gazya.ru страница 1
скачать файл

Тип урока: смешанный урок.

Тема урока: «Мгновенная скорость».

Цель урока:


  1. Ввести понятия «средняя скорость», «мгновенная скорость»;

  2. Познакомить с методами определения мгновенной скорости, со значениями средней и мгновенной скоростей в живой природе;

  3. Продолжить формирование у учащихся наблюдательности при восприятии видеофрагментов;

  4. Продолжить развитие логического мышления при решении задач и изучении нового материала.

Оборудование: стробоскопические фотографии (на каждый стол), компьютер, видеопроектор, экран, стробоскоп, штатив, шарик, лоток, две таблицы и график (на доске).

План урока:

I. Оргмомент.

II. Закрепление изученного материала.

III. Изучение нового материала.

IV. Домашнее задание.

V. Окончание урока.

Ход урока:

I. Взаимное приветствие учащихся и учителя, рассадка по рабочим местам.

II. Один ученик вызывается к доске для ответа по теоретическому материалу, заданному на дом («Графическое представление равномерного прямолинейного движения»), двое учеников за свободными первыми партами решают задачу, подобную домашней, остальные учащиеся выполняют аналогичное задание, с обратной задачей (Р.24). Проверка этих заданий осуществляется в конце урока.

III. В начале изложения нового материала учитель обращает внимание учащихся, что равномерное движение встречается в жизни достаточно редко. Для описания движения используется понятие средней скорости. Рассмотрим движение автомобиля по прямой. Пусть в начальный момент времени его координата равна нулю. Будем измерять координату тела через каждую минуту. Результаты измерения сведём в таблицу, представленную на доске:

t, мин

x, м

t, мин

x, м

0

0

7

2130

1

320

8

2250

2

1050

9

3130

3

1840

10

4130

4

2130

11

5130

5

2130

12

6130

6

2130









Средней скоростью неравномерного движения точки называется отношение изменения её координаты к интервалу времени, в течение которого это изменение произошло:



Это отношение не будет постоянным, оно будет зависеть как от значения интервала времени ∆t=t-t0 , так и от выбора начального момента времени t0 .

Так, согласно нашей таблице, средняя скорость автомобиля на интервале времени от 2-й до 4-й минуты равна , на интервале времени от 2-й до 3-й минуты равна , а на интервале от 3-й до 4-й минуты равна .

Средняя скорость характеризует движение в течение интервала времени ∆t именно в среднем и ничего не говорит о том, как движется автомобиль в различные моменты времени этого интервала.


А
0 5 10 15 20 t,c

v, м/с


10

8

6



4

2

Другой пример. На доске вы видите график скорости спринтера при забеге на 200 м. Проанализируем этот забег. Будем считать беговую дорожку прямолинейной. С точки зрения результата, нас, конечно, интересует время забега (∆t = 20 с), и поэтому бег спортсмена можно характеризовать средней скоростью. Если координатную ось совместить с беговой дорожкой, приняв за начало отсчёта точку на линии старта, то ∆x = 200 м. Тогда . Но спортсмена и его тренера интересуют и детали забега: сколько времени длился разбег, какую скорость развил спортсмен в конце разбега (точка А на графике). Ведь этим и будет определяться время забега. Но скорость спортсмена, соответствующая точке А графика, это уже не средняя скорость, а скорость спортсмена в момент времени t = 4 c.



Мгновенную скорость естественно было бы определить как скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории. На первый взгляд, это определение очень простое и понятное. Но как, например, понимать следующее утверждение: «Скорость автомобиля в момент начала торможения была равна 90 км/ч»? Перефразировка этого утверждения «В момент начала торможения автомобиль за 1 ч прошел 90 км» бессмысленна.

Утверждение это, видимо, понимать надо так: если бы, начиная с указанного момента времени, автомобиль не стал бы тормозить, а продолжал бы двигаться так же, с той же быстротой, то за 1 ч он прошёл бы 90 км, за 0,5 ч – 45 км, за 1 мин – 1,5 км, за 1 с – 25 м и т.д.

Результат последнего рассуждения очень важен, ибо показывает, как в принципе можно определить мгновенную скорость автомобиля в момент t начала торможения. Надо измерить среднюю скорость автомобиля на интервале времени, начиная с некоторого значения t0 до t0 +∆t и согласиться, что мгновенная скорость автомобиля в момент времени t, находящийся внутри этого интервала, примерно равна этой средней скорости. Мгновенная скорость будет определена тем точнее, чем меньше промежуток времени ∆t. Ведь надо, чтобы на этом промежутке скорость менялась весьма незначительно. За этот малый промежуток времени координата тела также изменится на малую величину ∆x. Для нахождения мгновенной скорости в момент времени t надо найти отношение и посмотреть, чему будет равна эта величина, если промежуток ∆t неограниченно уменьшать, т.е. стремить к нулю.

Поясним это на примере. Пусть тело движется вдоль оси Х, причём координата изменяется согласно уравнению , где – постоянный коэффициент. Пусть . Вычислим изменение координаты тела за интервалы времени, равные 0,1; 0,01; 0,001 с…, отсчитываемые, например, с момента времени t0 = 1 c:




;

;

......…………………………………………………………………..

Найдём теперь отношения изменения координаты к тем промежуткам времени, за которые эти изменения произошли:



.................................................

Результаты вычислений приведены в таблице на доске:

∆t, с

∆x, м



0,1

1,05

10,5

0,01

0,1005

10,05

0,001

0,010005

10,005

0,0001

0,00100005

10,0005

Из таблицы видно, что по мере приближения интервала времени ∆t к нулю, отношение приближается к определённому значению, равному 10 . Это и есть скорость в момент времени t.

Таким образом, если мы говорим, что скорость в данный момент времени равна 10 , то это означает, что, если бы, начиная с этого момента времени, тело продолжало двигаться равномерно целую секунду, то оно прошло бы 10 м. При равномерном движении средняя скорость за любой момент времени равна мгновенной. В дальнейшем вы убедитесь, что именно мгновенная, а не средняя скорость играет в механике главную роль.

Измерить мгновенную скорость при стремлении к нулю промежутка времени ∆t практически невозможно. У вас на партах находятся стробоскопические фотографии, т.е. фотографии объекта через одинаковые очень малые промежутки времени. Их можно получить, открывая объектив или чередуя вспышки света через малые промежутки времени, например, через каждые с. По ним можно измерить координаты тела в очень близкие моменты времени и вычислить средние скорости между этими моментами. Но мгновенную скорость так определить нельзя.

Для измерения (разумеется, приближённого) используют различные явления, которые зависят от мгновенной скорости. Так, в спидометре автомобиля гибкий тросик передаёт вращение от ведомого вала коробки передач к маленькому постоянному магниту. Вращение магнита возбуждает электрический ток в катушке, в результате чего происходит поворот стрелки спидометра. Чтобы узнать скорость самолёта, измеряют давление встречного потока воздуха. В авиационных радарах используют изменение частоты радиоволн при отражении от движущихся металлических корпусов самолётов.

Сейчас вы увидите видеофрагмент «Рекорды скорости в животном мире». Обратите внимание на значения скоростей. О каких скоростях идёт речь: о средних или мгновенных?

(Демонстрация видеофрагмента, сопровождаемого пояснениями учителя)

Пояснения.

Самый быстрый хищник – гепард. Его скорость составляет около 110–115 км/ч во время нападения. Правда, он может поддерживать такую скорость недолго. Такую скорость гепарды могут удерживать на дистанции около 360 м. А вот со скоростью 80–90 км/ч он может бежать несколько минут. С места до скорости 100 км/ч разгоняется за 3 с, быстрее, чем спорткары! Кстати, гепарды, в отличие от всех остальных кошачьих, не умеют втягивать когти. Во время бега невтянутые когти обеспечивают лучшее сцепление с поверхностью земли.

Самое быстрое травоядное животное – вилорогая антилопа. Надо же ей как-то спасаться от гепарда! Большие сердце и лёгкие позволяют двигаться с такой скоростью гораздо дольше, чем преследующий хищник. Её скорость на коротких расстояниях может достигать 86 км/ч, а на дистанциях до 6 км она удерживает скорость до 56 км/ч. Максимальная скорость вилорогой антилопы составляет 98 км/ч.

Самые быстрые птицы – сокол, стриж, страус.

Скорость страуса составляет 70 км/ч. 50 км он может бежать без остановки, делая шаги длиной 4–5 м. Африканцы утверждают, что быстроногую птицу невозможно догнать верхом на коне.

Несмотря на свой маленький вес (который составляет, например, у чёрного стрижа всего около 100 г), стриж может летать с огромной скоростью – 160 км/ч. По-английски название этой птицы созвучно слову со значением «быстрый, скорый» (swift).


Сокол-сапсан в атаке развивает скорость до 300 км/ч. Для этого он поднимается на большую высоту и пикирует на добычу, со всей силы ударяя её лапами, чуть приостанавливаясь в последнее мгновение, чтобы не травмироваться самому. К слову, реальная измеренная с помощью радара скорость нескольких особей составила только половину от этой скорости. Видимо, не все соколы одинаково быстры.

Самая быстрая змея – чёрная мамба. Эта змея входит в число наиболее опасных ядовитых змей Африки. Во время коротких бросков на ровной местности её скорость может достигать 16–19 км/ч.

Самая быстрая наземная рептилия – чёрная игуана. Обитает в Коста-Рике. Эта крупная ящерица может перемещаться по суше со скоростью 34,9 км/ч.
Самая быстрая морская рептилия – кожистая черепаха. Она может передвигаться в воде со скоростью до 35 км/ч. Кожистой черепахе принадлежит абсолютный рекорд по скорости среди всех рептилий, а не только морских

Самые быстрые морские млекопитающие – дельфины.

Косатки – очень крупные и проворные плотоядные дельфины. Большая косатка развивает скорость, близкую к 55 км/ч. На человека косатки не нападают, но и не проявляют перед ним страха, приближаясь к китобойным кораблям, катерам и лодкам.

Обыкновенный дельфин, или белобочка – одно из наиболее стадных, резвых и быстроходных китообразных. Его скорость достигает 36 км/ч, а когда он оседлает корабельную волну близ носа скоростных судов, то более 60 км/ч.


Самые быстрые рыбы – меч-рыба и парусник.

Меч-рыба — быстрый и активный пловец, развивающий скорость до 130 км/ч. У меч-рыбы скверная привычка нападать на шлюпки, боты и даже крупные суда. Откуда такая агрессивность, учёные пока не знают. При скорости около 100 км/ч она бьёт мечом в 15 раз сильнее, чем молотобоец кувалдой. Известен случай, когда этот меч пробил медную обшивку судна толщиной 2,5 см и дубовые доски толщиной 37 см, выйдя с другой стороны.

Парусник получил свое название он за высокий спинной плавник, похожий на парус. Парусник является активным хищником и может развивать скорость до 100 км/ч. При быстром плавании парус складывается и убирается в специальную выемку на спине. При резких поворотах на большой скорости плавник резко поднимается для торможения.
Самое быстрое крылатое насекомое – стрекоза. Это насекомое способно развивать скорость до 100 км/ч. Но на это способен только один вид стрекоз – стрекоза Дарнера (на фото). Все остальные не могут преодолеть барьер 50 км/ч, но и эта скорость полёта, согласитесь, впечатляет. Обеспечивается такое быстрое движение структурой махового аппарата крыльев. Они все могут двигаться по отдельности.

(Завершение демонстрации)


Вопрос классу: значения каких скоростей, средних или мгновенных, приводятся в видеофрагменте? (беседа по содержанию фрагмента)
IV. Задание на дом: § 9, Р.27 (даются пояснения к задаче). Обратите внимание на то, как рассматривается в параграфе направление мгновенной скорости, что собой представляет средняя путевая скорость, почему она больше средней скорости.

V. Выставление оценок за урок, окончание урока.


Источники представленной информации:

  1. Электронное приложение к журналу «Физика – Первое сентября» №14 2011 г.

  2. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, «Физика-10». Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. Базовый и профильный уровни. Москва, «Просвещение», 2008 г.

  3. Г.Я. Мякишев, «Физика-10. Механика». Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. Профильный уровень. Москва, «Дрофа», 2011 г.

  1. А.П.Рымкевич, «Физика». Сборник задач 10-11 кл. Москва, «Дрофа», 2011 г.
скачать файл



Смотрите также:
Урока: смешанный урок. Тема урока: «Мгновенная скорость». Цель урока: Ввести понятия «средняя скорость»
98.86kb.
Урок: окружающий мир 2 класс тема: Про воду… ( Урок-путешествие) Цель урока: ознакомить детей с мерами по охране водоемов от загрязнения
44.85kb.
Разработка урока литературы для 9 класса Тема урока Александр Исаевич Солженицын «Путешествуя вдоль Оки», «Колокольня». Ход урока
60.38kb.
Конспект открытого урока природоведения в 5 «Б» классе Тема урока: «Как возникла современная биология?» Цели урока: Продолжить формирования знания о биологии
74.49kb.
Интегрированный урок по немецкому языку и литературе в 9 классе тема урока: Жизнь и творчество И. В. Гёте. Взаимодействие слова и музыки в лирике поэта
84.79kb.
Тематическое планирование уроков литературы в 8 классе № Тема урока Количество часов Тип урока Элементы содержания урока
220.08kb.
Урок оркэс. Золотое правило нравственности. Цель урока. Создать условия для усвоения понятия «Золотое правило нравственности»
86.62kb.
Урок изучения нового материала
41.08kb.
Конспект урока истории в 7 классе Тема «Как учились на Руси…». Тип урока : проблемный урок изучения нового материала; практическое занятие
224.4kb.
Методическая разработка открытого урока в 8 классе Тема урока: «Поступки и чувства персонажей оперы»
88.43kb.
Конспект урока тема урока «Реки» фио кондратьева Ольга Викторовна Место работы
94.32kb.
План-конспект урока музыки по теме «Вечная тема мать и дитя» Учитель музыки Высшей категории моу «Таутовская сош»
61.86kb.