Относительность движения это в физике 7 класс кратко

Обновлено: 05.07.2024

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 02. (дополнительный материал). Относительность механического движения

Относительность механического движения.

Механическое движение относительно. Движение одного и того же тела относительно разных тел оказывается различным.

Например, автомобиль движется по дороге. В автомобиле находятся люди. Люди движутся вместе с автомобилем по дороге. То есть люди перемещаются в пространстве относительно дороги. Но относительно самого автомобиля люди не движутся. В этом проявляетсяотносительность механического движения.

Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело называют телом отсчета. Покой тоже относителен. Например, пассажир в покоящемся поезде смотрит на проходящий мимо поезд и не понимает, какой поезд движется, пока не посмотрит на небо или землю.

Все тела во Вселенной движутся, поэтому не существует тел, которые находятся в абсолютном покое. По той же причине определить движется тело или нет, можно только относительно какого-либо другого тела.

Например, автомобиль движется по дороге. Дорога находится на планете Земля. Дорога неподвижна. Поэтому можно измерить скорость автомобиля относительно неподвижной дороги. Но дорога неподвижна относительно Земли. Однако сама Земля вращается вокруг Солнца. Следовательно, дорога вместе с автомобилем также вращается вокруг Солнца. Следовательно, автомобиль совершает не только поступательное движение, но и вращательное (относительно Солнца). А вот относительно Земли автомобиль совершает только поступательное движение. В этом проявляется относительность механического движения.

Движение одного и того же тела может выглядеть по-разному с точки зрения различных наблюдателей. Скорость, направление движения и вид траектории тела будут различными для различных наблюдателей. Без указания тела отсчета разговор о движении является бессмысленным. Например, сидящий пассажир в поезде покоится относительно вагона, но движется вместе с вагоном относительно платформы вокзала.

Проиллюстрируем теперь для различных наблюдателей различие вида траектории движущегося тела. Находясь на Земле, на ночном небе легко можно видеть яркие быстро летящие точки - спутники. Они движутся по круговым орбитам вокруг Земли, то есть вокруг нас. Сядем теперь в космический корабль, летящий к Солнцу. Мы увидим, что теперь каждый спутник движется не по окружности вокруг Земли, а по спирали вокруг Солнца:

Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта.

Движение тел можно описывать в различных системах отсчета. С точки зрения кинематики все системы отсчета равноправны. Однако кинематические характеристики движения, такие как траектория, перемещение, скорость, в разных системах оказываются различными. Величины, зависящие от выбора системы отсчета, в которой производится их измерение, называют относительными.

Галилей показал, что в условиях Земли практически справедлив закон инерции. Согласно этому закону действие на тело сил проявляется в изменениях скорости; для поддержания же движения с неизменной по величине и направлению скоростью не требуется присутствия сил. Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, стали называть инерциальные системы отсчета (ИСО).

Системы, которые вращаются или ускоряются, неинерциальные.

Землю нельзя считать вполне ИСО: она вращается, но для большинства наших целей системы отсчета, связанные с Землей, в достаточно хорошем приближении можно принять за инерциальные. Система отсчета, движущаяся равномерно и прямолинейно относительно ИСО, также инерциальная.

Г. Галилей и И. Ньютон глубоко осознавали то, что мы сегодня называем принципом относительности, согласно которому механические законы физики должны быть одинаковыми во всех ИСО при одинаковых начальных условиях.

Из этого следует: ни одна ИСО ничем не отличается от другой системы отсчета. Все ИСО эквивалентны с точки зрения механических явлений.

Принцип относительности Галилея исходит из некоторых допущений, которые опираются на наш повседневный опыт. В классической механике пространство и время считаются абсолютными. Предполагается, что длина тел одинакова в любой системе отсчета и что время в различных системах отсчета течет одинаково. Предполагается, что масса тела, а также все силы остаются неизменными при переходе из одной ИСО в другую.

В справедливости принципа относительности нас убеждает повседневный опыт, например в равномерно движущемся поезде или самолете тела движутся так же, как и на Земле.

Не существует эксперимента, с помощью которого можно было бы установить, какая система отсчета действительно покоится, а какая движется. Нет систем отсчета в состоянии абсолютного покоя.

Если на движущейся тележке подбросить монету вертикально вверх, то в системе отсчета, связанной с тележкой, будет изменяться только координата ОУ.

В системе отсчета, связанной с Землей, изменяются координаты ОУ и ОХ.

Следовательно, положение тел и их скорости в разных системах отсчета различны.

Рассмотрим движение одного и того же тела относительно двух разных систем отсчета: неподвижной и движущейся.

Лодка пересекает реку перпендикулярно течению реки двигаясь с некоторой скоростью относительно воды. За движением лодки следят 2 наблюдателя: один неподвижный на берегу, другой на плоту, плывущем по течению. Относительно воды плот неподвижен, а по отношению к берегу он движется со скоростью течения.

С каждым наблюдателем свяжем систему координат.

X0Y – неподвижная система координат.

X’0’Y’ – подвижная система координат.

S – перемещение лодки относительно неподвижной СО.

S₁ – перемещение лодки относительно подвижной СО

S₂ – перемещение подвижной системы отсчета относительно неподвижной СО.

По закону сложения векторов

Скорость получим разделив S на t:

v – скорость тела относительно неподвижной СО

v₁ – скорость тела относительно подвижной СО

v₂ – скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной СО

Эта формула выражает классический закон сложения скоростей: скорость тела относительно неподвижной СО равна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной СО и скорости подвижной СО относительно неподвижной СО.

В скалярном виде формула будет иметь вид:

Впервые эту формулу получил Галилей.

Принцип относительности Галилея: все инерциальные системы отсчета равноправны; ход времени, масса, ускорение и сила в них записываются одинаково.

В окружающем нас мире всё находится в движении. Даже неподвижные на первый взгляд дома и мосты, холмы и горы, всё равно несутся вместе с планетой Земля по необъятным просторам Вселенной. Ведь Земля не перестает вращаться вокруг своей оси со скоростью 1674 км/ч, вокруг Солнца – со скоростью 10800 км/час, и вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики – со скоростью 828000 км/час.

Движение – одно из основных свойств и способов существования материи, которое носит всеобщий характер.

Когда автомобиль просто движется прямо по дороге, многие составляющие его детали и узлы совершают гораздо более сложные движения. Например, точка на ободе колеса описывает кривую, которую называют циклоидой:

Поршень двигателя совершает свои циклические движения, подвеска раскачивается на пружинах вверх и вниз, уходя в бок на поворотах, - и при этом всё вместе движется вперед.
Если рассматривать автомобиль как единое целое, не отвлекаться на детали, и тем более не задумываться о бесчисленных его молекулах и атомах, ядрах и электронах и т.п., - это движение вперёд будет простейшим, с которого мы и начнем изучать механику.

Механическое движение – это изменение положение физического тела в пространстве относительно других тел.
Тело, относительно которого рассматривается движение, называют телом отсчета.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ план урока.docx

Урок по физике в 7 классе по учебнику Г.Н. Степановой

Тема: Относительность механического движения

Ц ели:

Образовательная: Ввести понятие относительности механического движения, закон сложения скоростей.

Развивающая: формировать навыки логического мышления, умения анализировать, делать выводы, исследовательской деятельности, развитие познавательного интереса учащихся.

Воспитательная: Воспитание любознательности, интереса к предмету.

Тип урока : изучение нового материала.

Демонстрации: относительность формы траектории, относительность пути, относительность координаты тела, относительность перемещения, относительность скорости.

Оборудование: центробежная машина, штативы, линейка, брусок, диск, листы бумаги.

Здравствуйте, ребята, меня зовут София Раятовна и сегодня мы вместе с вами узнаем об относительности в физике.

Но сначала, прошу вашей помощи. Вчера прочитала такой диалог. И сама сомневаюсь в правильном ответе.

Едут два мальчика в автобусе и спорят:

- Саша, я тебе говорю, мы движемся.

-Нет, мы не движемся.

-Нет, ты не прав, мы же проехали большое расстояние от школы, а значит движемся.

-Нет, Вова, мы с тобой стоим на одном месте и по автобусу не бегаем, следовательно, находимся в покое.

Как вы считаете, кто из мальчиков прав?

Ответы учащихся: высказывают свое мнение.

(Правильный ответ: оба мальчики правы! Мальчики движутся относительно школы, и покоятся относительно автобуса.)

Вывод учителя: Следовательно движение и покой относительны, то есть зависят от выбора системы отсчета.

Изучение нового материала

Так как речь идет о движении, то какие физические величины характеризуют движение?

Траектория, путь, перемещение, скорость и координата.

Учитель: какие из этих понятий встречаются на уроках физики и математики?

Учитель: А как вы думаете, будут ли эти величины, так же, как и в первой задаче, зависеть от выбора системы отсчета? Какова ваша гипотеза?

Итак, вы считаете, что эти величины зависят от выбранной системы отсчета.

Наша гипотеза:

Относительность движения проявляется в том, что форма траектории, путь, координаты тела, его перемещение и скорость движения зависят от выбора системы отсчета.

Ну а сейчас наша задача доказать или опровергнуть эту гипотезу.

Демонстрация опыта.

Сейчас мы с вами проделаем опыт для того, чтобы ответить на следующий вопрос

Слайд. Зависит ли форма траектории и путь от выбора системы отсчета?

Данный прибор называется центробежная машина. Мне нужна будет помощь одного из вас. Саша, помоги мне, пожалуйста. Саша будет вращать ручку центробежной машины, в результате чего диск будет вращаться. Я возьму линейку и вдоль нее проведу мелом прямую линию на вращающемся диске.

По какой траектории движется мел относительно линейки?

Ответы учащихся: прямая линия.

По какой траектории движется мел относительно круга?

Ответы учащихся: спираль.

(прямая – относительно учащихся, спираль – относительно центра диска).

Демонстрация спирали на диске.

А теперь выясним, какой же путь проделал мел относительно линейки и относительно вращающегося диска?

А теперь ответим на вопрос, зависит ли форма траектории и путь от выбора системы отсчета?

Демонстрация опыта:

Проделаем следующий опыт для того, чтобы ответить на вопрос

Слайд. Зависят ли координата, перемещение и скорость одного и того же тела от выбора СО?

На демонстрационном столе стоит штатив, обозначенный цифрой 1 – это первая система отсчета. Второй штатив, обозначенный цифрой 2, установлен на линейке – это вторая система отсчета. На этой же линейке покоится лежит брусок, за движением которого относительно этих двух систем отсчета мы будем наблюдать.

В данный момент брусок неподвижен в обеих СО. Если перемещать линейку вдоль стола, будет ли изменяться координата бруска в обеих СО?

Ответы учащихся:

А будет ли меняться перемещение?

Ответы учащихся:

А будет ли изменяться скорость?

А теперь ответим на вопрос, зависит ли скорость, координата и перемещение одного тела от выбора СО?

Учащиеся: да, зависит.

Учитель: Таким образом, что получилось? Доказали мы нашу гипотезу?

Слайд. Относительность движения проявляется в том, что форма траектории, путь, координаты тела, его перемещение и скорость движения зависят от выбора СО.

Учащиеся: да, доказали

Запишем это утверждение в тетрадь!

Учитель: У вас на столах лежат бумажные диски. В центре диска расположена т.О. Если мы будем катить диск по столу, какую траекторию будет описывать т.О относительно стола?

Учащиеся: Прямая (вместе с ними чертим траекторию на листах)

А будет ли двигаться т.О относительно диска?

Учащиеся: нет, не будет.

На диске также отмечена т.В. давайте рассмотрим траекторию движения т.В относительно стола. (Демонстрирую на доске и говорю, что это нужно будет доделать дома)

Слайд: рисунок системы Птолемея

Относительное движение – очень важная тема, еще во II веке Птолемей высказал идею, что Земля – центр Мира, и все планеты движутся вокруг нее. Действительно: то, что он видел, то он говорил.

Слайд: рисунок системы Коперника.

В XVI веке Коперник высказал идею, что Солнце – центр Мира, и все планеты движутся вокруг него. Он был прав только отчасти.

Слайд: Эйнштейн.

Закрепление нового материала

Давайте поработаем с учебником, откройте страницу 90 рисунок 1. На рисунке изображен маятник. Принцип действия этого маятника такой: на подвесе висит воронка, в которой находится или песок, или какая-то краска. Если маятник двигается, то мы сможем увидеть траекторию его движения. На рисунке маятник двигается слева направо, под ним расположена двигающаяся лента. Обратите внимание на то, какова форма траектории движения маятника относительно двигающейся ленты. Что это за траектория?

Криволинейная траектория – синусоида.

А какова будет форма траектории относительно неподвижной ленты?

Давайте, посмотрим на рисунок 2. На движущемся поезде стоит девочка и набивает мячик. Относительно девочки какова траектория движения мальчика?

Рядом с поездом стоит мальчик. Какую траекторию движения мяча видит мальчик?

Криволинейная траектория – парабола. (нарисовать на доске)

Скорость пассажира (по отношению к поезду) равна 5 км/ч. Можно ли найти скорость пассажира относительно Земли, если известно, что поезд движется относительно нее со скоростью 70 км/ч?

Давайте ответим на этот вопрос.

Есть 3 ситуации

Посмотрите на рисунок 5 . Поезд движется, девочка стоит в поезде. Какова ее скорость относительно Земли?

А теперь обратимся к рисунку 6 . Поезд движется, девочка движется по направлению поезда. Какова ее скорость относительно Земли?

На рисунке 7 Поезд движется, девочка движется против движения поезда. Какова ее скорость относительно Земли?

На основании этой задачи мы получили знаменитый закон сложения скоростей:

$C:\Users\София\Desktop\дебют\подготовка\физика\2 - копия.jpg$

Если вспомнить, что скорость – векторная величина, то эти формулы можно записать так:

$C:\Users\София\Desktop\дебют\подготовка\физика\2.jpg$

Домашнее задание: П.17 пересказ, выучить вывод об относительности движения, задача с диском.

Итак, урок подходит к завершению. И последнее, о чем я вас попрошу – это продолжить фразы на слайде

сегодня я узнал…

я выполнял задания…

Мне очень понравилось с вами работать. Спасибо за урок!

Раннева Коркинский муниципальный район

Выбранный для просмотра документ урок1.ppt

Описание презентации по отдельным слайдам:

Раннева София Раятовна

Едут два мальчика в автобусе и спорят: -Саша, я тебе говорю, мы движемся. -Нет, мы не движемся. -Нет, ты не прав, мы же проехали большое расстояние от школы, а значит движемся. -Нет, Вова, мы с тобой стоим на одном месте и по автобусу не бегаем, следовательно, находимся в покое. Как вы считаете, кто из мальчиков прав?

Траектория Путь Перемещение Скорость Координата

Относительность движения проявляется в том, что форма траектории, путь, координаты тела, его перемещение и скорость движения зависят от выбора системы отсчета.

Зависит ли форма траектории и путь от выбора системы отсчета?

Зависят ли координата, перемещение и скорость одного и того же тела от выбора системы отсчета?

Параграф 17 Выучить вывод об относительности движения Задача про диск.

я узнал… было интересно… было трудно… я понял, что…

Оля катается на карусели, а Миша стоит рядом. - Миша, когда я каталась, все вокруг меня двигалось – и ты, и дома, и деревья, и люди. - Оля, ты что? Мы вовсе не двигались. Ты двигалась! Кто из ребят прав?

Пассажир сидит в вагоне движущегося поезда. Относительно каких тел пассажир двигается? Относительно каких тел он покоится?

Краткое описание документа:

Оборудование: центробежная машина, штативы, линейка, брусок, диск, листы бумаги.

Ход урока

1. Оргмомент.

дравствуйте, ребята, меня зовут София Раятовна и сегодня мы вместе с вами узнаем об относительности в физике. Но сначала, прошу вашей помощи. Вчера прочитала такой диалог. И сама сомневаюсь в правильном ответе.Слайд.

Едут два мальчика в автобусе и спорят:-Саша, я тебе говорю, мы движемся.

-Нет, мы не движемся.

-Нет, ты не прав, мы же проехали большое расстояние от школы, а значит движемся.

-Нет, Вова, мы с тобой стоим на одном месте и по автобусу не бегаем, следовательно, находимся в покое.

Как вы считаете, кто из мальчиков прав? Ответы учащихся: высказывают свое мнение.(Правильный ответ: оба мальчики правы! Мальчики движутся относительно школы, и покоятся относительно автобуса.)Вывод учителя: Следовательно движение и покой относительны, то есть зависят от выбора системы отсчета.

Учитель: какие из этих понятий встречаются на уроках физики и математики?Учащиеся…

Учитель: А как вы думаете, будут ли эти величины, так же, как и в первой задаче, зависеть от выбора системы отсчета? Какова ваша гипотеза?Учащиеся….Итак, вы считаете, что эти величины зависят от выбранной системы отсчета.Слайд.

Наша гипотеза: Относительность движения проявляется в том, что форма траектории, путь, координаты тела, его перемещение и скорость движения зависят от выбора системы отсчета.Ну а сейчас наша задача доказать или опровергнуть эту гипотезу.

1. Демонстрация опыта.

Сейчас мы с вами проделаем опыт для того, чтобы ответить на следующий вопрос. Слайд. Зависит ли форма траектории и путь от выбора системы отсчета? Данный прибор называется центробежная машина. Мне нужна будет помощь одного из вас. Саша, помоги мне, пожалуйста. Саша будет вращать ручку центробежной машины, в результате чего диск будет вращаться. Я возьму линейку и вдоль нее проведу мелом прямую линию на вращающемся диске.По какой траектории движется мел относительно линейки

?Ответы учащихся: прямая линия.По какой траектории движется мел относительно круга?Ответы учащихся: спираль.(прямая – относительно учащихся, спираль – относительно центра диска).Демонстрация спирали на диске.А теперь выясним, какой же путь проделал мел относительно линейки и относительно вращающегося диска?

Учащиеся:А теперь ответим на вопрос, зависит ли форма траектории и путь от выбора системы отсчета?

2. Демонстрация опыта:

Проделаем следующий опыт для того, чтобы ответить на вопросСлайд. Зависят ли координата, перемещение и скорость одного и того же тела от выбора СО?На демонстрационном столе стоит штатив, обозначенный цифрой 1 – это первая система отсчета. Второй штатив, обозначенный цифрой 2, установлен на линейке – это вторая система отсчета.

На этой же линейке покоится лежит брусок, за движением которого относительно этих двух систем отсчета мы будем наблюдать.В данный момент брусок неподвижен в обеих СО. Если перемещать линейку вдоль стола, будет ли изменяться координата бруска в обеих СО?

Ответы учащихся: А будет ли меняться перемещение?Ответы учащихся:А будет ли изменяться скорость?А теперь ответим на вопрос, зависит ли скорость, координата и перемещение одного тела от выбора СО?Учащиеся: да, зависит.Учитель: Таким образом, что получилось? Доказали мы нашу гипотезу?Слайд. Относительность движения проявляется в том, что форма траектории, путь, координаты тела, его перемещение и скорость движения зависят от выбора СО.

Учащиеся: да, доказалиЗапишем это утверждение в тетрадь!

Учитель: У вас на столах лежат бумажные диски. В центре диска расположена т.О. Если мы будем катить диск по столу, какую траекторию будет описывать т.О относительно стола?Учащиеся: Прямая (вместе с ними чертим траекторию на листах)А будет ли двигаться т.О относительно диска?

Учащиеся: нет, не будет.На диске также отмечена т.В. давайте рассмотрим траекторию движения т.В относительно стола. (Демонстрирую на доске и говорю, что это нужно будет доделать дома)Слайд: рисунок системы ПтолемеяОтносительное движение – очень важная тема, еще во II веке Птолемей высказал идею, что Земля – центр Мира, и все планеты движутся вокруг нее.

Движение тел может быть описано в различных системах отсчета. С точки зрения кинематики они все равноправны, но кинематические характеристики движения, подобные траектории, перемещению и скорости, в разных системах различны.

Величины, зависящие от выбора системы отсчета, в которых производится их измерение, носят название относительных.

Относительность движения

Пускай существуют две системы отсчета. Условно неподвижная система X O Y , и система
X ' O ' Y ' , которая движется поступательно по отношению к первой системе с некоторой относительной скоростью v 0 → . Система X O Y может быть, к примеру, связана с Землей, а система X ' O ' Y ' – с движущейся по рельсам платформой, как это проиллюстрировано на рисунке 1 . 2 . 1 .

Рисунок 1 . 2 . 1 . Сложение перемещений относительно разных систем отсчета.

Пускай за некоторое время человек передвинулся по платформе из точки A в точку B . В таком случае, относительно платформы его перемещение соответствует вектору s → ' , а перемещение платформы относительно Земли вектору s 0 → .

С помощью рисунка 1 . 2 . 1 можно заметить, что перемещение человека относительно Земли будет соответствовать вектору s → представляющему собой сумму векторов s 0 → и s → ' :

Когда одна из систем отсчета поступательно движется относительно другой (как это изображено на рисунке 1 . 2 . 1 ) с постоянной скоростью υ 0 → , приведенное выражение принимает следующий вид:

Классический закон сложения скоростей

Если разобрать перемещение за малый отрезок времени Δ t , то разделив обе части этого уравнения на Δ t , а после перейдя к пределу при Δ t → 0 , получим:

Скорости υ → и υ → ' в некоторых случаях условно называют абсолютной и относительной скоростями, а скорость υ 0 → – переносной скоростью.

Приведенное выше соотношение выражает классический закон сложения скоростей, формулирующийся следующим образом:

Абсолютная скорость тела υ → эквивалентна векторной сумме его переносной υ 0 → и относительной υ → ' скоростей и движущейся системы отсчета.

Рисунок 1 . 2 . 2 . Модель относительности движения.

Ускорение тела в системах отсчета

Подробнее рассмотрим тему ускорений тела в разных системах отсчета. В условиях равномерного и прямолинейного движений систем отсчета друг относительно друга ускорения тела в двух приведенных системах равны, a → = a → ' , что следует из классического закона сложения скоростей. Действительно, любое изменение undefined относительной скорости тела будет эквивалентно изменению ∆ υ → его абсолютной скорости, если υ 0 → является вектором, модуль и направление которого неизменны на протяжении всего времени. Соответственно:

Перейдя к пределу ( Δ t → 0 ) , получим a → = a → ' .

В условиях ускоренного передвижения систем отсчета друг относительно друга, ускорения тела в разных С И отличны друг от друга. Когда вектора относительной υ → ' и переносной υ 0 → скоростей параллельны друг другу, закон сложения скоростей может быть записан в скалярной форме, то есть:

В подобном случае каждое движение производится вдоль прямой линии. Скорости υ , υ 0 и υ ' требуется рассматривать в качестве проекций абсолютной, относительной и переносной скоростей на ось O X . Они представляют из себя алгебраические величины, то есть им следует присваивать необходимые знаки (плюс или минус), в соответствии с направлением их движения.

Читайте также: