Материальная точка. Механическое движение

Технологическая карта урока физики 9 класс по ФГОС .

УМК: А.В. Перышкин, Е.М. Гутник – М.: Дрофа, 2009.- § 65.

Тема урока: Вводный инструктаж по технике безопасности. Механическое движение.Система отсчёта. Путь. Перемещение .

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование:учебник: Перышкин А.В. «Физика. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений», М.: Дрофа. 2013 ; презентация, videouroki «Физика 9класс»,2014,ООО «КОМПЭДИ»,compedu.ru; штатив,шарик,желоб; маятники.

Цель урока: знакомство с техникой безопасности работы в кабиненте физики, знакомство с одним из важнейших разделов физики- механикой и ее задачей; ввести основные понятия: материальная точка, система отсчёта, путь, перемещение.

Задачи:

Дидактические ─ создать условия для усвоения нового учебного материала, используя ИКТ

Познавательные – знать понятия «механическое движение», «материальная точка», «тело отсчета», «система отсчета», «траектория», «путь», «перемещение»

Развивающие – продолжить работу по овладению методами научного познания, развивать интеллектуальные умения учащихся (наблюдать, сравнивать, анализировать, применять знания, делать выводы).

Воспитательные – продолжить формирование научного мировоззрения и интереса к физике.

Характеристика учебных возможностей и предшествующих достижений учащихся класса, для которого проектируется урок:

Учащиеся владеют:

регулятивными УУД:

– преобразовывать практическую задачу в учебно-познавательную совместными усилиями;

познавательными УУД:

– определять способы решения проблем под руководством учителя;

– выдвигать гипотезы и выстраивать стратегию поиска под руководством учителя;

– формулировать новые знания совместными групповыми усилиями;

коммуникативными УУД:

– участвовать в коллективном обсуждении проблем;

личностными УУД:

– проявляют ситуативный познавательный интерес к новому учебному материалу .

Этап урока, время этапа

Задачи этапа

Методы, приемы обучения

Формы учебного взаимодействия

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Формируемые УУД и предметные действия

Организационный этап.

Эмоциональный настрой.

Вводный инструктаж по технике безопасности.

Беседа с учащимися

Фронтальная

Даёт инструкции для подготовки к уроку. Обеспечивает учащихся всем необходимым для урока. Проводит вводный инструктаж по технике безопасности.

Готовятся к уроку. Слушают учителя.

Постановка цели и задач курса физики и данного урока

Осознание учащимся неполноты имеющихся знаний; вызвать познавательный интерес к проблеме, организовать самостоятельное формулирование проблемы и постановку цели.

Создание проблемной ситуации.

Работа в группах

Ребята, у вас на столах в каждой группе находится оборудование. Подумайте, какую демонстрацию можно показать и что она демонстрирует.

Какие явления вы наблюдали? (Механическое движение)

Какой раздел физики изучает механическое движение? (Механика в разделе кинематика)

Какова основная задача механики?

Основные понятия кинематики: Система отсчёта. Путь. Перемещение.

Слайд 1. Тема урока.

Учащиеся проводят эксперимент с наклонным жёлобом и шариком, штативом и шариком на нити, грузом на пружине, тележкой.

Формулируют цели и задачи урока. Записывают тему урока.

Предметные УУД: осознавать важность понятия механического движения;

Регулятивные УУД:

определять цели учебной деятельности;

Познавательные УУД:

видеть проблему, осознавать возникшие трудности;

Коммуникативные УУД:

участвовать в коллективном обсуждении проблемы, интересоваться чужим мнением и высказывать свое собственное;

Личностные УУД:

осознавать неполноту знаний, проявлять интерес к новому содержанию.

Изучение нового материала

Познакомиться с новыми понятиями в кинематике.

Беседа.

Фронтальная

Ребята, если основная задача механики- знать положение тела в любой момент времени, нам важны такие характеристики как размер, масса. (Нет). Таким образом одно из понятий кинематики – материальная точка.

Слайд 2.

Рассказывает о древнем документе, относящемуся к началу эры, в котором сказано: «Стань у восточной стены крайнего дома лицом на север, и, пройдя 120 шагов, повернись лицом на восток. Затем, пройдя 200 шагов, вырой яму в 10 локтей и надёшь 100 золотых монет»

Если бы этот документ попал в ваши руки, смогли бы вы найти клад?

Слайд 3.

Слайд 4.

Система отсчёта бывает одномерная, двухмерная и трёхмерная. Приведите примеры каждой из них.

Какой была система координат в проведённом вами опыте?

Обратите внимание, что следующее понятие знакомо вам из уроков математики.

Слайд 5.

Слайд 6.

Слушают, отвечают на вопросы.

Приходят к понятию системы отсчёта.

Записывают в виде схемы. Система отсчёта:а) тело отсчёта; б) система координат; в) прибор для измерения времени.

Приводят примеры одномерной, двухмерной и трёхмерной системы координат.

Записывают определения: путь, перемещение, траектория.

Предметные УД: осознавать важность понятий кинематики для дальнейшего изучения движений тел;

Регулятивные УУД: принимать предложенный способ решения проблемы;

Познавательные УУД: участвуют в создании формулировок основных понятий;

Коммуникативные УУД: умение слушать имеющиеся знания учащихся;

Этап закрепления.

Обеспечить применение полученных знаний для объяснения новых фактов.

Беседа.

Фронтальная.

Предлагает ответить на вопросы с пояснением.

Путь или перемещение мы оплачиваем при поездке в такси?

Мяч упал с высоты 3м, отскочил от пола и был пойман на высоте 1м. Найти путь и перемещение мяча.

Отвечают на вопросы.

Слушают ответы учащихся.

Регулятивные УУД:

уметь планировать, прогнозировать, контролировать, корректировать, оценивать полученные знания;

Предметные УД: формулировать определения нового физического понятия, объяснять смысл и результаты опыта;

Коммуникативные УУД: уметь сформулировать ответ;

Этап первичной проверки знаний.

Выявить первичное понимание основных характеристик движения для дальнейшей корректировки.

Работа по карточкам.

Работа в парах (с взаимопроверкой)

Предлагает заполнить таблицу с заданиями.

Меняются работами и осуществляют проверку по ключам.

Регулятивные УУД:

Саморегуляция. Оценка степени достижения цели;

Личностные УУД: осознавать личностную значимость владения знаниями.

Коммуникативные УУД: устанавливать рабочие отношения, эффективно сотрудничать, с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.

Домашнее задание.

Беседа

Поясняет домашнее задание.

Записывают домашнее задание.

Итоги урока

Рефлексия

Беседа

Учитель оценивает совместную работу «учитель-ученик» на уроке

Учащиеся оценивают «+» и «-» урока

Вариант 1

Система координат

одномерная

двухмерная

трёхмерная

а)шахматная фигура

б) вертолёт

в) самолёт в небе

г) лифт

Материальная точка

Да

Нет

Идет из дома на работу

Выполняет гимнасти-ческие упражнении

Совершает путешествие на пароходе

А при измерении роста человека

Вариант 2.

Напротив правильного ответа поставить «+»

Система координат

одномерная

двухмерная

трёхмерная

а) люстра в комнате

б) подводная лодка

в)поезд

г)самолёт на взлётной полосе

Материальная точка

Да

Нет

при расчете расстояния от Земли до Луны

при измерении ее диаметра

при посадке космического корабля на ее поверхность

при определении скорости ее движения вокруг Земли

Цель урока: Дать представление о кинематике; познакомить с целями и задачами курса физики; ввести понятия: механическое движение, траектория, путь; доказать, что покой и движение - понятия относительные; обосновать необходимость введения идеализированной модели – материальной точки, системы отсчета.

В знаменитом «Слове о полку Игореве», в котором воспет этот поход, рассказывается о полном солнечном затмении, совпавшем со вступлением князя Игоря в землю половецкую. Этого достаточно чтобы установить, что на границе половецкой земли войска Игоря были 1 мая 1185 года (в одном и том же месте полное солнечное затмение бывает примерно 1 раз в 200 лет)

Регистрирующее устройство(регистратор) прибор для автоматической записи на носитель информации данных, поступающих с датчиков или других технических средств. В измерительной технике совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины. В регистрирующих устройствах обычно предусматривается возможность привязки записываемых значений параметров к шкале реального времени. Кроме регистрирующих устройств для записи данных, существуют также устройства регистрации аудиовизуальной информации (магнитофоны, видеомагнитофоны, фото- и кино- и видеокамеры и т. д.). Регистрирующие устройства могут представлять собой неотъемлемые функциональные узлы измерительных приборов, установок, блоки в составе информационных, измерительных, контрольных систем, комплексов, либо самостоятельные устройства.записи носитель информации датчиков величины магнитофоны измерительных приборов

Урок № 1

Тема. Механическое движение и его виды. Основная задача механики и способы ее решения в кинематике. Физическое тело и материальная точка. Система отсчета

Цель: охарактеризовать задачи изучения раздела «Кинематика», ознакомить со структурой учебника; дать представление о механическое движение, основную задачу механики и способы ее решения в кинематике; сформировать понятие поступательного движения тел, материальной точки, системы отсчета; показать роль знаний по механике в других науках, в технике; показать, что механическое движение - одна из форм существования материи, один из многочисленных видов изменений в природе, а материальная точка - модель, идеальный объект классической механики.

Тип урока: урок изучения нового учебного материала.

Наглядный: демонстрация поступательного движения тела, случаев, когда тело можно (и не можно) считать материальной точкой, ППС «Физика-9» от «Квазар-Микро».

Ожидаемые результаты. После урока учащиеся:

Различат физическое тело и материальную точку, прямолинейное и криволинейное движение материальной точки;

Смогут обосновать содержание основной (прямой) задачи механики;

Научатся объяснять суть физических идеализаций - материальной точки и системы отсчета.

II. Объявление темы и цели урока

Формирование новых понятий. Во время беседы с применением демонстрационного эксперимента и ППС «Физика-9» от «Квазар-Микро» рассмотреть следующие вопросы:

Механическое движение и его виды;

Основная задача механики и способы ее решения в кинематике;

Что изучает кинематика;

Физическое тело и материальная точка, система отсчета.

Мы часто называем одни тела подвижными, другие неподвижными.

Деревья, различные здания, мосты, берега рек - неподвижные. Вода в реке, самолеты в небе, автомобили, едущие по дороге, - подвижные.

Что дает нам основание разделять тела на подвижные и неподвижные? Чем они отличаются друг от друга?

Когда мы говорим об автомобиле, который движется, то имеем в виду, что в определенный момент времени он был рядом с нами, а в другие моменты расстояние между нами и автомобилем менялась. Неподвижные тела в течение всего наблюдения не меняют своего положения относительно наблюдателя.

Опыт. Разместим вертикальные вешки на столе на некотором расстоянии друг от друга по одной прямой. Поставим возле первой из них тележка с ниткой и начнем его тянуть. Сначала он перемещается от первой вешки ко второй, затем к третьей и т. д. То есть тележка будет менять свое положение относительно вышек.

Механическое движение - это изменение положения тела относительно других тел или одних его частей относительно других. Примеры механического движения: движение звезд и планет, самолетов и автомобилей, артиллерийских снарядов и ракет, человек идет относительно Земли, движение рук относительно туловища.

Другие примеры механического движения показано на рис. 1.

Механические движения окружающих тел разделяют на: поступательное, вращательное и колебательное (система периодически возвращается в положение равновесия, например колебания листьев на дереве под действием ветра) движения (рис. 2).

Особенности поступательного движения (движение пассажиров вместе с эскалатором, движение резца токарного станка и т.п.):

Произвольная прямая в теле, остается параллельной к себе;

Все точки имеют одинаковые траектории, скорости, ускорения.

Эти условия не выполняются для вращательного движения тела (движение колеса автомобиля, колеса обозрения, Земли вокруг Солнца и своей оси и т.д.).

Механическое движение нередко являются частью более сложных немеханических процессов, например тепловых. Изучением механического движения занимается раздел физики, который называется механикой.

Механическую форму движения материи изучает раздел физики «Механика». Основная задача механики - найти положение тела в пространстве в любой момент времени. Механическое движение происходит в пространстве и времени. Понятия пространства и времени - фундаментальные понятия, которые невозможно определить через какие-то более простые. Для изучения механического движения, что происходит в пространстве и времени, нужно прежде всего уметь измерять промежутки времени и расстояния. Частным случаем движения является покой, поэтому механика рассматривает также условия, при которых тела находятся в покое (эти условия называются условиями равновесия).

Чтобы сформулировать законы механики и научиться их применять, нужно сначала научиться описывать положение тела и его движение. Описание движения составляет содержание раздела механики, называется кинематикой.

Для описания механического движения, как и других физических процессов, происходящих в пространстве и времени, используют систему отсчета. Система отсчета - это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат (декартовой или другой) и прибора для отсчета времени (рис. 3).

Систему отсчета в кинематике выбирают, руководствуясь лишь соображениями насчет того, как удобнее всего математически описать движение. Никаких преимуществ одной системы над другой в кинематике не существует. Из-за сложности физического мира реальное явление, которое изучается, всегда приходится упрощать и вместо собственно явления рассматривать идеализированную модель. Так, для упрощения в условиях определенных задач размерами тел можно пренебречь. Абстрактное понятие, которое заменяет реальное тело, которое движется поступательно и размерами которого можно пренебречь в условиях реальной задачи, называется материальной точкой. В кинематике, когда решают задачу, вопрос о том, что именно движется, где движется, почему именно так движется, в основном не рассматривают. Главное одно: как тело движется.

III. Закрепление изученного. Решение задач

1. Самостоятельная работа над материалом ППС «Физика-9» от «Квазар-Микро», в ходе которой учащиеся составляют опорный конспект.

IV. Домашнее задание

1. Выучить конспект урока; соответствующий параграф учебника.

2. Решить задачи:

Маленькому ребенку кажется, что секундная стрелка часов движется, а минутная и часовая стрелки неподвижны. Как доказать ребенку, что она ошибается?

Приведите примеры задач, в которых Луну: а) можно считать материальной точкой; б) нельзя считать материальной точкой.

3. Дополнительное задание: подготовить презентации.

На данном уроке, тема которого: «Материальная точка. Система отсчета», мы познакомимся с определением материальной точки, рассмотрим определение положения разных тел с помощью координат. Кроме того, рассмотрим, что такое система отсчета и зачем она нужна.

Представьте, что вы сидите дома, в своей комнате, и вам задают вопрос: «Где ты?». Как вы на него ответите? Вы можете ответить «дома», и это будет правильный ответ. Можете ответить «в своей комнате, за столом», или назвать город, или сказать, что вы в России. Ответ на вопрос «где ты?» будет дан, все эти варианты правильные.

Как, в таком случае, мы выбираем, что именно ответить? Зависит от того, насколько точно нужно знать расположение. Если спрашивает мама, которая вошла в квартиру, ей хочется знать, в какой вы комнате. Если спрашивает по телефону знакомый из другого города, чтобы встретиться с вами, то ему все равно, в своей вы комнате или на кухне, и уж тем более все равно, какая часть ваших ног находится под столом и какая часть рук лежит на столе. Ему просто надо знать, не уехали ли вы из города.

Отвечая на простой вопрос, мы отбросили все лишнее, упростили и ответили настолько точно, насколько это требуется в каждом конкретном случае.

Упрощениями мы пользуемся на каждом шагу, описывая предметы или процессы с позиции того, что нас интересует.

Еще один пример - географические карты (см. рис. 1).

Рис. 1. Географическая карта

Можно было бы размещать в атласах спутниковые фотографии местности, но этого никто не делает. При изучении географии нам не важно, как выглядит каждый объект, и объекты нас интересуют не все, поэтому при составлении карт ненужное отбрасывается. На физической карте остается рельеф и водоемы (см. рис. 2), на политической карте - границы государств и крупнейшие города (см. рис. 3)

И как вы показываете свое положение на карте? Ставите точку, которая ничего общего с вами реальными не имеет, но положение ваше описывает, и, глядя на точку на карте, вы все понимаете (см. рис. 4).

Рис. 4. Обозначение на карте

В физике мы тоже будем использовать упрощения.

Упрощенное представление о чем-нибудь, что нам необходимо изучить или описать с заданной степенью соответствия реальности, называется моделью .

Человек мыслит моделями. Представьте себе велосипед. А теперь попробуйте его как можно точнее нарисовать.

Удивительно, что многие из вас столкнутся с трудностями, а ведь все знают, как выглядит велосипед, и все с легкостью его представили. Но воображаемая картинка достаточно приблизительна: два колеса, руль, педали, сидение, эти части соединены рамой, а как именно соединены, какой они формы и какого цвета - мы не задумываемся.

Какие детали мы опускаем, а на какие обращаем внимание? В повседневной жизни - на свое усмотрение, в зависимости от потребностей. В науке же нужна точность и определенность, поэтому в физике мы будем четко оговаривать модели, которые будем изучать и которые будут с заданной точностью соответствовать действительности.

Модель

Мы займемся изучением механического движения. Движение - это перемещение тел с течением времени.

Нас интересует, что тело было в одном месте, а через некоторое время оказалось в другом. Как вы это опишете? Например, автомобиль утром был на парковке, а потом подъехал к дому. Выглянув из окна, вы покажете пальцем, где он был утром, а потом покажете, где он стоит сейчас (см. рис. 7).

Рис. 7. Положение автомобиля

Как нарисовать на бумаге свой путь из школы домой? После того как вы отметите школу, дом и несколько ключевых объектов, например автобусную остановку, станции метро, перекресток, на котором вы поворачиваете, вы отметите точками: сначала я здесь, потом иду здесь, и прихожу вот сюда (см. рис. 8).

Рис. 8. Путь из школы домой

Обратите внимание: в этих примерах, как и во многих других случаях, нам не нужно обращать внимание на размер и форму движущихся тел. Идет из школы один ученик или другой, едет автомобиль или бежит слон - мы отметим их на бумаге такими же точками. Это очень удобно, и мы, где это возможно, будем применять эту модель.

Эта модель называется материальная точка - модель тела, размерами и формой которого в данной задаче можно пренебречь.

Другие модели в кинематике

Нужно понимать, что любая модель имеет свои границы применения и материальными точками можно считать не все тела и не во всех случаях. Тот же автомобиль, если мы рассматриваем его перемещение с парковки к дому, может считаться материальной точкой, его размеры не важны (см. рис. 10).

Рис. 10. Автомобиль - материальная точка

Но если мы рассматриваем, как он поместится на парковке между двух соседних автомобилей, его размеры и форму нужно учитывать.

Мы займемся изучением движения материальной точки. Движение - это изменение положения во времени. Как описать положение?

Выберите в своей комнате какой-нибудь предмет, а теперь скажите, где он находится. Допустим, вы выбрали чашку, из которой вы недавно пили чай и еще не отнесли на кухню. Вы скажете что-то вроде «она стоит на столе на полметра левее клавиатуры» или «она сразу перед дневником» (см. рис. 11).

Рис. 11. Положение чашки на столе

А теперь попробуйте указать ее положение, не упоминая никакие другие предметы, как клавиатуру или дневник. Не получится. Описывая положение тела или точки, нужно выбрать другое тело и относительно него задавать положение, то есть координаты.

Координаты - это способ точного указания места, адрес этого места. Этот адрес должен не только идентифицировать место, но и помогать его найти, указывать на его положение в упорядоченном ряду подобных точек (термин «координата» происходит от слова ordinare, которое означает «упорядочивать», с приставкой со-, которая означает «вместе, совместно, согласованно»).

Свойства числа

Например, координатой дома на улице является его номер, который отсчитывается с того края улицы, который принят за начало. Номер дома не только указывает на то, о каком именно доме идет речь (о том самом, например, пятиэтажном, с парикмахерской на первом этаже), но и подсказывает, где его можно найти: если мы прошли мимо домов № 8 и № 10, то дом № 16 должен быть где-то впереди (см. рис. 12).

Рис. 12. Номер дома

Тогда как название улицы зачастую только идентифицирует ее (слышим об улице Пушкинской и понимаем, что это за улица), но не содержит в себе информации о ее положении среди других улиц (нет упорядоченности).

В кинотеатре номер ряда и номер места являются координатами кресла: мы знаем, где начало координат (обычно слева у экрана), потому если видим пятый ряд, то знаем, где искать большие номера рядов. То же с местами: если ищем место № 13, идем сразу в конец ряда, и, увидев место № 11, понимаем, что мы близко (см. рис. 13).

Рис. 13. Искомое место в кинотеатре

Номер не только имя (надпись на кресле), но и ориентир в поиске (упорядоченность).

Все, кто играл в морской бой, знают, что положение клетки можно однозначно задать парой параметров: в данном случае буквой, указывающей столбец, и числом, указывающим строку, а отсчитываются столбцы и строки от левого верхнего угла поля (см. рис. 14).

Рис. 14. Игра «Морской бой»

Можно определить положение, определив направление и расстояние, например в 50 километрах от города на северо-восток (см. рис. 15).

Рис. 15. Определение положения

Примеры систем координат

В механике мы чаще всего будем использовать прямоугольную (или декартову) систему координат. В ней положение точки на плоскости задается следующим образом. Есть точка отсчета, то есть начало координат, и есть два взаимно перпендикулярных направления. Положение точки задается расстоянием, которое нужно пройти от начала координат в одном и во втором направлении, чтобы попасть в эту точку (см. рис. 19), как в кинотеатре при продвижении по рядам и вдоль ряда по местам.

Итак, мы описываем движение материальной точки. Чтобы его описать, нам нужно тело отсчета, относительно которого задавать положение точки. Нужна система координат, чтобы точно и однозначно задавать положение (см. рис. 20).

Рис. 20. Система отсчета

Но движение - это перемещение с течением времени, поэтому нужно еще определиться с измерением времени. Казалось бы, секунда у всех на часах длится одинаково, если не считать неисправных часов, тогда в чем проблема измерять время? Представьте: если начало движения засечь по часам, которые показывают 14:40, а окончание - по секундомеру, который остановится на показании 02:36:41, причем неизвестно, когда он запущен. Поэтому с прибором измерения времени и моментом начала измерения тоже нужно определиться, как мы определяемся с телом отсчета и системой координат.

Теперь у нас есть все инструменты, которые нужны для описания движения: тело отсчета, система координат и прибор измерения времени. Вместе они составляют систему отсчета .

При решении задач мы будем самостоятельно выбирать систему отсчета, в которой описанный в задаче процесс нам будет рассматривать наиболее удобно.

На этом наш урок окончен, спасибо за внимание.

Список литературы

1. Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Физика: Справочник с примерами решения задач. - 2-е издание передел. - X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. - 464 с.

2. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 9 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений - 14-е изд., стереотипное. - М.: Дрофа, 2009. - 300 с.

Домашнее задание

1. Дайте определение материальной точки.

2. Что такое система отсчета?

3. Что такое модель?

4. Определите координаты трех точек: