Ускорение: динамика движения

Слайд 1. Ускорение: Динамика движения

Физика, 10 класс. Изучаем, как меняется скорость тел вокруг нас

Слайд 2. Что такое ускорение?

В повседневной жизни мы редко движемся с постоянной скоростью. Мы разгоняемся, нажимая на газ, или тормозим перед светофором. Ускорение — это физическая величина, которая показывает, как быстро меняется скорость тела в единицу времени. Если скорость меняется, значит, тело движется с ускорением.

Слайд 3. Математическое определение

Ускорение $\vec{a}$ — это векторная величина, равная отношению изменения скорости $\Delta \vec{v}$ к промежутку времени $\Delta t$, за который это изменение произошло.

Формула для расчета:

$$\vec{a}=\frac{\vec{v}-{\vec{v}}_0}{t}$$

Где ${\vec{v}}_0$ — начальная скорость, а $\vec{v}$ — конечная скорость тела.

Слайд 4. Единицы измерения и физический смысл

Основная единица измерения в СИ: $[a]=\text{м}/{\text{с}}^2$ (метр на секунду в квадрате).

Если $a=2\text{м}/{\text{с}}^2$, это значит, что каждую секунду скорость тела увеличивается на 2 м/с.

Ускорение является векторной величиной: оно имеет не только модуль, но и направление.

При прямолинейном движении направление ускорения совпадает с направлением изменения скорости.

Слайд 5. Разгон или торможение?

Вектор ускорения $\vec{a}$ направлен в ту же сторону, что и вектор скорости $\vec{v}$. Модуль скорости растет. Пример: старт ракеты или разбег атлета.

Вектор ускорения $\vec{a}$ направлен противоположно вектору скорости $\vec{v}$. Модуль скорости уменьшается. Пример: торможение поезда.

Слайд 6. График скорости $v(t)$

При равноускоренном движении зависимость скорости от времени является линейной функцией. Графиком такой зависимости служит прямая линия. Угол наклона этой прямой к оси времени определяет модуль ускорения: чем круче идет график вверх, тем больше ускорение тела.

Слайд 7. Динамика роста скорости

На диаграмме представлен пример движения с постоянным ускорением $a=3\text{м}/{\text{с}}^2$. Видно, что за каждый равный промежуток времени скорость прирастает на одну и ту же величину.

Слайд 8. Свободное падение

Самый известный пример равноускоренного движения — падение тел под действием силы тяжести.

Ускорение свободного падения обозначается буквой $g$.

Его значение у поверхности Земли: $g\approx 9,8\text{м}/{\text{с}}^2$.

В вакууме все тела (перо и молоток) падают с одинаковым ускорением.

Слайд 9. Типичные значения ускорений

Сравните: ускорение ракеты в десятки раз больше ускорения автомобиля, а ускорение пули колоссально, так как ей нужно набрать огромную скорость на очень коротком отрезке пути.

Слайд 10. Мгновенное и среднее ускорение

Среднее ускорение характеризует изменение скорости за весь интервал времени в целом. Это «общий итог» процесса разгона или торможения.

Мгновенное ускорение — это ускорение тела в данный конкретный момент времени (или в данной точке траектории). Оно равно пределу среднего ускорения при $\Delta t\to 0$.

Слайд 11. Виды движения по ускорению

Ускорение $a=0$. Скорость постоянна по модулю и направлению.

Ускорение $a=const>0$. Скорость равномерно увеличивается.

Ускорение $a=const<0$. Скорость равномерно уменьшается.

Ускорение меняется со временем. Самый сложный вид движения.

Слайд 12. Ускорение при повороте

Слайд 13. Вопросы для обсуждения

Может ли тело иметь большую скорость, но маленькое ускорение? Приведите пример.

Если скорость тела в данный момент равна нулю, может ли его ускорение быть отличным от нуля?

В чем разница между ускорением автомобиля при старте и при резком повороте руля?

Как изменится движение, если вектор ускорения будет перпендикулярен вектору скорости?

Слайд 14. Главные выводы

Ускорение — это мера быстроты изменения скорости тела.

Формула для расчета: $a=(v-v_0)/t$.

Единица измерения в СИ — м/с².

Ускорение — вектор: его направление определяет, разгоняется тело или тормозит.

При свободном падении все тела движутся с ускорением $g\approx 9,8\text{м}/{\text{с}}^2$.