Идея относительности в кинематике

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.

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).

Другое по теме:

Типология и структура уроков
Под уроком понимается занятие, проводимое учителем с постоянным составом учащихся одинакового уровня подготовки, объединенных в подгруппу класса или бригаду. Уроки чередуются, по твердому расписанию и включают в себя фронтальную, бригадную и индивидуальную работу школьников с применением разных мет ...

Навыки вычислений с рациональными числами
В курсе 1–4 классов в основном завершена теоретическая подготовка учащихся по изучению операций над рациональными числами, представленных как в идее обыкновенных, так и в виде десятичных дробей. Однако на этом этапе у школьника еще не сложились навыки быстрых и безошибочных действий над рациональны ...

Исторические и методические аспекты проблемы преподавания математики в России
Долгое время история математического образования не являлась специальным объектом научных исследований, и ее отдельные грани освещались либо в рамках истории развития различных учебных заведений, либо в контексте истории математики, либо на фоне материалов, посвященных персоналиям. Поэтому отрадно ...