【Учебник для средней школы, издание «Народное образование»】 Физика. Обязательный курс. Часть 2

📚 Краткое содержание

Этот учебник издан издательством «Народное образование», серия по физике для старшей школы, вторая часть. В нем рассматриваются четыре основных модуля: движение тел в плоскости, круговое движение, закон всемирного тяготения и космические полеты, а также закон сохранения механической энергии. Целью является формирование у учащихся научной картины движения, овладение ключевыми законами механики, а также понимание применения физики в астрономии и космонавтике.

Исследуйте тайны механики — от бросков с поверхности Земли до космических путешествий.

Автор: Институт разработки учебников по предметам, Издательство народного образования, Центр исследований и разработки учебников по физике

Благодарности: Утвержден экспертным комитетом Национального совета по учебникам в 2019 году, второй приз национального конкурса лучших учебников

🎯 Цели обучения

1. Уметь объяснить направление скорости при криволинейном движении и условия его возникновения.
2. Владеть векторными правилами сложения и разложения движений, уметь количественно описывать плоское движение в прямоугольной системе координат.
3. Подтвердить экспериментально, что при горизонтальном броске движение по горизонтали равномерно прямолинейное, а по вертикали — свободное падение.
4. Понимать кинематические характеристики: уметь определять и вычислять линейную скорость, угловую скорость, период и частоту вращения, знать пропорциональные соотношения между величинами, например v = \omega r.
5. Освоить динамические принципы: понимать понятие центростремительной силы, её происхождение и выражение для величины (F_n = m\omega^2r = m\frac{v^2}{r}), уметь исследовать её закономерности экспериментально.
6. Развить способность комплексного анализа: уметь анализировать силы в случае переменного кругового движения и произвольных криволинейных движений, понимать эффекты действия равнодействующей силы в нормальном (центростремительном) и касательном направлениях.
7. Освоить законы: понимать и применять три закона Кеплера для описания движения небесных тел, уверенно использовать закон всемирного тяготения при решении задач о силе и движении небесных объектов.
8. Прикладное применение: знать физический смысл трех космических скоростей, уметь рассчитывать массу небесных тел и параметры орбит спутников, понимать основные принципы искусственных спутников и пилотируемых космических полетов.
9. Физическое мировоззрение: осознать достижения классической механики Ньютона и её границы применимости, начать формировать представление о пространственно-временной относительности в теории относительности, понимать относительность времени и пространства при высоких скоростях.
10. Уметь понимать понятие работы, точно различать положительную и отрицательную работу, а также вычислять работу постоянной силы и полную работу.

🔹 Урок 1: Глава 5: Законы и применение движения тел в плоскости

Обзор: Настоящий раздел направлен на то, чтобы помочь учащимся перейти от одномерного прямолинейного движения к двумерному плоскому движению. Основная идея заключается в том, чтобы с помощью метода «сложения и разложения движений» преобразовать сложное криволинейное движение в два взаимно независимых прямолинейных движения, с акцентом на экспериментальное исследование и динамические закономерности равномерного горизонтального броска.

Результаты обучения:

• Уметь объяснять направление скорости при криволинейном движении и условия его возникновения.
• Владеть векторными правилами сложения и разложения движений, уметь количественно описывать плоское движение в прямоугольной системе координат.
• Подтвердить экспериментально, что при горизонтальном броске движение по горизонтали равномерно прямолинейное, а по вертикали — свободное падение.

🔹 Урок 2: Глава 6: Круговое движение и его динамический анализ

Обзор: Данный раздел направлен на то, чтобы помочь учащимся глубоко понять круговое движение с точки зрения как кинематики, так и динамики. С помощью таких физических величин, как линейная и угловая скорости, описываются характеристики равномерного кругового движения, проводится глубокий анализ центростремительной силы и центростремительного ускорения, а также расширяется область применения этих понятий на анализ произвольных криволинейных движений.

Результаты обучения:

• Понимать кинематические характеристики: уметь определять и вычислять линейную скорость, угловую скорость, период и частоту вращения, знать пропорциональные соотношения между величинами, например v = \omega r.
• Освоить динамические принципы: понимать понятие центростремительной силы, её происхождение и выражение для величины, уметь исследовать её закономерности экспериментально.
• Развить способность комплексного анализа: уметь анализировать силы в случае переменного кругового движения и произвольных криволинейных движений, понимать эффекты действия равнодействующей силы в нормальном и касательном направлениях.

🔹 Урок 3: Глава 7: Закон всемирного тяготения и космические полёты

Обзор: Этот раздел создает мост между земной механикой и астрофизикой, охватывая от законов Кеплера до создания закона всемирного тяготения Ньютона. Рассматриваются практические применения этой теории — расчет масс небесных тел, определение параметров орбит спутников, а также современные космические полеты, а также вводится понятие относительности пространства и времени.

Результаты обучения:

• Освоить законы: понимать и применять три закона Кеплера для описания движения небесных тел, уверенно использовать закон всемирного тяготения при решении задач о силе и движении небесных объектов.
• Прикладное применение: знать физический смысл трех космических скоростей, уметь рассчитывать массу небесных тел и параметры орбит спутников, понимать основные принципы пилотируемых космических полетов.
• Физическое мировоззрение: осознать достижения классической механики Ньютона и её границы применимости, начать формировать представление о пространственно-временной относительности в теории относительности, понимать относительность времени и пространства.

🔹 Урок 4: Глава 8: Закон сохранения механической энергии и его проверка

Обзор: Настоящий раздел направлен на то, чтобы помочь учащимся понять связь между работой и энергией, на основе изучения «работы и мощности» заложить основу для понимания преобразования энергии. Основное содержание сосредоточено вокруг закона изменения кинетической энергии и закона сохранения механической энергии, с использованием теоретического вывода и экспериментальной проверки, чтобы научиться рассматривать динамические задачи с энергетической точки зрения.

Результаты обучения:

• Уметь понимать понятие работы, точно различать положительную и отрицательную работу, а также вычислять работу постоянной силы и полную работу.
• Освоить содержание и условия применимости закона изменения кинетической энергии и закона сохранения механической энергии, уметь использовать идею сохранения энергии для решения сложных физических процессов.
• Научиться проверять закон сохранения механической энергии экспериментально, уметь обрабатывать экспериментальные данные и анализировать погрешности.