Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Физика - учебник 7 класс

.pdf
Скачиваний:
78
Добавлен:
01.03.2016
Размер:
15.53 Mб
Скачать

Скорость движения Димы v1 = st1 = 1001 минм =100 минм ;

Пети — v2 = st2 = 2001 минм = 200 минм .

Отношение:

 

 

200

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

v2

 

=

 

 

 

 

= 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мин

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

v1

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мин

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: скорость движения Пети на велосипеде в 2 раза больше

скорости движения Димы пешком.

 

 

 

 

 

 

v2

 

=

 

s2

 

 

s1

 

=

s2

 

Этот же ответ можно было получить проще:

 

:

 

.

v1

 

t

 

t

s1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ремени,

 

например

Из графика для одного и того же момента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

и s1. Тогда

 

 

 

t = 1 мин (либо 2 мин и т. д.), определяем пути s2

 

 

 

 

 

v2

 

=

200 м

 

= 2.

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

100 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Автобус, двигаясьдравномерао, прошел путь s = 140 км за промежуток времени t = 2,0 ч. С какой скоростью двигался автобус?

3.Человек услышалогром на t = 13 с позже, чем увидел молнию. На каком расст янии т человека вспыхнула молния?

4.Туристырна байдарке со скоростью v1 = 18 км и рыбак на резиновой алодке со скоростью v2 = 2 мc равномерноч переплываютН -яУпражнение 1

5. Автомобиль, движущийся прямолинейно с постоянной ско-

ростью

v

1

= 90

км

, обгоняет мотоциклиста, имеющего скорость

 

 

 

 

ч

 

v

= 60

км.

Через какой промежуток времени после обгона рассто-

2

 

ч

 

 

 

 

яние между ними составит s = 3 км?

21

Правообладатель Народная асвета

6. Двое друзей одновременно отправились на озеро искупаться.

Один поехал на велосипеде со скоростью v1 = 5,0

м, другой — на

 

 

 

 

 

 

 

с

скутере со скоростью v

2

= 36

км. На сколько один из друзей приедет

 

 

ч

 

 

 

а

на озеро раньше, если путь до озера s = 5,0 км?

 

т

 

 

 

 

 

 

§ 5. Неравномерное (переменное) движение.

Средняя скорость

 

 

 

е

 

 

 

 

 

в

 

 

Попытайтесь проанализировать движение автобуса, на котором

вы ездите к своему другу. Вы отметите, что а тобус уменьшает

 

 

 

с

 

 

 

скорость перед остановкой. Затем в течение какого-то промежутка

 

 

 

а

 

 

 

 

времени стоит на остановке, и его коро ть ра на нулю, после чего скорость увеличивается и т. д. Зн чит, корость автобуса в процессе движения изменяется, т. е. является переменной величиной.

Движение, при котором скоростья не остается постоянной, называется неравномерным или переменным движением.

Практически все движения, наблюдаемые в природе и технике, неравномерные. С изменяющейся скоростью движутся люди

(рис. 23), птицы, дельфи ы (рис. 24), поезда, детали машин, па-

 

 

 

д

 

 

дают предметы (рис. 25). Ноакак же тогда характеризовать это дви-

жение?

 

о

 

 

Неравн мерн е вижениен

характеризуется средней скоростью.

 

р

 

 

 

 

Как определить среднюю скорость?

а

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

Рис. 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 24

22

 

 

 

 

 

 

Правообладатель Народная асвета

Рассмотрим пример. Вы едете на экскурсию

 

 

 

 

 

 

 

 

в Брест поездом. Поезд проходит от Минска до

 

 

 

 

Бреста путь s = 330 км. На

прохождение этого

 

 

 

 

пути затрачивается время t = 4,5 ч. В течение это-

 

 

 

а

го промежутка времени поезд стоит на станциях,

 

 

 

движется то с увеличивающейся, то с уменьшаю-

 

 

 

щейся скоростью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднюю скорость находят путем

деления

 

 

 

всего пути на весь промежуток времени, за ко-

 

 

 

 

 

т

торый этот путь пройден. Обозначим

среднюю

 

 

скорость v и запишем формулу:

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v =

 

s

.

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

Тогда поезд «Минск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— Брест» движется со

 

 

 

 

средней скоростью:

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

Рис. 25

 

 

 

 

330 км

 

км.

 

 

 

 

 

 

v =

 

≈ 73

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,5 ч

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

Вас не удивило, что мы использовали формулу равномерного

движения? Да, действительно, формяльно мы нашли среднюю ско-

рость так, как будто поезд весь путь s = 330 км двигался равномерно

с постоянной скоростью

а

v = 73

км. Это, конечно же, не означает,

 

 

ч

что он на самом еле

вигался равномерно. На отдельных участ-

 

н

 

ках пути скорость одвижениядпоезда была как значительно большей

движения телаа. Описрние переменного движения более сложно по сравнению с описанием равномерного.

до 120 кмч , так и меньшей, чем 73 кмч , и даже равной нулю.

Средняя ско ость дает лишь приблизительное представление о быстроте

от 0 до Н90 км, то в различных точках участка она принимает различные значения

апример, если скорость движения поезда на участке разгона возрастает

ч

из этого промежутка. Таким образом, можно говорить не только о средней скорости на данном участке траектории, но и о скорости в данной точке траектории. Такую скорость называют в физике мгновенной скоростью.

23

Правообладатель Народная асвета

Главные выводы

1.Характеристикой неравномерного движения является средняя скорость.

2.Для вычисления средней скорости надо весь путьаразделить на весь промежуток времени, затраченный на прохождение это-

го пути. т1. Чем отличается неравномерное движение т ела от равномерного?

 

 

 

2. Как найти среднюю скорость неравномерного д ижения?

 

 

 

3. Можно ли понятие «средняя скоро ть» применять для равномерного

 

 

 

движения?

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Зависит ли средняя скорость нер вномерного движения от величины

 

 

 

выбранного промежутка времени? Приведитеспоясняющий пример.

 

 

 

5. Камень упал с высоты h = 2

м. Одинакова ли его средняя скорость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

на первом и на втором метрах падения и на всем пути?

 

 

 

6. Определите среднюю скорость своего движения от дома до школы.

 

 

 

 

 

 

 

 

я

 

 

 

 

 

Примеры реше ия з д ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

Пример 1. Катя прошла путь s1 = 0,60 км за промежуток време-

ни t1 = 25 мин. Затем остановилась и в течение промежутка времени

t2 =

 

 

 

 

н

 

 

 

 

20 мин разг варивала с подружкой, после чего пошла дальше и

путь s2 = 0,40 км прдшла за промежуток времени t3 = 15 мин. Опре-

делите с еднюю скорость движения Кати.

 

Дано:

 

о

 

 

 

Решение

s1 = 0,60 кмр

Весь путь, который прошла Катя:

s2

= 0,40 км

 

 

 

 

 

s = s1 + s2.

t1

=

 

а

 

 

 

 

 

25 мин

 

Весь затраченный промежуток времени:

t2 =

20 мин

 

 

 

 

 

t = t1 + t2 + t3.

t

3

= 15 мин

 

 

 

 

 

Н

 

Средняя скорость движения Кати:

 

v

— ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

Правообладатель Народная асвета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v = s =

s1 + s2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

t

+ t + t

 

 

 

 

Вычислим v :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v =

 

 

0,60 км + 0,40 км

=

1,0 км = 1,0 км =1,0

км.

 

25 мин + 20 мин +15 мин

 

60 мин

1 ч

 

 

ч

Ответ: v = 1,0

 

км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 2. График скорости дви-

 

 

 

 

 

 

 

т

жения велосипедиста

представлен

 

на

 

 

 

рисунке 26. Определите путь, который

 

 

 

 

 

е

 

проехал велосипедист, и среднюю ско-

 

 

 

 

в

 

 

рость его движения за промежуток вре-

 

 

 

мени t = 0,60 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Искомый путь численно равен площади фигуры под графиком

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

скорости (см. рис. 26). Путь s1 велосипедист проехал за промежу-

ток времени t1 = 0,10 ч. Он численно р вен площади прямоугольного

треугольника,

закраше

ого в голубойяцвет:

 

 

 

 

s

= S

 

 

 

=

 

1

v

t

 

1

 

 

км

0,10 ч = 0,9 км.

 

 

 

 

 

2

 

= а18

ч

 

1

 

 

треуг

 

 

 

1

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично можно найти пути s2 и s3:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

2

= S

прям уг

= 18 км 0,30 ч = 5,4 км;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s3

= Sт еуг

=

1

18

км

0,20 ч = 1,8 км.

 

 

 

 

 

 

 

о

 

2

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

Весь путь:

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s = s1 + s2 + s3 = 0,9 км + 5,4 км + 1,8 км = 8,1 км.

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средняя скорость движения велосипедиста:

 

 

 

Н

 

 

 

v =

s

= 8,1 км

=13,5

км ≈14

км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

0,6 ч

 

 

 

ч

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: v = 14

 

км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

Правообладатель Народная асвета

Упражнение 2

1.Автомобиль тормозит до полной остановки в течение промежутка времени t = 4 с. Тормозной путь автомобиля s = 32 м. Определите среднюю скорость движения автомобиля при торможении.

2.При беге на марафонскую дистанцию s = 42,195акм результатом экстра-класса является время t = 2 ч 10 мин. тОпределите среднюю скорость бегуна.

3.Яблоко упало с высоты h = 2,2 м за времяеt = 0,67 с. Была ли-?в

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

я

а

 

 

Рис. 27

 

 

 

 

 

 

14

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Двигаясь по маршрутуа, группа туристов прошла путь s1 = 4 км

за промежуток времени t1

= 0,8 ч, затем в течение t2 = 0,7 ч отдыха-

ла. Оставшиеся

 

н

 

 

 

 

s2 = 2 км пути она прошла за промежуток времени

t3 = 0,5 ч. Определите среднюю скорость движения группы на всем

 

 

 

д

 

маршруте.

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

6. График скорости движения шари-

 

р

 

 

 

 

 

 

 

ка по наклонному желобу представлен

 

 

 

 

на рисунке 28. Найдите среднюю ско-

а

 

 

 

 

 

 

 

 

рость движения шарика за промежуток

Н

 

 

 

 

 

времени t = 4 мин.

 

 

 

 

 

 

 

7. Приближаясь к зданию Нацио-

 

 

 

 

 

нальнойбиблиотеки, туристпрошелпуть

 

 

 

 

 

 

Рис. 28

 

 

 

 

 

s = 120 м за время t = 2,0 мин. С какой

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правообладатель Народная асвета

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 29

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

средней скоростью

относительно

туриста

и

каком

направлении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

при этом «движется» здание Национальной библиотеки (рис. 29)?

8. Путь s = 1,8 км от дома до парка

 

 

е

 

 

порт мен пробежал со

скоростью v

1

= 4,0

м,

а обратный путь прошел быстрым ша-

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м. Определите среднюю скорость дви-

гом со скоростью v

2

= 2,0

 

 

 

 

 

 

c

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жения спортсмена. Найдите второе решение, в котором не понадо-

билось бы первое данное (s = 1,8 км).

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Используя график скорости (см. рис. 27), определите путь и

среднюю скорость движе ия мотоциклистая

.

 

 

 

 

 

10. Расстояние до городов Республики Беларусь отсчитывают от

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

специального камня, нахо ящегося на Октябрьской площади в горо-

де Минске (рис. 30). Опре елите, во сколько прибудет в город Грод-

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но турист, выехавший из Минска с Октябрьской площади в 12.00 ч,

 

 

 

 

 

д

 

 

 

км

Расстояние до города

если он едет со с едней ск ростью v = 60

ч .

Гродно s = 270 км.

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 6. Почему изменяется скорость движения тела.

Инерция

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Равномерное прямолинейное движение, т. е. движение с пос-

тоянной скоростью, — это лишь модель реального движения.

Всякое движение (от движения огромных планет до невидимых

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

глазом молекул) чаще всего происходит с изменяющейся ско-

ростью. Что является причиной изменения скорости?

 

27

Правообладатель Народная асвета

Рис. 32

 

Для ответа на вопрос проанализируем

 

результаты опытов. На столе лежит сталь-

 

ной шарик. Он находится в состоянии по-

 

коя (относительно стола). Чтобы заставить

 

шарик двигаться, надо, например, толкнуть

 

его рукой или приблизить к нему магнит

 

Рис. 31

(рис. 31). В обоих случаях на ш рик дей-

 

ствуют другие тела: рука, магнит. Именно

 

 

а

 

т

 

е

 

их действия являются причиной изменения скорос и движения шари-

ка. Но как долго будет двигаться шарик после толчка? Опыт показы-

время его движение прекращается. Почему впрекращается движение?

вает, что скорость движения шарика уменьшается и через некоторое

тем, что только покой — естественное состояниестела, а движение — это насильственное состояние. Тело стремится к своему естественному состоянию, по-

Древнегреческий философ Аристотель (IV в. до н. э.) объяснил бы это

Рассмотрим такойнопыта. Трияодинаковых шарика одновременно скатываются с оди аковой высоты (рис. 32). Дорожки, по которым

этому, если не поддерживать движение, оно прекращается. Согласимся ли мы

с Аристотелем?

а

 

движутся шарики, отличаются тем, что первая из них посыпана песком,

вторая покрыта тка ью, а третья — стеклом. Опыт показывает, что

 

о

движение по третьей орожке продолжается дольше. Это происходит

 

р

потому, что трение з есь наимень-

шее. Значит, п ичиныдпрекраще-

ния движения ша ика — трение

 

 

между пове хностями шарика и

 

 

Н

 

 

 

стола аи, конечно, сопротивление воздуха. А если бы мы смогли совсем убрать эти причины, то шарик двигался бы с постоянной ско-

ростью сколько угодно долго. Значит, движение тела без

действия на него других тел, как

28

Правообладатель Народная асвета

 

 

 

а

Рис. 33

т

Рис. 34

и покой, — его естественное состояние. К такому

 

ыводу спустя

приблизительно 2000 лет после Аристотеля пришел профессор Пи-

е

 

занского университета Галилео Галилей.

 

У вас, наверное, возникло чувство неудовлетворенностив

. То, что

тело остается в покое, если нет действияадругихстел, вполне понятно. Но как же тело может само по себе двиг ться, если в повседневной жизни мы видим, что тело движется только тогда, когда на него

действует другое тело? Санки (рис. 33) надо тянуть за веревку, лодка

плывет под действием весел (рис.я34). А нужны были бы веревка, весла, если бы не было сопротивления движению? Если бы вода не

шел к очень важным выв дам о нашем реальном мире, изменившим взгляд на паичину движения.

оказывала сопротивле ия движе ию, лодка после толчка двигалась

 

 

 

а

бы бесконечно долго с постоя ой скоростью.

Гений Галилея в том, что он смог вообразить идеализированный

 

 

н

мир (в наших примерах — мир без трения). В результате он при-

 

д

 

о

 

 

р

 

 

 

Итак, если тело находится в состоянии покоя или в состоянии движенияН, то оно стремится сохранять это состояние (не изменять скорость), пока на него не подействуют другие тела.

Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения (сохранять свою скорость неизменной) при отсутствии действия на него других тел называется инерцией.

Ошибка Аристотеля в том, что он верил в инерцию покоя, но не понимал, что телам столь же свойственна инерция движения.

29

Правообладатель Народная асвета

 

С инерцией нам приходится встречаться

 

постоянно.

 

 

 

При резком торможении автобуса пас-

 

сажиры наклоняются вперед, так как про-

 

должают двигаться по инерции. При резком

 

разгоне автобуса они отклоняются назад.

 

Почему? А может ли ав омобиль остано-

 

виться мгновенно? Нет! Как бы ни были

 

 

 

а

 

сильнытормоза, ин рцияпр пя с вуетмгно-

 

венному торможению. Им нно из-за инер-

 

 

т

 

ции тормозной путь а томобиля тем боль-

Рис. 35

е

 

ше, чем больше коро ть его движения. Мы

 

уверены, что, помня об инерции, вы не бу-

 

в

 

 

дете перебегать улицу перед движущим я тран портом и научите не

делать этого своих младших братьев и сестерс. А сколько неприятнос-

тей случается из-за инерции, пока мыаучимся кататься на коньках! Инерция может приносить человеку не только неприятности,

двигателях (рис. 35) используетсяяинерция движения воды, пара,

но и огромную пользу. В вод ных, паровых турбинах и ветряных

ветра. Инерция играет полезную роль при применении удара:

от выколачивания пыли

а

о асадки молотка на рукоятку. Благо-

 

 

 

 

аря инерции космонавт, вышедший в от-

 

 

н

 

д

крытый космос (рис. 36), не отстает от ко-

 

рабля.

 

 

 

о

 

 

Главные выводы

р

 

 

 

1. Если на тело не действуют другие

а

 

 

 

 

 

 

тела, то оно либо покоится, либо движет-

 

 

 

ся равномерно и прямолинейно (по инер-

 

 

 

ции).

Н

 

 

 

 

 

 

2. Изменить состояние покоя или дви-

 

 

 

жения тела можно только воздействием

на него другого тела или тел.

Рис. 36 30

Правообладатель Народная асвета

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]