Урок 36. Движение как перемещение
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 36. Движение как перемещение

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Что называют механическим движением?
Что понимают под относительностью механического движения?
Какими характеристиками обладает механическое движение?
Что является причиной механического движения?

Глоссарий по теме:

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Кинематика – раздел механики, изучающий характер движения.

Динамика – раздел механики, изучающий причины движения.

Материальная точка – тело, размерами которого можно пренебречь в данных условиях.

Траектория движения – линия, вдоль которой движется тело.

Инерциальная система отсчета – система отсчета, в которой все тела в отсутствии внешних воздействий движутся прямолинейно и равномерно, либо покоятся.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. – §55, стр. 166-168
Физика. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений: базовый уровень; профильный уровень/А.В. Грачев, В.А. Погожев, А.М. Салецкий и др.- Вентана-Граф, 2011 стр. 6-224/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

В жизни можно увидеть разные примеры механического движения: движение планет вокруг Солнца, полет птицы, скатывание шарика по жёлобу; во всех случаях изменяется положение тела, таким образом объект совершает перемещение. Изменение положения тела в пространстве с течением времени относительно других тел называется механическим движением. Говоря о механическом движении, необходимо выбрать тело отсчета. Тело, относительно которого происходит это движение, связанная с ним система координат и измеритель времени образуют систему отсчета.

Галилей установил характер относительности движения, поэтому ученые искали абсолютно покоящуюся систему отсчета.

Птолемей выдвинул предположение о том, что Земля - центр системы отсчета, а все планеты и Солнце вращаются вокруг неё. Такую систему отсчета называют геоцентрической.

Коперник же предлагал принять Солнце за неподвижный объект, а все планеты, соответственно, движущимися вокруг него. Эту систему отсчета называют гелиоцентрической, и она принята и по сей день.

Кроме качественного, есть и количественное описание движения. Например, описать характер движения каждой части тела бабочки в полете достаточно сложно. Крылья движутся вверх и вниз, а тельце остается практически на одной высоте. Поэтому если нас не интересуют отдельные детали, то можно представить всю бабочку как малый объект - материальную точку, то есть тело, размерами которого можно пренебречь в данных условиях.

Для точного описания движения материальной точки вводится система координат. При движении координаты точки изменяются.

Немаловажной характеристикой движения является траектория. Это воображаемая линия в пространстве, вдоль которой движется тело.

Иногда траекторию движения можно пронаблюдать и в жизни. Вспомните салют: когда в воздухе разрывается заряд, то видны дымовые и светящиеся следы от каждой искорки. Самолет оставляет белые полосы на небе.

Раздел физики, изучающий виды механического движения и его характеристики, называют кинематикой. Если же нас интересует не характер, а причины движения тел, то нужно обратиться к другому разделу механики - динамике.

На разных этапах развития науки представления ученых о причинах изменения характера движения менялись. Древнегреческий философ Аристотель считал, что для равномерного движения тела необходимо воздействие на него некоторой силы. Галилей, проделав ряд опытов, пришел к выводу, что тело движется равномерно, не взаимодействуя с другими телами. Но оба вывода не совсем верны: рассмотрев движение мячика, лежащего на полу поезда, когда вагон трогается, можно заметить, что без сторонних сил мячик начнет двигаться с ускорением. Исаак Ньютон, изучив труды Галилея, уточняет закон инерции и вводит понятие инерциальных систем отсчета. Инерциальной системой отсчета называют такую систему, в которой тело покоится или движется равномерно, если на него не действуют другие тела (или действие тел скомпенсировано). В опыте с вагоном и мячиком вагон поезда выступает в роли неинерциальной системы отсчета. Неинерциальной системой отсчета является любая система отсчета, движущаяся в инерциальной системе отсчета с ускорением. На данный момент не обнаружено инерциальной системы отсчета.

Наш шарик движется в вагоне, вагон - с поездом, поезд - вместе с планетой вокруг своей оси и вокруг Солнца, Солнце - вокруг центра галактики, даже сама галактика не неподвижна.

Однако можно принимать некоторые неинерциальные системы отсчета за условно инерциальные при рассмотрении, например, школьных опытов и выполнении лабораторных работ.

Считать же парту, на которой проводится опыт, началом отсчета для описания движения планет нельзя.

Для описания движения планет инерциальной системой отсчета можно считать систему, центр которой находится в центре Солнца, а оси ориентированы по звездам, т.к. их положение относительно Земли постоянно.

Именно по этой причине движение тел лучше описывается в системе Коперника, чем Птолемея.

Так и был сформулирован первый закон Ньютона: в инерциальной системе отсчета тело, не взаимодействуя с другими телами, движется равномерно или покоится.

Подведем итог: изменение положения тела в пространстве с течением времени называется механическим движением. Само движение можно описать с точки зрения механики и с точки зрения динамики. При описании важно учитывать системы отсчета и помнить характеристики явления.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание: Вставьте пропущенные слова.

В инерциальной системе отсчета тело, не взаимодействуя с другими телами, движется ____________или _________.

Пояснение: правильный ответ – равномерно; покоится. Речь идет о первом законе Ньютона и законе инерции Галилея.

Задание: Подчеркните правильный ответ на вопрос.

Что будет с мячиком массой 1 кг, который лежит на полу поезда с коэффициентом трения 0,3, когда вагон тронется влево?

Варианты ответов:

Мячик начнет двигаться с ускорением влево
Мячик начнет двигаться с ускорением вправо.
Мячик не будет двигаться.
Мячик начнет двигаться без ускорения вправо.

Правильный вариант: 2) Мячик начнет двигаться с ускорением вправо.

Пояснение: поезд, начиная движение влево, является неинерциальной системой отсчета. Мячик пытается сохранить свою скорость неизменной и по инерции движется вправо с ускорением.