Как только учащиеся освоили простые векторы ускорения и скорости (в которых они движутся в одном направлении), бросьте им вызов в ситуациях, когда векторы не совпадают. Студенты часто находят эту концепцию сложной, но это не обязательно. В этом упражнении учащиеся будут создавать векторные диаграммы, иллюстрирующие ускорение и скорость в различных ситуациях. Предлагаемые ниже сценарии приведены в инструкциях к заданию, но вы можете представить студентам несколько дополнительных сценариев для иллюстрации, например, автомобиль, едущий за углом, или пушечное ядро, выпущенное из пушки.
Космический корабль движется по круговой траектории вокруг Земли. Его вектор скорости постоянно меняется, даже если его скорость постоянна. Стрелка вектора ускорения указывает на центр Земли, так же как и сила гравитации.
Стрелка скорости меняется, когда машина замедляется. Направление стрелки остается постоянным, в направлении движения автомобиля. Размер стрелки скорости уменьшается по мере замедления автомобиля. Стрелка ускорения действует в направлении, противоположном стрелке скорости. Это известно как отрицательное ускорение или замедление.
Вектор скорости указывает направление движения и изменяется по мере движения шара. Стрелка вектора ускорения остается постоянной, поскольку мяч находится в воздухе. Стрелка указывает прямо вниз к Земле.
(Эти инструкции полностью настраиваемы. После нажатия «Копировать действие» обновите инструкции на вкладке «Редактировать» задания.)
Создавайте векторные диаграммы ускорения и скорости для разных ситуаций.
Заведите студентов показывая движение из реальной жизни с помощью простых материалов, таких как игрушечные машины, мячи или шарики. Видеть векторы в действии помогает студентам связать диаграммы с физическим движением.
Выберите плоскую поверхность и отметьте начальные и конечные точки с помощью ленты. Определённые границы помогают структурировать и сосредоточить деятельность.
Прикрепите стрелки (из цветной бумаги или стикеров) к движущемуся объекту для обозначения скорости и разместите отдельную стрелку для ускорения. Цветовое кодирование помогает быстро различать два вектора.
Прокатите объект по прямой, замедлите его или поверните, чтобы имитировать сценарии, такие как торможение автомобиля или бросание мяча. Пауза на промежуточных этапах позволяет обсудить, как и почему меняются стрелки.
Задавайте студентам вызов набросать то, что они видят, обозначая векторы скорости и ускорения. Активное участие укрепляет понимание и повышает уверенность.
Velocity vectors show the direction and speed of an object's motion, while acceleration vectors indicate how the velocity is changing. Acceleration can change the speed, direction, or both of the velocity.
Draw the velocity vector in the direction the car is moving, and make it shorter as the car slows. The acceleration vector points in the opposite direction, showing negative acceleration or deceleration.
Acceleration and velocity vectors are not always aligned because acceleration can change the direction of velocity, not just its speed. For example, in circular motion, velocity is tangent to the path, but acceleration points toward the center.
In orbit, the velocity vector is tangent to the path, and the acceleration vector always points toward the center of the Earth, keeping the spacecraft in circular motion even if its speed stays constant.
The best way is to use real-life scenarios (like cars, balls, or spacecraft), draw vector diagrams, and have students create visualizations. This helps students see how acceleration and velocity interact in different situations.