урок физики в 10 классе. физика - наука о природе. 1 пара 03.09. Лекция 1. Физика наука о природе. Классическая механика Ньютона
 Скачать 42.92 Kb.
|
|
РАЗДЕЛ №1. Лекция №1. Физика – наука о природе. Классическая механика Ньютона. Начнём знакомство с миром физики с вопроса «Что изучает физика?» Что изучает физика? - Физика – это прежде всего наука о природе, всё, что нас окружает. Обернитесь вокруг и вы увидите обстановку кабинета: парты, столы, стулья, шкафы, окна, за окном шумит листва деревьев, синее небо, летают птицы, самолеты, дует ветер, идет дождь и т.д..… Это всё физика. С детства мы с вами знаем что такое «горячо», что такое «холодно», что такое «мягкое» и что такое «жёсткое» или «твердое». Мы с Вами знаем, что чистое небо – синее, трава – зелёная, малина – красная, дыня - желтая и т. д. иными словами мы знаем много характеристик окружающего нас пространства, или окружающей нас природы. Ведь земля, вода, воздух, растения, животные, люди, и все предметы вокруг нас – это всё природа. И именно природу, её законы изучает физика. Физика является одной из древнейших наук. Древний человек наблюдал за окружающим миром, от которого зависела вся его жизнь, пытался понять явления природы. Солнце давало людям тепло и приносило засухи. Дожди поливали живительной влагой и вызывали наводнения; бедствия несли ураганы и землетрясения. Древние люди не знали причин их возникновения и приписывали разрушительные явления сверхъестественным силам. Постепенно люди начали понимать действительные причины природных явлений и их взаимосвязь. Так начали зарождаться науки о природе, одной из которых была физика. В 4 веке д.н.э. древнегреческий учёный Аристотель ввёл понятие «физика». Слово «физика» в переводе с греческого означает «природа». В русском языке это слово появилось в 18 веке, благодаря Михаилу Васильевичу Ломоносову. Не только физика является наукой, изучающей природу, но и география, биология, астрономия также изучают природу, однако они не дают какого – либо полного представления о структуре окружающего нас мира. Так, география изучает климат, а физика объясняет причину возникновения именно таких климатических условий, зарождение циклонов и т.д. Биология изучает растения и животный мир, физика объясняет, к примеру, почему не болит голова у дятла, благодаря чему мы слышим… Астрономия изучает звёзды, Солнце, планеты, а физика объясняет, почему планеты движутся вокруг Солнца, а не улетают от него и т.д. Значит, из всего сказанного вытекает, что физика даёт полное представление о структуре окружающего мира. Физика позволяет познать силы природы и поставить их на службу человеку, позволяет понять современную технику и развивать её дальше. Ведь не очень давно люди ездили на тарантасах, запряжённых лошадьми, жали рожь и пшеницу серпами, сидели при свете горящих лучин и только в сказках мечтали о различных волшебствах… И это волшебство случилось… и во сём этом мы должны быть благодарны физике!!! Итак, что же такое физика? Запишем определение. Физика – наука о природе и о физических явлениях, которые в ней происходят. А физические явления – это изменения, происходящие в природе. Явлений в природе огромное количество. Поэтому для того, что бы удобнее было их изучать, в физике используют определённую классификацию. РАЗДЕЛ №2. Лекция №2. Механическое движение, виды движений, его характеристики. Движенья нет, сказал мудрец брадатый. Другой смолчал и стал пред ним ходить. Сильнее бы не мог он возразить; Хвалили все ответ замысловатый… А.С.Пушкин В этом стихотворении описывается дискуссия двух ученых. Одним з них был древнегреческий ученый, философ Зенон (V век до н.э.), который утверждал, что движения в природе не существует вообще. Свои идеи он утверждал на примере задач-апорий (греч. «трудности»). Одна из известных апорий Зенона имеет название «стрела». Проследим за стрелой, которую выпустили из лука, говорил ученый. В какой-то момент времени она находится в данной точке, и в это время она неподвижна. В любой другой точке стрела также неподвижна! Получается, что стрела неподвижна в любой момент времени, а значит, вообще не движется. Таким образом, движения нет. В чем же ошибался Зенон? Что такое движение? На эти вопросы попробуем найти ответ во время урока. Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Примеры механического движения: движение звезд и планет, самолетов и автомобилей, артиллерийских снарядов и ракет. Механическое движение часто является составной частью более сложных немеханических процессов, например тепловых. Изучением механического движения занимается раздел физики, называемый механикой. Учитель предлагает учащимся просмотреть эксперименты: движение пузырька воздуха в трубке с подкрашенной водой, бусинки на нити. Изучить движение тела – значит определить, как изменяется его положение с течением времени. Если это известно, то можно узнать положение тела в любой момент времени. Основная задача механики состоит в том, чтобы определить положение тела в любой момент времени. Частным случаем движения является покой, поэтому механика рассматривает также условия, при которых тела находятся в покое (эти условия называются условиями равновесия). Одна из основных частей механики, которая называется кинематикой, рассматривает движение тел без выяснения причин этого движения. Кинематика отвечает на вопрос: как движется тело? Другой важной частью механики является динамика, которая рассматривает действие одних тел на другие как причину движения. Динамика отвечает на вопрос: «Почему тело движется именно так, а не иначе?» Механика – одна из самых древних наук. Определенные познания в этой области были известны задолго до новой эры, со времен Аристотеля (IV век до н.э.), Архимеда (III в. до н.э.). Однако, качественная формулировка законов механики началась только в XVII веке н. э., когда Г. Галилей открыл кинематический закон сложения скоростей и установил законы свободного падения тел. Через несколько десятилетий после Галилея великий И. Ньютон (1643–1727) сформулировал основные законы динамики. В механике Ньютона движение тел рассматривается при скоростях на много меньших скорости света в вакууме. Ее называют классической или ньютоновской механикой в отличие от релятивистской механики, созданной в начале XX века главным образом благодаря работам А. Эйнштейна (1879–1956).В релятивистской механике движение тел рассматривается при скоростях, близких к скорости света. Классическая механика Ньютона является предельным случаем релятивистской при υ << c. Чтобы сформулировать законы механики и научиться их применять, нужно сначала научиться описывать положение тела и его движение. Описание движения составляет содержание раздела механики, которое называется кинематикой. При решении задач в кинематике чаще всего не рассматривается, что именно движется, где движется, почему именно так движется. Главное одно: как движется. При определении положения тела в пространстве возникают затруднения, связанные с тем, что тело имеет размеры. Тем не менее, при решении многих задач размерами тела можно пренебречь, рассматривая его как одну точку. При этом описание движения тела намного упрощается. Тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь, называется материальной точкой. Можно или нельзя считать тело материальной точкой, зависит не от размера тела (большое оно или маленькое), а от поставленной задачи. Далее следует перейти к выяснению вопроса, как определить положение тела в пространстве. Положение тела в пространстве всегда определяют относительно какого-то тела, которое называется телом отсчета. Тело отсчета присутствует в любой задаче о движении тел – даже тогда, когда оно явно не упоминается. Часто в качестве тела отсчета подразумевается Земля. С телом отсчета связывают систему координат. Положение тела в пространстве задается тремя числами, которые называются координатами точки и обозначаются буквами x, y, z. Часто удается выбрать систему координат так, чтобы одна или координаты тела оставались неизменными во время всего движения. Тогда описать движение тела можно с помощью только одной или двух координат. Связанная с телом отсчета система координат и выбранный способ измерения времени образуют систему отсчета. Таким образом, система отсчета состоит из: - тела отсчета; - связанной с ним системой координат; - часов. 
 (векторный способ), проведенного из начала координат до данной точки (рис. 1).В процессе движения материальная точка занимает различные положения в пространстве относительно выбранной системы отсчёта. При этом движущая точка «описывает» в пространстве какую-то линию. Иногда эта линия видна, например, высоко летящий самолёт может оставлять за собой след в небе. Более знакомый пример – след куска мела на доске. Траекторией движения тела (материальной точки) называется линия в пространстве, по которой движется тело. Обычно траектория – невидимая линия. Траектория движущейся точки может быть прямой или кривой линией. Соответственно форме траектории движение бывает прямолинейным или криволинейным. Учитель предлагает учащимся зарисовать траектории движения тел после просмотра демонстраций. Путь – это длина траектории. Обычно путь обозначается буквой l. Путь увеличивается, если тело движется, и остаётся неизменным, если тело покоится. Таким образом, путь не может уменьшаться со временем. Предположим, нас интересует, где окажется тело через одну секунду после начала движения. Для решения поставленной задачи нужно знать расстояние, пройденное телом, начальную и конечную точки траектории. S – путь  - перемещениеS  ВА Рисунок 2.Как видно из рисунка перемещение можно задать с помощью направленного отрезка, начало которого совпадает с начальным положением тела, а конец - с конечным положением. Напомним, что направленный отрезок, который характеризуется длиной (модулем) и направлением, называется вектором. Перемещением тела (материальной точки) называется вектор, проведенный из начального положения тела в его положение в данный момент времени.  Единицы измерения пути метр, километр, сантиметр. Всякое тело имеет определенные размеры. Различные части тела находятся в разных местах пространства. Однако, во многих задачах механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела. Если размеры тела малы по сравнению с расстояниями до других тел, то данное тело можно считать его материальной точкой. Так можно поступать, например, при изучении движения планет вокруг Солнца. Если все части тела движутся одинаково, то такое движение называется поступательным. П  оступательно движутся, например, кабины в аттракционе «Гигантское колесо», автомобиль на прямолинейном участке пути и т. д. При поступательном движении тела его также можно рассматривать как материальную точку. |