Сравнительный анализ методик преобразований Галилея в курсе общей физики и в курсе элементарной физики
Мы видим, что принцип относительности по своему содержанию глубоко диалектичен: наряду с утверждение относительности ряда величин и понятий он содержит и утверждение абсолютности (инвариантности) других величин. Кроме того, в принципе относительности содержится и нечто большее – утверждение абсолютности законов динамики: во всех инерциальных системах отсчета независимо от их относительной скорости все механические явления протекают по одним и тем же законам.
В этом именно и заключается равноправие этих систем отсчета. В то же время явления будут выглядеть в разных системах отсчета по – разному, так как в них неодинаковы начальные условия: траектория капель воды, падающих в движущемся равномерно и прямолинейно поезде, будет по отношению к поезду отвесной прямой, а по отношению к полотну дороги параболой. [7]
При изучении кинематики, пока речь идет лишь об описании движения, мы не можем установить никакого принципиального различия между разными системами отсчета: все они равноправны. Только в динамике при изучении законов движения обнаруживается принципиальное различие между некоторыми системами отсчета и преимущества одного класса систем по сравнению с другим. Однако уже при изучении кинематики идея относительности механического движения должна быть развита со всей доступной в этом разделе полнотой.
При изучении кинематики у учащихся должны быть сформированы знания об относительности механического движения: 1) относительность механического движения и покоя, относительность траектории; 2) понятие системы отсчета (тело отсчета, система координат, связанная с телом отсчета, начало отсчета координаты и времени, масштаб расстояний, часы – эталон времени); 3) относительность перемещения, координаты, скорости, преобразование (сложение) перемещений и скоростей; 4) инвариантность ускорений для систем отсчета, которые движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно.
В ходе раскрытия этих положений необходимо широко использовать демонстрации (на относительность движения и покоя, траектории и т. д.), киноматериалы (кинокольцовку «Относительность механического движения», видеофильм «Системы отсчета») и рассмотреть задания типа: 1) определить координаты материальной точки в различных системах отсчета; 2) определить основные кинематические характеристики в различных системах отсчета.
Покажем на примере, как следует оформлять решение задачи в этом случае.
Задача. Мимо пункта В одновременно проезжают мотоциклист и велосипедист со скоростями относительно Земли, соответственно равными 20 и 5 м/с. Рассчитайте скорости пункта В, велосипедиста и мотоциклиста в системах отсчета, связанных с Землей (СО «Земля»), с мотоциклистом (СО «мотоциклист»), велосипедистом (СО «велосипедист»), используя классический закон сложения скоростей. Результаты решения занесите в таблицу (табл.1).
| Объект | Проекция скорости на ось ОХ', м/с | ||
| в СО «Земля» | в СО «мотоциклист» | в СО «велосипедист» | |
|
Пункт В | 0 | -20 | -5 |
|
Велосипедист | 5 | -15 | 0 |
|
Мотоциклист | 20 | 0 | 15 |
Покажем, как были получены эти результаты, проведя решение задачи.
Решение. Для решения задачи используем классический закон преобразования (сложения) скоростей: скорость тела в неподвижной системе отсчета равна сумме скорости тела в подвижной системе отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета: 
. Движение происходит вдоль оси ОХ и соответственно закон преобразования (сложения) скоростей записывается через проекции скоростей на ось ОХ: 
.
- В системе отсчета, связанной с Землей, скорости заданы в условии задачи и их проекции на ось ОХ соответственно равны:
; 
м/с; 
м/с. - В системе отсчета, связанной с мотоциклистом:
; 
м/с = - 20 м/с;
; м/с – 20 м/с = - 15 м/с;
; м/с – 20 м/с = 0.
- В системе отсчета, связанной с велосипедистом:
; - 5 м/с = - 5 м/с;
; м/с – 5 м/с = 15 м/с.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7