Презентация "Принцип относительности Галилея" по физике – проект, доклад

Бирюкова Ксения Сергеевна, 10А класс, МОУ «Гимназия №5», Г. Юбилейный Московской области, birykova1996@mail.ru

Научный руководитель: профессор кафедры «Прикладная механика и математика» Московского государственного строительного университета, д.т.н., с.н.с Лебедев Владимир Валентинович, Lebedev_v_2010@mail.ru

ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ

ИНСТРУКЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОГРАММОЙ

Переход к следующему слайду, действию или ускорение действия.

Повторение предыдущего слайда, действия или отмена текущего действия.

«Результаты стрельбы будут всегда одинаковые, к какой бы стране света она ни была направлена… это произойдет потому, что так же должно получаться, будет ли Земля в движении или стоять неподвижно… Дайте движение кораблю, и притом с какой угодно скоростью, тогда (если только движение его будет равномерным, а не колеблющимся туда и сюда) вы не заметите ни малейшей разницы». «Письма к Инголи», 1624 г.

Галилео-Галилей (1564-1642) Художник Оттавио Леони

Цель работы: фронтально показать классу основные положения принципа относительности Галилея. Актуальность работы: непонимание учениками взаимосвязей между различными системами координат. Новизна работы: зрительная демонстрация материала, возможность многократного повторения основных положений теории. Практическая значимость работы: отработка умения и закрепление навыков решения задач по физике (части А,В,С ЕГЭ и олимпиадные задачи).

ПРИНЦИП ГАЛИЛЕЯ ОПИСЫВАЕТ ДВИЖЕНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ КООРДИНАТ

O З Х Y

Неподвижная система координат – Земля.

С X В B

Подвижная система координат – велосипед.

Вращающаяся система координат – спица.

АБСОЛЮТНОГО ДВИЖЕНИЯ НЕТ! ДВИЖЕНИЕ ВСЕГДА ОТНОСИТЕЛЬНО!

Муха спит на конце спицы колеса. По какой траектории двигается муха?

Относительно спицы муха не двигается. В системе координат «Спица» муха покоится. Траектория мухи в системе координат «Спица» – точка.

2) Относительно оси велосипеда муха движется по окружности. Велосипедист может увидеть три типа траектории мухи: - окружность (если смотрит с оси велосипеда); - эллипс (если смотрит под углом к оси); - отрезок (если смотрит на колесо сверху).

3) Относительно Земли муха движется по циклоиде.

ВЗАИМОСВЯЗЬ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ КООРДИНАТ

1 2

ПАРАШЮТИСТ И ВЕТЕР

Неподвижная система координат - Земля

Ветер

Подвижная система координат - воздух

КАПЛЯ ПАДАЕТ В ВАГОНЕ

Подвижная система координат -вагон

Куда упадёт капля с потолка вагона, движущегося равномерно и прямолинейно?

ЧЕЛОВЕК ПЕРЕПЛЫВАЕТ РЕКУ

Z

Подвижная система координат - вода

Течение

ПРИНЦИП ГАЛИЛЕЯ ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ – ЭТО ТРЕУГОЛЬНИК ВЕКТОРОВ

S = S + S ТН ТП ПН S

Если известны любые два вектора, то всегда можно найти третий вектор.

- перемещение тела относительно подвижной системы координат;

- перемещение тела относительно неподвижной системы координат;

- перемещение подвижной системы координат относительно неподвижной.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ДВУХ ФОРМ ЗАПИСИ

V = V + V S S S = + t

Принцип Галилея для сложения перемещений.

Принцип Галилея для сложения скоростей.

Делим каждое слагаемое на время t.

ПРИНЦИП ГАЛИЛЕЯ ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ СКОРОСТЕЙ – ЭТО ТРЕУГОЛЬНИК ВЕКТОРОВ

V

- скорость тела относительно подвижной системы координат;

- скорость тела относительно неподвижной системы координат;

- скорость подвижной системы координат относительно неподвижной.

НЕ СУЩЕСТВУЕТ ПРИНЦИПА ГАЛИЛЕЯ ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ УСКОРЕНИЙ!

БЫСТРОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ (А, В – ЕГЭ)

КОМПЛЕКС ЗАДАЧ О ДОЖДЕ

Капли дождя падают вертикально со скоростью 50 м/с. Автомобиль едет со скоростью 15 м/с. При каком угле наклона к вертикали заднее стекло останется сухим?

Решаем очень быстро – в три действия ! Четвёртое действие – ответ.

1. Это дождь на Земле (50 м/с).

2. Это автомобиль на Земле (15 м/с).

3. Этого не хватает в треугольнике! Это дождь по автомобилю.

tg = 15/50 = 0,3 ; о Ответ: А это ответ на пятёрку!

КОМПЛЕКС ЗАДАЧ ОБ АВТОМОБИЛЯХ

Два автомобиля удаляются от перекрёстка дорог, расходящихся под углом 72 градуса. Скорость одного автомобиля 72 км/ч, другого – 90 км/ч. С какой скоростью удаляются автомобили друг от друга?

Решаем очень быстро – действия не считаем !

Это перекрёсток дорог.

=72

Это первый автомобиль (20 м/с).

Это второй автомобиль (25 м/с).

А этого не хватает! Это величина V скорости взаимного удаления автомобилей.

Теорема косинусов.

Повторяем геометрию.

ЗАДАЧИ ОБ УДАРЕ ПО МЯЧУ

Мяч летит горизонтально на футболиста со скоростью 20 м/с. Футболист ударяет абсолютно упруго по летящему навстречу мячу тяжёлым ботинком со скоростью 18 м/с. С какой скоростью полетит мяч после удара?

Ботинок «видит», что мяч летит к нему со скоростью 20+18=38 м/с. После абсолютно упругого удара мяч отскочит от ботинка с такой же скоростью 38 м/с, но вперёд. Ботинок добавит ещё 18 м/с. Ответ: 38+18=56 м/с.

ЗАДАЧА О СКОРОСТИ ТОЧКИ ОБОДА КАТЯЩЕГОСЯ КОЛЕСА

Удвоенная «земная» скорость!

А

Велосипед по Земле

Точка А по велосипеду

Точка В «прилипла» к Земле

D

ТРЁХМЕРНАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Кран поднимает балку, подвешенную за середину, со скоростью 2 м/с. Когда балка была расположена в горизонтальной плоскости с севера на юг, её южный конец двигался горизонтально на запад со скоростью 3 м/с. Определить скорость северного конца балки в этот момент времени.

Т

Подвижная система координат – трос.

Север Юг Запад ?

При решении учесть кинематическую связь между концами равноплечного рычага.

Выводы. 1) Предложена демонстрационно-зрительная методика для усвоения основных положений принципа относительности Галилея школьниками. 2) Практически (на уроках) доказана работоспособность и эффективность предложенной методики. 3) Сокращено время усвоения основных положений трудной для школьников темы путём активизации зрительных образов. 4) Разработаны, решены и предложены к внедрению в практику школьного курса типовые задачи различной сложности по теме «Принцип относительности Галилея». 5) Облегчён труд учителя физики применением на уроке зрительных доступных иллюстраций.