траєкторії рухи поділяються на прямолінійний і криволінійний. Надалі, розглядаючи рухи, будемо вважати їх прямолінійними.



Прямолінійним рівномірним рухом називається рух, за якого матеріальна точка, рухаючись по прямій, за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.

Це найпростіший вид механічного руху. Прикладом такого руху наближено можна вважати рух на прямолінійній ділянці стрічки транспортера, східців ескалатора, рух потягу в метро після розгону, рух парашутиста тощо.


Способи опису руху.

  1. Координатний спосіб. Положення матеріальної точки в просторі в будь-який момент часу (закон руху) можна визначати або за допомогою залежності координат від часу x = x (t), y = y (t), z = z (t).

  2. Векторний спосіб. За допомогою залежного від часу радіус-вектора  (векторний спосіб), проведеного з початку координат до даної точки. Мал..17, с.32.

x = x (t), y = y (t) і z = z (t) і радіус-вектора 

 - радіус-вектор положення точки в початковий момент часу.
Кінематичними характеристиками рівномірного прямолінійного руху є: переміщення, швидкість, координата, шлях. Під час прямолінійного руху тільки в одному напрямі шлях і довжина вектора переміщення збігаються. В усіх інших випадках модуль переміщення менший за довжину шляху, що з плином часу завжди зростає.

Шлях (нім. Schlag — лінія) — довжина кривої, що задає траєкторію руху тіла. Позначається здебільшого літерою l, вимірюється в одиницях довжини (метр, сантиметр).

Довжина шляху - це сума всіх ділянок траєкторії, пройденої цією точкою за деякий проміжок часу. Момент часу t = t0, раніше якого рух точки не розглядається, називається початковим моментом часу, а положення точки в цей момент - початковим положенням. Через довільність вибору початку відліку часу зазвичай встановлюють що t0 = 0.

Довжина шляху l, пройденого точкою від її початкового положення, являється скалярною функцією часу: l = l(t), і як видно із самого визначення довжина шляху не може бути від’ємною.

Переміщенням тіла (матеріальної точки) називається напрямлений відрізок прямої, що сполучає початкове положення тіла з його наступним положенням:/

Переміщення є векторна величина.

Шлях l і вектор переміщення  при криволінійному русі тіла з точки a в точку b.


Швидкістю рівномірного руху називають векторну фізичну величину, що дорівнює відношенню вектора переміщення до проміжку часу, протягом якого це переміщення відбулося:

Напрям вектора швидкості в прямолінійному русі збігається з напрямом вектора переміщення.

Нехай вісь Ох системи координат, пов’язаної з тілом відліку, збігається з прямою, вздовж якої рухається тіло, а х0 є координатою початкового положення тіла. Уздовж осі Ох напрямлені і переміщення  , і швидкість  рухомого тіла.

. Так як вектори рівні, тому будуть рівними і їх проекції на вісь Ох: sxxt

Тепер можна встановити кінематичний закон рівномірного прямолінійного руху, тобто знайти вираз для координати рухомого тіла в будь-який момент часу. Оскільки Х у точці 2 можна знайти за формулою: x=x0+sx, або x=x0+ υxt .

Цей вираз називають рівнянням рівномірного прямолінійного руху.

За формулою, знаючи початкову координату х0 положення 1 тіла і його швидкість у будь-який момент часу, можна визначити положення рухомого тіла. Права частина цієї формули - алгебраїчна сума, оскільки х0 і υx можуть бути додатними і від’ємними. Знак плюс відповідає руху в додатному напрямі осі Ох, знак мінус - у від’ємному.

Якщо тіло рівномірно рухається по прямій лінії в площині, то цей рух описується системою рівнянь:


Під час прямолінійного рівномірного руху в просторі система набуде вигляду:


Під час прямолінійного руху уздовж координатної осі Ох шлях дорівнює зміні значень кінцевої і початкової координат, тобто s=x2 – x1, тому модуль швидкості

. Отже, швидкість прямолінійного рівномірного руху чисельно дорівнює зміні координати за одиницю часу. Вона показує, як швидко змінюється координата х положення матеріальної точки.

Рівняння шляху прямолінійного рівномірного руху: l = υt.

Шлях, пройдений матеріальною точкою у разі прямолінійного рівномірного руху, прямо пропорційний часу руху і завжди зростає.


Графіки залежності кінематичних величин від часу.

Функціональну залежність між кінематичними величинами можна виражати не тільки у вигляді рівнянь, але й графічнj/



  • Графік шляху.

Використаємо прямокутну систему числових осей, відкладаючи по осі абсцис час, а по осі ординат - шлях. Графік будуємо на підставі рівняння sxxt. Незалежній змінній t надають довільних значень і визначають відповідні значення S. Для рівномірного руху зі швидкістю υ= 0,5 м/с одержують значення, наведені в табл.

t, c

0

1

2

3

4

5

S, м

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Після цього вибирають потрібний масштаб, і значення кожної пари t і S із таблиці наносять на відповідні числові осі. В отриманих точках ставлять перпендикуляри до числових осей. На перетині відповідних перпендикулярів відмічають точки О, А1, А2, А3, А4 і А5, через які проводять лінію, що є графіком шляху рівномірного прямолінійного руху (мал.3). Отже, графік шляху - пряма лінія. Чим більша швидкість, тим більшим буде кут α між графіком шляху і віссю часу. Відповідні масштаби по осях для кожного з порівнюваних графіків беруться однаковими.

Для побудови графіка швидкості прямолінійного рівномірного руху по осі ординат відкладають швидкість, а по осі абсцис - час. Оскільки під час рівномірного руху швидкість не змінюється, то графік швидкості є прямою, паралельною осі часу. На мал.4 показано графік швидкості прямолінійного рівномірного руху (υ= 2 м/с). За допомогою графіка швидкості можна визначити шлях, пройдений тілом за будь-який проміжок часу. Як видно на мал.4, шлях чисельно дорівнює площі прямокутника, одна сторона якого дорівнює швидкості, а друга - заданому проміжку часу.



  • Графік швидкості.

Якщо швидкість тіла при рівномірному прямолінійному русі напрямлена вздовж обраної осі координат, то графік швидкості лежить вище осі Ot; якщо ж швидкість напрямлена проти обраної осі, то графік швидкості лежить нижче осі Ot.

Коли тіло на різних ділянках шляху має різну, але постійну швидкість, графік руху буде являти собою сукупність відрізків, кожен з яких відповідатиме значенню швидкості на конкретній ділянці. Так на рисунку, швидкість тіла на ділянці AB 1 м/с, на ділянці BC 3 м/с, на ділянці  CD (-4) м/с. На ділянках АВ та BС тіло рухалось вздовж обраної осі, а на ділянці CD - проти. Якщо тіло нерухоме, тобто швидкість рівна нулю, то графік швидкості буде співпадати з віссю Ot. 



  • Графік координати (графік руху).

Рівняння рівномірного прямолінійного руху має вигляд: х=±х_0±υ_х∙t. Це лінійне рівняння залежності змінної х від змінної t. Тому графіком залежності координати від часу є пряма лінія. Основні випадки графіка руху представлені на рисунку. Якщо тіло рухається вздовж обраної осі, то графік руху є зростаючим, якщо ж проти обраної осі – то спадним.

Чим більше кут між графіком руху та віссю Ot, тим швидкість тіла більша.



ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу.

  1. Наведіть приклади рівномірного руху.

  2. Що показує швидкість тіла в разі рівномірного руху?

  3. Чи можна стверджувати, що тіло рухається прямолінійно рів­номірно, якщо воно:

а) за кожну секунду проходить шлях, який дорівнює 1 м;

б) рухається вздовж прямої в одному напрямку й за кожну се­кунду проходить шлях 3 м?



  1. Назвіть особливість графіка залежності шляху від часу.

  2. Які з наведених прикладів можна вважати прикладом рівномірного руху: рух ескалатора

метро; рух літака по злітній смузі; рух автомобіля по шосе; рух електропоїзда, що вирушає від станції?

Підсумок уроку
Домашнє завдання. Опрацювати §6 (с.31-34), §7. Дати відповіді на запитання після параграфів.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка