Учебное пособие законы Ньютона. Учебное пособие Законы Ньютона. Учебное пособие по части курса Раздел Законы механики Ньютона для студентов всех направлений и специальностей
 Скачать 1.06 Mb.
|
Тема 6. Принцип относительности Галилея1. ВведениеНа этом уроке мы рассматриваем тему «Принцип относительности Галилея». Тема эта является завершающей среди вопросов, связанных с законами Ньютона. Принцип относительности Галилея состоит в том, что все механические процессы, явления протекают одинаково в инерциальных системах отчета. Мы говорили, что инерциальных систем может быть много и что именно в этих системах все наблюдаемые механические явления протекают одинаково. Отметим, что в разных инерциальных системах останутся одинаковыми протекающие явления, однако величины, характеризующие эти явления, могут быть разными. Так, например, законы движения, описывающие падение шарика в различных инерциальных системах отсчета, будут одинаковыми, тогда как координаты и скорости, входящие в эти законы, будут разными. Следовательно, и траектории движения в разных инерциальных системах отсчета будут разными. Рассмотрим пример. Если мы наблюдаем падающее тело в какой-либо системе отсчета, связанной с Землей, то мы можем констатировать тот факт, что тело движется вдоль прямой. Мы знаем начальную высоту, с которой падает тело, ускорение, с которым оно движется, и его начальную скорость, следовательно, мы можем найти его положение в любой момент времени. Если мы рассмотрим движение этого тела из другой системы отсчета, например, связанной с велосипедистом, движущимся равномерно, то мы обнаружим, что характер движения не поменялся – оно всё так же является равноускоренным. Однако, величины, входящие в законы движения, будут иными, а следовательно, другой будет и траектория движения. Галилей в своей работе писал буквально следующее: «Если мы разместимся в каюте парусного корабля и если мы будем производить там какие-либо эксперименты и опыты, то мы абсолютно не сможем отличить эти эксперименты, результаты этих экспериментов от тех, которые мы проводили на берегу. И, только выйдя на палубу, мы сможем сказать, что вот оказывается, что наш корабль движется, т. е. он движется прямолинейно и равномерно, и именно поэтому все, что происходит в каюте, полностью соответствует тому, что происходило бы на берегу». Вы можете в этом легко убедиться, попав на паром в туманную погоду. До тех пор, пока туман не рассеется и вы не увидите окружающих предметов, вы не сможете сказать, движется паром или нет. Однако необходимо заметить такую вещь. Вы все прекрасно знаете, что прямолинейное и равномерное движение встречается крайне редко. Это означает, что и инерциальных систем отсчета тоже существует крайне мало, поэтому необходимо всегда говорить и помнить о том, что существует некое приближение к инерциальной системе отсчета. Чаще всего мы систему отсчета связываем с Землей, хотя мы все знаем, что Земля движется вокруг Солнца, значит, она движется с ускорением. Земля крутится вокруг своей оси, и здесь, соответственно, есть ускорение. Но, тем не менее, мы почему-то всегда говорим о том, что все системы, связанные с Землей, являются инерциальными. Дело все в том, что эти ускорения очень и очень невелики по своему значению. Например, на экваторе ускорение при вращении Земли определяется примерно 0,035 м/с2, т. е. величина этого ускорения очень и очень невелика, например, по сравнению с ускорением свободного падения. Поэтому, раз оно невелико, мы можем считать, что движение равномерное. Обычно, мы учитываем это ускорение, говоря, что ускорение свободного падения меняется в зависимости от широты, на которой мы находимся. Если мы будем рассматривать движение Земли вокруг Солнца, это ускорение будет многократно меньше. Это означает, что и в этом случае мы тоже можем с определенной степенью достоверности применять понятие инерционной системы отсчета к Земле. Поэтому и говорят, что если поезд движется относительно Земли прямолинейно и равномерно, то он тоже может считаться инерциальной системой отсчета. В заключение отметим интересный факт: когда мы говорим о принципе относительности Галилея, нельзя забывать, что этот принцип был использован Ньютоном при выводе первого закона Ньютона, а также этот принцип потом вошел как частный случай в общую теорию относительности Эйнштейна. Обращаю ваше внимание также на то, что принцип относительности Галилея мы используем так или иначе при решении многих задач тогда, когда мы говорим о движении, о законах движения в инерциальной системе отсчета. Домашнее задание Решив задачи к данному уроку, вы сможете подготовиться к вопросам 2 ГИА и вопросам А2–А4 ЕГЭ. Задачи 146, 152, 154, 156, 158 сб. задач А. П. Рымкевич изд. 10 Оцените ускорение, с которым Земля движется вокруг Солнца. Сравните это ускорение с ускорением свободного падения и ускорением, связанным с движением тела вокруг своей оси. Рассмотрите следующие вопросы и ответы на них: Вопрос: Всегда ли работает принцип относительности Галилея? Ответ: Всегда, когда скорости тел намного меньше скорости света. Вопрос: Если тело покоится в лабораторной системе отсчета и мы рассматриваем его в движущейся инерциальной системе отсчета, можно сказать, что изменился характер поведения тела. Ответ: Да, кажется, что тело начало двигаться равномерно прямолинейно в другой системе отсчета, однако с точки зрения динамики неподвижность и равномерное прямолинейное движение – равнозначные понятия, поскольку скорость тела при этом не меняется, а следовательно, на тело не действуют силы, или их действие скомпенсировано. Тема 7. Решение задач по теме Законы механики Ньютона1. Вычислите ускорение, сообщаемое телу массой 20 кг силой 120 Н? A) 0,6 м/с2 B) 6 м/с2 C) 10 м/с2 D) 5 м/с2 E) 10 м/с2 2. Ускорение тела при увеличении силы, приложенной к нему, в 2 раза. A) увеличится в 2 раза B) уменьшится в 2 раза C) не изменится D) увеличится в 4 раза E) уменьшится в 4 раза 3. Какой из графиков выражает зависимость ускорения от массы тела при постоянной силе? A    ) B) C) D   ) E) 4. На рисунке приведена зависимость ускорения тела от приложенной силы. Вычислите массу тела. A) 3 кг B) 12 кг C) 24 кг D) 5 кг E) 2 кг 5. На рисунке показаны силы, действующие на тело, движущегся со скоростью  . Укажите направление силы тяжести?A) 2 B) 3 C) 1 D) 5 E) 4  6. Единице какой физической величины соответствует выражение Н/кг? A) напряженности гравитационного поля B) пути C) скорости D) времени E) работы 7. Как изменится ускорение если силу, приложенную к телу уменьшить в 2 раза. A) увеличится в 2 раза B) уменьшится в 2 раза C) не изменится D) увеличится в 4 раза E) уменьшится в 4 раза 8. Указать точку приложения силы тяжести. A) к опоре B) к подвесу C) к поверхности тела D) к центру тяжести тела E) к низу тела 9. Сила, приложенная к опоре или подвесу, называется: A) весом тела B) массой C) силой тяжести D) силой Ампера E) силой Архимеда 10. Как движется тело, если равнодействующая сил, действующих на тело, Fх= 0 равна нулю? A) прямолинейно равномерно B) равноускоренно C) равнозамедленно D) равномерно по окружности E) ускоренно с возрастающим ускорением 11. Принцип работы динамометра основан на законе:? A) Гука B) Кулона C) Архимеда D) Паскаля E) Ампера 12. Какая из формул выражает второй закон Ньютона? A)  B)  C)  D)  E)  13. Какая из формул выражает третий закон Ньютона? A)  B)  C)  D)  E)  14. Каким прибором измеряют силу? A) динамометр B) манометр C) барометр D) ареометр E) психрометр 15. «Силы действия и противодействия всегда равны по величине и пртивоположны по направлению». Какой это закон? A) закон всемирного тяготения B) третий закон Ньютона C) второй закон Ньютона D) закон Ампера E) закон Кулона 16. Указать формулу силы трение. A)  B)  C)  D)  E)  17. Каким выражением определяется сила тяжести (F-сила тяжести, m-масса тела, g-ускорение свободного падения)? A)  B)  C)  D)  E)  1  8. На рисунке графически изображена сила, действующая на тело. Вычислите силу, действующую на тело, если каждое деление принято за 2Н.A) 2 Н B) 10 Н C) 4 Н D) 8 Н E) 6 Н Список литературы Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008. А. П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11. – М.: Дрофа, 2006. О. Я. Савченко. Задачи по физике. – М.: Наука, 1988. А. В. Пёрышкин, В. В. Крауклис. Курс физики. Т. 1. – М.: Гос. уч.-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Мнемозина, 2014. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика – 9, Москва, Просвещение, 1990. Соколович Ю.А., Богданова Г.С Физика: справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с. Перышкин А.В. Физика: учебник 10 класс. – Издательство: Дрофа: 2010. – 192 с. Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет Fini3.ru. Словари и энциклопедии на Академике. Викиучебник. Интернет-портал Fizika.in Интернет-портал Shpargalka.kz Интернет-портал Reftrend.ru . Интернет-портал «Санкт-Петербургская школа» Интернет-портал «Класс!ная физика» 3. Интернет-портал fxyz.ru Physics.ru . Bambookes.ru. Bourabai.kz. Интернет-портал Studopedia.org. Интернет-портал Abitura.com. Интернет-портал School-collection.edu.ru. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru Интернет-портал Fizika-lekcii.ucoz.ua |