29. Методические особенности, содержание и структура раздела «Механика».

I. Особенности раздела “Механика”. 1. Именно с механики начинается изучение курса 9-11 классов, так как механические движения – наиболее доступная для наблюдения форма движения, моделирование физических систем в классической физике связано с созданием механических образов. 2. Механика - наиболее полно представленная физическая теория в школьном курсе физики. Можно проиллюстрировать структуру физической теории. В основание теории входит модель материальных объектов – материальная точка, модель взаимодействия с мгновенной передачей на расстояние и непрерывным движением материальных точек по определенным траекториям. Сюда же относятся ряд кинематических понятий и величин: система отсчета (СО), перемещение, скорость, ускорение. К основанию следует отнести и динамические величины – силу и массу. Сюда же следует отнести постулаты об однородности и изотропности пространства, однородности времени, экспериментальные факты (опыты Галилея, Кавендиша).3.Ядро классической механики составляют первый, второй и третий законы Ньютона II. Основные выводы теории, которые должны быть усвоены учащимися. 1. Состояние изолированной системы материальных точек для некоторого момента времени вполне определяется их координатами и импульсом. 2. Материальные точки действуют друг на друга с силами, изменяющими их импульсы. 3. Состояние механической системы во все последующее время однозначно вытекает из ее начального состояния и определяется уравнениями Ньютона 4. Взаимодействие осуществляется на расстоянии и передается мгновенно. Механика Ньютона не рассматривает природу сил. IV. Содержание и структура раздела.В программе средней школы механика представлена четырьмя разделами: основы кинематики, основы динамики, законы сохранения, механические колебания и волны. Изучение оси понятий кинематики: с помощью пути как функции времени вдоль заданной траектории; с помощью радиус-вектора и его изменения со временем.Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных СО необходимо использовать I закон Ньютона для объяснения II и III закона Ньютона. II закон Ньютона необходимо вводить после определения понятий m, a и F, не связывая эти величины.Масса определяет количество вещества, количество энергии. Т.е. необходимо ввести понятие массы с различной точки зрения. Масса – мера количества вещества, содержащегося в теле (справедливо для однородных тел). Масса – мера инертности тел

Свойство аддитивности масс m₁ = m₂ m₁ + m₂ = 2m.Способ измерения массы:

.Сила мера инертности взаимодействия. Векторная величина. Величина силы связывается с удлинением пружины. Тележка с одним грузом имеет ускорение а, тележка с двумя одинаковыми телами (2m₁), растягивая пружину на же , имеет ускорение .В общем понятии масса – мера проявления инертных гравитационных, энергетических свойств тела. В отдельных проявлениях как мера количества вещества. III закон Ньютона подчеркивает, что действие всегда носит взаимный характер. Он не выполняется для движущихся зарядов (зависит от СО).Силы в механике:- гравитационные (для точечных тел);- упругости;- трения.

30. Координатно-векторный метод описания механического движения.

Под механическим движением понимают процесс, в котором различные тела или части одного тела изменяют свое положение друг относительно друга в пространстве с течением времени. Кинематика - это раздел механики, в котором изучается лишь математическое описание механического движения физических тел, без выяснения причин, почему они так движутся. Одной из абстрактных моделей физических тел, используемой в механике, является материальная точка, - тело, размерами которого можно пренебречь при описании его движения Механическое движение частицы (точки) наблюдают по отношению к неподвижному (условно) твердому физическому телу, или телу отсчета, с которым связывают определенную систему координат и часы. Тело отсчета, система координат и часы образуют систему отсчета, позволяющую определять положение движущегося тела в различные моменты времени относительно наблюдателя. Существует несколько способов описания механического движения: векторный, координатный. Выбор способа описания зависит от условий конкретной задачи.Векторный способ описания механического движения основан на описании изменения радиус– вектора материальной точки во времени и пространстве. Радиус – вектор может быть проведен как из начала данной системы координат, так и из любой другой точки. В процессе механического движения конец радиус – вектора будет описывать траекторию частицы, а его изменение – перемещение частицы.

Координатный способ требует задания фиксированной системы координат, выбор которой определяется условием задачи. Записываются законы движения материальной точки для каждой из координатных осей,после чего определяются значения скорости и ускорения частицы. Уравнение траектории находится путем параметризации времени из законов движения. Для двумерного случая, этот процесс можно показать следующей схемой: