Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

1. Организационный момент.

Тема урока: Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

Цель урока: Сформировать понятие инерциальной системы отсчета, сформулировать первый закон Ньютона; продолжить формирование умений выделять главное, существенное в изучаемом материале, логически излагать свои мысли, использовать навыки самостоятельной работы.

Тип урока: комбинированный.

1. Повторение:

   • Сформулируйте принцип относительности Галилея.

   • Приведите примеры инерциальных систем отсчета.

1. Материальная точка.

Эксперимент: возьмем лист бумаги и подбросим его. Он начнет медленно опускаться, раскачиваясь из стороны в сторону. Если тот же лист скомкать, то он будет падать без раскачивания и гораздо быстрее.

Вывод: движение тел сильно зависит от их размеров и форм. Чем сложнее форма тела, тем сложнее его движение. Трудно надеяться найти какие-то общие законы движения, которые были бы непосредственно справедливы для тел произвольной формы.

Основные законы механики Ньютона относятся не к произвольным телам, а к точке, обладающей массой, - материальной точке.

Но точек , обладающих массой, в природе нет. В чем же тогда смысл этого понятия? Во многих случаях размеры и форма тела не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на характер механического движения.

Вот в этих случаях мы и можем рассматривать тело, как материальную точку, т.е. считать, что оно обладает массой, но не имеет геометрических размеров.

Причем одно и то же тело в одних условиях можно считать материальной точкой, а в других нет. Все зависит от условий, при которых происходит движение тела, и от того, что именно вас интересует. Например: кубик скользит по доске, все его части движутся совершенно одинаково. Кубик можно считать материальной точкой. Но если тот же кубик вращается, считать его точкой нельзя: его части будут иметь совершенно различные скорости.

1. Первый закон Ньютона.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был, по существу, установлен еще Галилеем. Но общую формулировку этого закона дал Ньютон и включил этот закон в число основных законов механики.

Закон инерции относится к самому простому случаю движения – движению тела, которое не взаимодействует с другими телами. Такие тела мы будем называть свободными телами.

Эксперимент : Возьмем в руки мел, разожмем пальцы, мел упадет. ( Земля притягивает, действует на расстоянии).

Эксперимент : Катнем мяч. (непосредственное взаимодействие).

На движение мяча влияет только сила трения. Если бы не было силы трения скорость мяча не менялась бы. Т.е. тело не взаимодействующее с другими телами двигается равномерно.

Поэтому первый закон динамики может быть сформулирован так: Существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

Этот закон, с одной стороны, содержит определение инерциальной системы отсчета. С другой стороны, он содержит утверждение о том, что инерциальные системы отсчета существуют в действительности.

Явление сохранения скорости движения тела при отсутствии внешних воздействий или при их компенсации называется инерцией.

Условия инерции:

• Если действия нет, υ = 0;

• Если действия скомпенсированы, движение равномерное прямолинейное υ = const.

Свойство тела, от которого зависит его ускорение при взаимодействии с другими телами, называется инертностью.

Количественная мера инертности тела – масса тела.

Тело движется равномерно и прямолинейно, т.к. все действующие на него силы скомпенсированы. Равнодействующая равна нулю.

Во Вселенной практически невозможно найти тело, не испытывающее внешнего воздействия.

Рефлексия

• Что изучает динамика?

• Какое движение называется движением по инерции?

• Какую систему отсчета называют инерциальной?

• Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчета?