Урок 6. Инерциальные системы отсчета и принцип относительности в механике
Предмет: Физика, 10 класс

Конспект урока

Физика, 10 класс

Урок 6. Инерциальные системы отсчёта и принцип относительности в механике

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) какие системы отсчета можно считать инерциальными;

2) что геоцентрическая система не является строго инерциальной;

3) что равномерное прямолинейное движение не влияет на механические процессы;

4) принцип относительности Галилея.

Глоссарий по теме

Геоцентрическая система – система, в центре которой находится неподвижная Земля, а вокруг неё обращаются все небесные тела;

Принцип относительности в механике – все механические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

Инвариантность – это неизменность физической величины или закона определённых преобразованиях или изменениях условий;

Относительные величины – величины, изменяющиеся при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой, являются относительными. Кинематические величины, такие, как скорость, перемещение, траектория движения – примеры относительных величин.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев. Г.Я,.Буховцев. Б.Б., Сотский. Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С.85 - 88.

Элементарный учебник физики 1. Механика. Под. ред. Г. С. Ландсберга, 2001. С. 89-92.

Открытые электронные ресурсы:

http://kvant.mccme.ru/1989/09/otnositelnost_dvizheniya.htm

Основное содержание урока

Если тело относительно определённой инерциальной системы отсчёта движется с постоянной скоростью v1, то это тело согласно закону сложения скоростей будет двигаться с некоторой новой, но также постоянной скоростью

Ускорение тела в обеих системах отсчёта равно нулю.

Геоцентрическая система отсчёта инерциальна лишь приближённо

Наиболее близка к инерциальной система отсчёта, связанная с Солнцем и неподвижными звёздами.

На основании подобных наблюдений можно сформулировать один из самых фундаментальных законов природы - принцип относительности

Одним из фундаментальных опытов, подтверждающий суточное вращение Земли и неинерциальной геоцентрической системы, является опыт Фуко. Подвешенный под куполом маятник совершал колебания не зависимо от вращения опоры.

Галилео Галилей первым обратил внимание на то, что равномерное прямолинейное движение по отношению к Земле совершенно не сказывается на течении всех механических явлений.

Если в движущемся с постоянной скоростью вагоне изучать падение тел, колебания маятника и другие явления, то результаты будут точно такими же, как и при исследовании этих явлений на Земле

Все механические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

Инвариантность означает неизменность физической величины или закона при определённых преобразованиях условий.

Если сила, с которой мяч ударяется о землю, не зависит от того, кто наблюдал этот удар: человек, стоящий рядом, или пассажир равномерно движущегося автобуса.

Инвариантными при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой является ускорение, масса и сила. Также инвариантными будут законы Ньютона, о чём говорит принцип относительности Галилея.

Величины, изменяющиеся при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой, являются относительными (неинвариантными). Кинематические величины, такие, как скорость, перемещение, траектория движения – примеры относительных величин

Открытие принципа относительности – одно из величайших достижений человеческого разума. Оно оказалось возможным лишь после того, как люди поняли, что ни Земля, ни Солнце не являются центром Вселенной

Разбор типовых тренировочных заданий

1. Систему отсчёта, связанную с Землёй, будем считать инерциальной. Система отсчёта, связанная с автомобилем, тоже будет инерциальной, если автомобиль

1) движется равномерно по прямолинейному участку шоссе

2) разгоняется по прямолинейному участку шоссе

3) движется равномерно по извилистой дороге

4) по инерции вкатывается на гору.

2. Какая из физических характеристик не меняется при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой?

1) Ускорение

2) Перемещение

3) Траектория

4) Кинетическая энергия

3. Единицей измерения какой физической величины является Ньютон?

А) Силы, Б) Массы, В) Работы, Г) Энергии, Д) Мощности.

Правильный ответ: А) Силы

4. На тело действует сила тяжести 30 Н и сила 40 Н, направленная горизонтально. Каково значение модуля равнодействующих этих сил?

Ответ: 50 Н.