Конспект учебника физики 9 класс параграф 1 УМК Перышкин по теме «Материальная точка. Система отсчёта» Базовый уровень с 2023 года + Ответы на вопросы. Цитаты из учебного пособия использованы в учебных целях. Код материалов: Физика Конспект §1 Баз.ур.
Вернуться к Списку конспектов (в ОГЛАВЛЕНИЕ)
Конспект § 1 «Материальная точка. Система отсчёта»
В окружающем мире всё находится в непрерывном движении. Механическим движением называют изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Основной задачей механики является определение положения тела в любой момент времени.
Чтобы описать движение, необходимо указать тело отсчета — тело, относительно которого рассматривается движение. Положение точки задается с помощью координат (одной, двух или трех осей в зависимости от траектории).
Для упрощения задач реальные тела часто заменяют материальной точкой — моделью, обладающей массой тела, но не имеющей размеров. Тело можно считать материальной точкой, если его размерами можно пренебречь в условиях задачи (например, когда пройденные расстояния очень велики по сравнению с размерами тела).
Модель материальной точки применяется не всегда. Например, Землю нельзя считать материальной точкой при решении задач о её суточном вращении (разница во времени восхода солнца по часовым зонам зависит от размеров и формы планеты). Самолёт можно принять за материальную точку для расчёта средней скорости, но нельзя — при вычислении силы сопротивления воздуха, так как она зависит от его формы и скорости.
Тело, движущееся поступательно, можно считать материальной точкой даже если его размеры сравнимы с пройденным расстоянием. При поступательном движении все точки тела движутся одинаково, поэтому достаточно описать движение одной точки.
Поступательное движение — это движение, при котором любая прямая, соединяющая две точки тела, остаётся параллельной своему первоначальному направлению (например, кабина колеса обозрения, выдвигаемый ящик).
Для описания движения необходимо определять положение тела в зависимости от времени. Поэтому для системы отсчёта нужны три компонента:
- Тело отсчёта (например, линейка).
- Система координат, связанная с телом отсчёта.
- Прибор для измерения времени (часы).
Система координат, тело отсчёта и прибор для измерения времени образуют систему отсчёта, относительно которой и рассматривается движение.
Видеолекции по физике (сборник из 150 тем). Переход к нужной теме возможен по таймингу в Описании к видео.
Вопросы на странице 8
№ 1. В чём заключается основная задача механики? Основная задача механики заключается в том, чтобы, зная начальное положение и скорость тела, а также силы, действующие на него, предсказать его положение и скорость в любой последующий момент времени. Другими словами, механика позволяет рассчитать траекторию движения тела и определить его координаты в любой момент времени. Решение этой задачи основано на законах Ньютона и кинематических уравнениях.
№ 2. С какой целью используется понятие «материальная точка»? Понятие «материальная точка» используется для упрощения описания движения тела, когда его форма и размеры не влияют на характер этого движения. Это позволяет отвлечься от вращения и деформации тела, сосредоточившись только на перемещении его центра масс. Введение этой модели превращает сложную физическую задачу о движении реального протяженного тела в более простую задачу о движении точки.
№ 3. В каких случаях к движущемуся телу можно применить модель материальной точки? Модель материальной точки можно применить к движущемуся телу в двух основных случаях: во-первых, когда размеры тела пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит; во-вторых, когда тело движется поступательно. В первом случае (например, космический корабль, летящий к другой планете) формой тела можно пренебречь. Во втором случае (например, поршень в цилиндре двигателя) все точки тела движутся одинаково, и достаточно описать движение одной из них.
№ 4. Приведите пример, показывающий, что одно и то же тело в одной ситуации можно считать материальной точкой, а в другой – нет. Пример с автомобилем: при расчете времени его путешествия из Москвы в Санкт-Петербург автомобиль можно считать материальной точкой, так как его длина (5 метров) ничтожна по сравнению с расстоянием (700 км). Однако при расчете момента, когда автомобиль сможет въехать в узкие ворота, его размерами пренебречь нельзя, и модель материальной точки неприменима. В этом случае форма и длина кузова критичны для решения задачи.
№ 5. В каком случае положение движущегося тела можно задать с помощью одной координатной оси? Положение движущегося тела можно задать с помощью одной координатной оси в случае одномерного (прямолинейного) движения. Это возможно, когда тело перемещается только вдоль одной прямой линии, например, поезд по прямому участку рельсов или свободно падающий камень. Для описания такого движения достаточно указать, как меняется со временем только одна координата — расстояние от начала отсчета вдоль этой оси.
№ 6. Что такое система отсчёта? Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, связанной с ним системы координат и прибора для измерения времени (часов). Она необходима для того, чтобы однозначно определять положение тела в пространстве в любой момент времени. Без выбора системы отсчета говорить о движении или покое тела не имеет физического смысла, так как движение относительно.
❓ Мимо стоящего автомобиля проезжает колонна велосипедистов, движущихся с одинаковой скоростью. Движется ли каждый из велосипедистов относительно автомобиля; относительно соседнего велосипедиста? Движется ли автомобиль относительно велосипедиста? Каждый велосипедист движется относительно стоящего автомобиля, так как расстояние между ними со временем меняется. Относительно соседнего велосипедиста, едущего с такой же скоростью, каждый велосипедист покоится, так как их взаимное расположение не изменяется. Автомобиль относительно велосипедиста движется, но в противоположную сторону (ведь для велосипедиста автомобиль «удаляется» назад). Этот пример иллюстрирует относительность движения и покоя.
УПРАЖНЕНИЕ 1
№ 1. Можно ли считать автомобиль материальной точкой при определении пути, который он прошёл за 2 ч, двигаясь со средней скоростью, равной 80 км/ч; при обгоне им другого автомобиля?
При определении пути за 2 часа автомобиль можно считать материальной точкой, так как его размеры пренебрежимо малы по сравнению с пройденным расстоянием в 160 км. При обгоне другого автомобиля считать его материальной точкой нельзя, потому что для описания манёвра необходимо учитывать длину автомобиля и расстояние между машинами. В этом случае размеры тела влияют на результат расчёта времени и траектории обгона.
№ 2. Самолёт совершает перелёт из Москвы во Владивосток. Может ли рассматривать самолёт как материальную точку диспетчер, наблюдающий за его движением; пассажир этого самолёта?
Диспетчер, следящий за самолётом на огромном расстоянии (несколько тысяч километров), может считать его материальной точкой, так как габариты лайнера ничтожны по сравнению с трассой перелёта. Пассажир этого самолёта не может считать его материальной точкой, поскольку для него размеры салона и расположение кресел имеют значение, а сам самолёт является протяжённым телом отсчёта. Для пассажира важны внутренние перемещения и конструкция самолёта.
№ 3. Когда говорят о скорости машины, поезда и других транспортных средств, тело отсчёта обычно не указывают. Что подразумевают в этом случае под телом отсчёта?
В таких случаях под телом отсчёта подразумевают поверхность Земли, которая считается неподвижной. Обычно это дорога, рельсы или любой неподвижный объект, связанный с Землёй. Такое тело отсчёта принимают за неподвижное по умолчанию, если не оговорено иное.
№ 4. Мальчик стоял на земле и наблюдал, как его младшая сестра каталась на карусели. После катания девочка сказала брату, что и он сам, и дома, и деревья быстро проносились мимо неё. Мальчик же стал утверждать, что он вместе с домами и деревьями был неподвижен, а двигалась сестра. Относительно каких тел отсчёта рассматривали движение девочка и мальчик? Объясните, кто прав в споре.
Девочка рассматривала движение относительно себя (или карусели), поэтому всё вокруг казалось ей движущимся, а мальчик — относительно Земли, где дома и деревья неподвижны. Оба участника спора правы, так как движение относительно, и выбор тела отсчёта меняет картину мира. Нет «абсолютной» правоты — всё зависит от того, какой объект выбран за систему отсчёта.
№ 5. Относительно какого тела отсчёта рассматривают движение, когда говорят: а) скорость ветра равна 5 м/с; б) бревно плывёт по течению реки, поэтому его скорость равна нулю; в) скорость плывущего по реке дерева равна скорости течения воды в реке; г) любая точка колеса движущегося велосипеда описывает окружность; д) солнце утром восходит на востоке, в течение дня движется по небу, а вечером заходит на западе?
а) Скорость ветра обычно измеряют относительно поверхности Земли. б) Бревно считается неподвижным относительно воды (тела отсчёта — река), так как оно движется с той же скоростью, что и поток. в) Скорость дерева равна скорости течения, если рассматривать её относительно берегов (Земли). г) Любая точка колеса описывает окружность относительно оси велосипеда (или рамы), но не относительно Земли. д) Движение Солнца рассматривают относительно Земли, которая считается неподвижной, хотя на самом деле это Земля вращается вокруг своей оси.
Вы смотрели: Конспект учебника физики 9 класс параграф 1 УМК Перышкин Базовый уровень с 2023 года + Ответы на вопросы. Цитаты из учебного пособия использованы в учебных целях. Код материалов: Физика Конспект §1 Баз.ур.
Вернуться к Списку конспектов (в ОГЛАВЛЕНИЕ)