При помощи данного урока вы сможете самостоятельно изучить тему «Прямолинейное и криволинейное движение. Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью». Вначале мы охарактеризуем прямолинейное и криволинейное движение, рассмотрев, как при этих видах движения связаны вектор скорости и приложенная к телу сила. Далее рассмотрим частный случай, когда происходит движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью.
На предыдущем уроке мы рассмотрели вопросы, связанные с законом всемирного тяготения. Тема сегодняшнего урока тесно связана с этим законом, мы обратимся к равномерному движению тела по окружности.
Ранее мы говорили, что движение - это изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Движение и направление движения характеризуются в том числе и скоростью. Изменение скорости и сам вид движения связаны с действием силы. Если на тело действует сила, то тело изменяет свою скорость.
Если сила направлена параллельно движению тела, то такое движение будет прямолинейным (рис. 1).
Рис. 1. Прямолинейное движение
Криволинейным будет такое движение, когда скорость тела и сила, приложенная к этому телу, направлены друг относительно друга под некоторым углом (рис. 2). В этом случае скорость будет изменять свое направление.
Рис. 2. Криволинейное движение
Итак, при прямолинейном движении вектор скорости направлен в ту же сторону, что и сила, приложенная к телу. А криволинейным движением является такое движение, когда вектор скорости и сила, приложенная к телу, расположены под некоторым углом друг к другу.
Рассмотрим частный случай криволинейного движения, когда тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. Когда тело движется по окружности с постоянной скоростью, то меняется только направление скорости. По модулю она остается постоянной, а направление скорости изменяется. Такое изменение скорости приводит к наличию у тела ускорения, которое называется центростремительным .
Рис. 6. Движение по криволинейной траектории
Если траектория движения тела является кривой, то ее можно представить как совокупность движений по дугам окружностей, как это изображено на рис. 6.
На рис. 7 показано, как изменяется направление вектора скорости. Скорость при таком движении направлена по касательной к окружности, по дуге которой движется тело. Таким образом, ее направление непрерывно меняется. Даже если скорость по модулю остается величиной постоянной, изменение скорости приводит к появлению ускорения:
В данном случае ускорение будет направлено к центру окружности. Поэтому оно называется центростремительным.
Почему центростремительное ускорение направлено к центру?
Вспомним, что если тело движется по криволинейной траектории, то его скорость направлена по касательной. Скорость является векторной величиной. У вектора есть численное значение и направление. Скорость по мере движения тела непрерывно меняет свое направление. То есть разность скоростей в различные моменты времени не будет равна нулю (), в отличие от прямолинейного равномерного движения.
Итак, у нас есть изменение скорости за какой-то промежуток времени . Отношение к - это ускорение. Мы приходим к выводу, что, даже если скорость не меняется по модулю, у тела, совершающего равномерное движение по окружности, есть ускорение.
Куда же направлено данное ускорение? Рассмотрим рис. 3. Некоторое тело движется криволинейно (по дуге). Скорость тела в точках 1 и 2 направлена по касательной. Тело движется равномерно, то есть модули скоростей равны: , но направления скоростей не совпадают.
Рис. 3. Движение тела по окружности
Вычтем из скорость и получим вектор . Для этого необходимо соединить начала обоих векторов. Параллельно перенесем вектор в начало вектора . Достраиваем до треугольника. Третья сторона треугольника будет вектором разности скоростей (рис. 4).
Рис. 4. Вектор разности скоростей
Вектор направлен в сторону окружности.
Рассмотрим треугольник, образованный векторами скоростей и вектором разности (рис. 5).
Рис. 5. Треугольник, образованный векторами скоростей
Данный треугольник является равнобедренным (модули скоростей равны). Значит, углы при основании равны. Запишем равенство для суммы углов треугольника:
Выясним, куда направлено ускорение в данной точке траектории. Для этого начнем приближать точку 2 к точке 1. При таком неограниченном прилежании угол будет стремиться к 0, а угол - к . Угол между вектором изменения скорости и вектором самой скорости составляет . Скорость направлена по касательной, а вектор изменения скорости направлен к центру окружности. Значит, ускорение тоже направлено к центру окружности . Именно поэтому данное ускорение носит название центростремительное .
Как найти центростремительное ускорение?
Рассмотрим траекторию, по которой движется тело. В данном случае это дуга окружности (рис. 8).
Рис. 8. Движение тела по окружности
На рисунке представлены два треугольника: треугольник, образованный скоростями, и треугольник, образованный радиусами и вектором перемещения. Если точки 1 и 2 очень близки, то вектор перемещения будет совпадать с вектором пути. Оба треугольника являются равнобедренными с одинаковыми углами при вершине. Таким образом, треугольники подобны. Это значит, что соответствующие стороны треугольников относятся одинаково:
Перемещение равно произведению скорости на время: . Подставив данную формулу, можно получить следующее выражение для центростремительного ускорения:
Угловая скорость обозначается греческой буквой омега (ω), она говорит о том, на какой угол поворачивается тело за единицу времени (рис. 9). Это величина дуги в градусной мере, пройденной телом за некоторое время.
Рис. 9. Угловая скорость
Обратим внимание, что если твердое тело вращается, то угловая скорость для любых точек на этом теле будет величиной постоянной. Ближе точка располагается к центру вращения или дальше - это не важно, т. е. от радиуса не зависит.
Единицей измерения в этом случае будет либо градус в секунду (), либо радиан в секунду (). Часто слово «радиан» не пишут, а пишут просто . Для примера найдем, чему равна угловая скорость Земли. Земля делает полный поворот на за ч, и в этом случае можно говорить о том, что угловая скорость равна:
Также обратите внимание на взаимосвязь угловой и линейной скоростей:
Линейная скорость прямо пропорциональна радиусу. Чем больше радиус, тем больше линейная скорость. Тем самым, удаляясь от центра вращения, мы увеличиваем свою линейную скорость.
Необходимо отметить, что движение по окружности с постоянной скоростью - это частный случай движения. Однако движение по окружности может быть и неравномерным. Скорость может изменяться не только по направлению и оставаться одинаковой по модулю, но и меняться по своему значению, т. е., кроме изменения направления, существует еще изменение модуля скорости. В этом случае мы говорим о так называемом ускоренном движении по окружности.
Что такое радиан?
Существует две единицы измерения углов: градусы и радианы. В физике, как правило, радианная мера угла является основной.
Построим центральный угол , который опирается на дугу длиной .
Урок в 9 классе.
Тема: Прямолинейное и криволинейное движение. Движение по
окружности с постоянной по модулю скоростью .
Цели урока: 1. Дать школьникам представление о криволинейном
движении, периоде, частоте; представление о направлении и
значении скорости и ускорения при движении по
окружности.
2. Продолжить формирование умения применять
теоретические знания для решения практических задач;
способствовать развитию умения сравнивать,
анализировать.
3. Прививать ученикам интерес к науке, к предмету физики.
Оборудование: Для учителя – слайды «Криволинейное и прямолинейное
движение», «Движение по окружности», штатив с шариком
на нити, штатив с закрепленным желобом, магнит,
кроссворд.
Для учащихся – штатив с закрепленным на нити шариком,
часы с секундной стрелкой, листы с тестовыми заданиями,
карточки.
Оформление доски : на доске записана тема урока, зарисована сетка кроссворда, записаны задачи для самостоятельного решения, учеником приготовлен рисунок для ответа, записано домашнее задание.
План урока.
| II. Актуализация полученных знаний. | |
| III. Объяснение нового материала. | |
| IV. Закрепление материала. | |
| V. Контроль знаний. | |
| VI. Домашнее задание. | |
| VII. Подведение итогов урока. |
1 .Организационный момент.
УЧИТЕЛЬ : Здравствуйте! Я рада приветствовать вас на уроке физики.
Великий французский физик Паскаль говорил: «… наши знания никогда не могут иметь конца именно потому, что предмет познания бесконечен».
Сегодня на уроке мы попытаемся чуть-чуть продвинуться в нашем познании окружающего мира.
Давайте вспомним, что мы уже изучили в 9 классе.
УЧЕНИК : Мы изучали прямолинейное равномерное и прямолинейное равноускоренное движение.
УЧИТЕЛЬ: А только ли прямолинейное движение встречается в окружающем нас мире?
УЧЕНИК : Нет. Прямолинейное движение встречается редко. Чаще тела движутся не по прямой, а по кривой линии.
УЧИТЕЛЬ : Значит, какая перед нами стоит задача, что мы сегодня должны сделать на уроке?
УЧЕНИК : Мы изучим криволинейное движение.
УЧИТЕЛЬ : А что значит «изучить движение»?
УЧЕНИК : Изучить движение – это значит ввести какие-то его характеристики.
УЧИТЕЛЬ : Правильно! То есть сегодня на уроке мы с вами рассмотрим особенности криволинейного движения, введем новые характеристики движения и, как пример криволинейного движения, рассмотрим движение по окружности.
2. . Актуализация полученных знаний.
УЧИТЕЛЬ : Но прежде, чем перейти к новой теме, вспомним, что мы знаем о движении, об основных физических величинах, понятиях. Проведем физическую разминку и разгадаем кроссворд (Сетка кроссворда нарисована на листе ватмана. Ученик вписывает в сетку кроссворда правильный ответ, учащимся задаются дополнительные вопросы. Вид работы – общеклассная, индивидуальная).
| 1. Физическая векторная величина, |
||||||||||||||
| измеряемая в метрах. |
||||||||||||||
| (перемещение) |
||||||||||||||
| 1а. Что называется перемещением? |
||||||||||||||
| 1б. Какие единицы перемещения |
||||||||||||||
| Вы знаете? |
||||||||||||||
| 2. Единица измерения угла. |
||||||||||||||
| 2а. Каким прибором измеряют углы? |
||||||||||||||
3. Физическая величина, единицами измерения которой служат век, год.
3а. Назовите единицу времени в СИ.
3б. С помощью каких приборов измеряют время?
4. Физическая величина, показывающая быстроту измерения скорости.
(ускорение)
4а. Что называется ускорением?
4б. В каких единицах измеряется ускорение?
5. Длина траектории.
5а. Представьте, что вы пробежали по стадиону один круг. Что больше – путь или перемещение?
5б. В каком случае путь равен перемещению?
6. Физическая векторная величина, характеризующая быстроту движения.
(скорость)
6а. Какие единицы скорости вы знаете?
6б. Какой прибор измеряет скорость?
7. Одна из основных единиц измерения в физике.
7а. назовите основные единицы СИ.
7б. Какие физические величины им соответствуют?
8. Изменение положения тела в пространстве с течением времени.
(движение)
8а. Назовите виды движения в зависимости от ускорения.
8б. Какое движение называется равномерным? Равноускоренным?
Пока класс работает с кроссвордом, 5 учащихся (сильных) выполняют задание на месте по карточкам.
3. Объяснение нового материала.
УЧИТЕЛЬ : Мы разгадали кроссворд. По вертикали в нем выделено слово, которое будет ключевым в изучении новой темы «Криволинейное движение». Что это за слово?
УЧЕНИК : Траектория.
УЧИТЕЛЬ : Вспомним, что такое траектория?
УЧЕНИК : Траектория – это линия, вдоль которой движется тело.
УЧИТЕЛЬ : Различаются ли движения по виду траектории? Рассмотрим примеры движения.
Демонстрация: 1) падения пластилинового шарика вертикально вниз; 2) скатывания шарика по желобу; 3) вращения шарика на нити; 4) скатывания шарика по желобу рядом с магнитом.
УЧИТЕЛЬ : Как можно классифицировать наблюдаемые движения?
УЧЕНИК : падение и скатывание шарика – это прямолинейное движение, а вращение и скатывание рядом с магнитом – это криволинейное движение.
УЧИТЕЛЬ : Вспомните определение прямолинейного движения и по аналогии попытайтесь дать определение движения криволинейного. Запишите его в тетрадь (Записывают самостоятельно, потом зачитывают).
УЧЕНИК : Криволинейное движение – это движение, траектория которого кривая линия.
УЧИТЕЛЬ : Приведите примеры прямолинейного и криволинейного движения.
УЧАЩИЕСЯ : (предполагаемые ответы) прямолинейное: падение карандаша с парты, движение трамвая без поворота; криволинейное: движение планет, поворот автомобиля
УЧИТЕЛЬ : А теперь введем характеристики криволинейного движения, подумав какими величинами его описать. Рассмотрите две траектории криволинейного движения. Подумайте, как описать первый вид движения?
УЧЕНИК: В первом случае траекторию можно разбить на прямолинейные участки, как описывать прямолинейное движение мы знаем.
УЧИТЕЛЬ : Правильно! А во втором случае какие будут предложения? Как описать второй вид движения?
УЧЕНИК: Траекторию можно разбить на дуги окружностей.
УЧИТЕЛЬ: В тетради при помощи циркулей сделайте это (учащиеся самостоятельно выполняют построение). То есть криволинейное движение можно представить как движение по окружности. Рассмотрим движение тела по окружности. Это самый простой и самый распространенный вид криволинейного движения.
Демонстрация слайда движения по окружности.
УЧИТЕЛЬ: Приведите еще примеры движения тел по окружности.
УЧЕНИК : Движение планет, стрелки часов.
УЧИТЕЛЬ : Молодцы! Чтобы охарактеризовать движение, нужно ввести какие-то величины. Подумайте в чем особенность движения по окружности?
УЧЕНИК : Это движение повторяется.
УЧИТЕЛЬ : Запишем характеристики движения по окружности.
Первая характеристика:
Период Т- время одного полного оборота.
УЧИТЕЛЬ : В чем измеряется?
УЧЕНИК : Так как это время, то измеряется в секундах.
УЧИТЕЛЬ : Если за время t тело совершает N оборотов, как найти период?
УЧЕНИК : Нужно общее время разделить на число оборотов.
УЧИТЕЛЬ : Правильно! Запишем формулу:
T = 
УЧИТЕЛЬ : А теперь заслушаем сообщение о периоде (сообщение приготовлено учеником заранее).
Сообщение 1. Период – это величина, которая достаточно часто встречается в природе, науке и технике. Так, мы знаем, что Земля вращается вокруг своей оси и средний период этого вращения равен 24 ч; полный оборот Земли вокруг Солнца происходит примерно за 365,26 сут.; рабочие колеса гидротурбин делают один полный оборот за 1 с, а винт среднего или легкого вертолета имеет период вращения от 0, 15 до 0,3с; период же кровообращения у человека равен примерно 21- 22 с.
УЧИТЕЛЬ : приведите еще примеры периодов вращения известных вам тел (запишите в тетради 1-2 примера самостоятельно).
Итак, период вращения Земли и Луны, чему они равны?
УЧЕНИК : Период вращения
Земли 365 с, а Луны 30 с.
УЧИТЕЛЬ : Кто быстрее вращается?
УЧЕНИК : Быстрее вращается Луна.
УЧИТЕЛЬ : Значит какая вторая характеристика движения?
УЧЕНИК : Быстрота вращения.
УЧИТЕЛЬ : Правильно! Или частота. Частота () – число оборотов за единицу времени.
Единица измерения: = с -1 .
Если за время t тело совершает N оборотов, то частота вращения = 
.
Посмотрите внимательно на формулы для периода и частоты, которые мы записали, какой вывод можно сделать о соотношении величин периода и частоты?
УЧЕНИК : Период и частота – взаимно обратные величины, период обратно пропорционален частоте, а частота обратно пропорциональна периоду.
УЧИТЕЛЬ : Запишите самостоятельно эту зависимость себе в тетрадь.
Что за величина частота, чем она интересна? Заслушаем сообщение (заранее приготовлено учеником).
Сообщение 2. Для измерения частоты существуют специальные приборы – так называемые круги для измерения частоты, действие которых основано на оптической иллюзии. На каждом таком круге нанесены черные полоски и указано значение частоты. При вращении черные полоски образуют круг определенной толщины при соответствующей ему частоте. Для измерения частоты используются и тахометры. Вот некоторые сведения о частоте вращения технических устройств: коленчатые валы двигателей тракторов имеют частоту вращения от 60 до 100 1/с, ротор газовый турбины вращается с частотой от 200 до 300 1/с; пуля, вылетающая из автомата Калашникова, вращается с частотой 3000 1/с.
УЧИТЕЛЬ : Чем мы еще характеризуем любое движение?
УЧЕНИК : Любое движение характеризуется скоростью.
УЧИТЕЛЬ : Подумаем, как направлена скорость при движении по окружности? Вспомним: буксует автомобиль, куда вылетает грязь из-под колес? Представили?
А теперь откройте учебник стр. 69 рисунок 38 (самостоятельная работа с учебником). Какой можно сделать вывод из этих примеров?
УЧЕНИК : Скорость при движении по окружности направлена по касательной.
УЧЕТЕЛЬ : Запишите это в тетради и зарисуйте направление скорости при движении по окружности
Теперь посмотрите на рисунок. Что можно сказать о направлении скорости? Изменяется ли оно?
УЧЕНИК : Да направление скорости изменяется.
УЧИТЕЛЬ : Можно ли сказать, что скорость изменяется?
УЧЕНИК : Да. Скорость изменяется.
УЧИТЕЛЬ : А почему мы это утверждаем? Вспомните какая величина скорость? Векторная или скалярная?
УЧЕНИК : Скорость- величина векторная, т. е. для нее важно как значение, так и направление. И если изменяется направление, значит изменяется сама скорость.
УЧИТЕЛЬ : А значит движение по окружности - это какое движение: равномерное или равноускоренное?
УЧЕНИК : Это движение с ускорением.
УЧИТЕЛЬ : Этот вывод запишите себе в тетради (самостоятельно).
Значит, какая четвертая характеристика криволинейного движения?
УЧЕНИК : Это ускорение.
УЧИТЕЛЬ : Выясним, чему равно и куда направлено ускорение при движении по окружности.
Определим, как направлено ускорение тела, если оно движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. Для этого обратимся к рисунку. На нем изображено тело (материальная точка), движущееся по окружности радиуса r. За очень малый промежуток времени t это тело переходит из точки А в точку В, которая расположена очень близко к точке А. В этом случае разницей в длине дуги АВ и хорды 
можно пренебречь и считать, что тело движется по хорде. Но направления скоростей v 0 и v, которые имело тело соответственно в точках А и В, все-таки различны. Ускорение движения тела определяется по формуле:
.
Вектор ускорения сонаправлен с вектором, равным геометрической разности скоростей (v – v 0). Чтобы найти этот вектор, перенесем вектор 
параллельно самому себе в точку А и соединим концы векторов скоростей отрезком прямой, направленным от 
к . Это и будет вектор (v – v 0). Мы видим, что он направлен внутрь окружности.
При стремлении к нулю промежутка времени t отрезок АВ стягивается в точку. Вектор ускорения при этом направлен к центру окружности. Поэтому ускорение, с которым тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, называется центростремительным. Центростремительное ускорение в любой точке направлено по радиусу окружности к ее центру.
УЧИТЕЛЬ : Запишите себе в тетрадь куда направлено ускорение при движении по окружности. Хорошо.
Рассматривая подобие треугольников, получим
Вывод этой формулы нам подготовят к следующему уроку следующие ученики. . . (задание дается учащимся с высоким уровнем знаний).
4. Закрепление .
УЧИТЕЛЬ : Итак, что же мы сегодня узнали о криволинейном движении? Вспомните, просмотрите свои записи.
А теперь проверим хорошо ли вы усвоили сегодняшнюю тему. Вам необходимо решить экспериментальную задачу. Работаем в группах по 4 человека (на столах у учащихся штатив с шариком на нити).
ЗАДАНИЕ 1: Определите период обращения шарика.
ЗАДАНИЕ 2 (для учащихся с высоким уровнем знаний). Исследуйте от чего зависит период вращения?
Затем обсуждаем результаты, выясняем, что период вращения зависит от скорости вращения и радиуса.
УЧИТЕЛЬ : А теперь чуть-чуть отвлечемся и совместим физику и лирику.
(На экране - 2 задачи. Решают самостоятельно, затем взаимопроверка).
1 – вариант.
Задача 1. А.С. Пушкин «Руслан и Людмила»
У лукоморья дуб зеленый,
Златая цепь на дубе том;
И днем и ночью кот ученый
Все ходит по цепи кругом. . .
Как называется такое движение кота? Определите частоту его движения, если за 1 мин он делает 6 «кругов» (оборотов). Чему равен период?
ОТВЕТЫ: = 0,1 с -1 , Т = 10 с.
2 – вариант.
Задача 2. А.М. Горький «Макар Чудра»
А они оба (Лойко Зобар и Рада. – А.С.) кружились во тьме ночи плавно и безмолвно, и никак не мог красавец Лойко поравняться с гордой Радой.
Определите период обращения героя, если его частота обращения равна 2 с -1 .
ОТВЕТ: Т = 0,5 с.
(краткое обсуждение задач).
УЧИТЕЛЬ: Настало время проверить, как вы усвоили новый материал. Итак, перед вами на столе тесты. Тесты разноуровневые: начальный, средний, достаточный уровни. На листочках пишите свою фамилию и начинайте работать. На выполнение теста 5 минут.
После выполнения теста открываются правильные ответы. Ребята оценивают себя (самоконтроль).
Критерии оценки:
Достаточный уровень: «5» - 5
Средний уровень: «4» - 4-5
Начальный уровень: «3» - 4-5
(Учащиеся сдают листочки с оценками).
5. Домашнее задание.
Записывают в дневник: § 18, 19 (ответ по обобщенному плану)
«5» - Упр 17(3) устно, упр 18(4) письменно.
«4» - Упр 17(2) устно, упр 18(1) письменно.
6. Подведение итогов урока.
УЧИТЕЛЬ : Итак, что же мы сегодня изучили, что узнали нового?
Ввели понятие криволинейного движения.
Ввели его характеристики: период, частоту, скорость, ускорение.
Вспоминаем, что такое период, частота; куда направлена скорость при движении по окружности; куда направлено и чему равно ускорение.
УЧИТЕЛЬ : Молодцы! Ну а кого же можно поощрить оценкой?
Учащиеся оценивают работу одноклассников (взаимооценка).
Оценивается:
Работа с кроссвордом(отдельные ученики).
Ответы учащихся с мест во время объяснения.
Ответы учащихся, подготовивших сообщение.
Ответ ученика, объяснявшего новую тему.
Кроме того, все ученики получили оценки за выполнение теста и 5 учеников получат оценки за работу по карточкам.
УЧИТЕЛЬ : Спасибо за урок. До свидания.
ЗАДАЧИ НА КАРТОЧКАХ
Охарактеризуйте движение тела, график проекции скорости которого изображен на рисунке.
Уравнение движения тела s = 2t + t 2 . Опишите это движение (укажите значения характеризующих его величин), постройте график s x (t).
Зависимость от времени координаты точки, движущейся вдоль оси х, имеет вид: х = 2 - 10t + 3t 2 . Опишите характер движения. Каковы начальная скорость и ускорение? Запишите уравнение для проекции скорости.
Со станции вышел товарный поезд, идущий со скоростью 36 км/ч. Через 0,5 ч в том же направлении отправился скорый поезд, скорость которого 72 км/ч. Через какое время после выхода товарного поезда его нагонит скорый поезд?
Уклон длиной 100 м лыжник прошел за 20 с, двигаясь с ускорением 0,3 м/с 2 . Какова скорость лыжника в начале и конце уклона?
Ответы к тестам
Начальный уровень
В-1. В-2.
Средний уровень
В-1. В-2.
Достаточный уровень
Тема: Криволинейное движение. Равномерное движение материальной точки по окружности.
Цели урока:формирование у учащихся представления о криволинейном движении, частоте, угловом перемещении, периоде. Познакомить с формулами для нахождения этих величин и единицами измерения.
Задачи:
Образовательная
:
дать учащимся представление о криволинейном движении его траектории, величинах его характеризующих, единицах измерения этих величин и формулах для вычисления.
Развивающая
:
продолжать формирование умений применять теоретические знания для решения практических задач, развивать интерес к предмету и логическое мышление.
Воспитательная
:
продолжать развивать кругозор учащихся; умение вести записи в тетрадях, наблюдать, замечать закономерности явлений, аргументировать свои выводы.
Тип урока : комбинированный
Методы : наглядный, словесный, элементы критического мышления, демонстрационный эксперимент.
Оборудование: наклонный жёлоб, шарик, шарик на нити, игрушечный автомобиль, юла, модель часов со стрелками, мультимедийный проектор, презентация.
ХОД УРОКА
Психологический настрой.Физминутка.
Проверка домашнего задания.
Фронтальный опрос стр 24-25 Вопросы для самоконтроля.
Проверка решения дом. задач Упр 5(2,3)
3.Вызов.
– Какие виды движения вы знаете?
Чем отличается движение тела друг от друга?
– Чем отличаются прямолинейные и криволинейные движения?
– В какой системе отсчёта можно говорить об этих видах движения?
– Сравните траекторию и путь для прямолинейного и криволинейного движений.
2. Объяснение нового материала в сочетании с демонстрационным экспериментом и беседой.
Учитель.Демонстрация: падение шарика по вертикали, его скатывание по желобу, вращение шарика на нити, перемещение игрушечного автомобиля по столу, падение теннисного мячика брошенного под углом к горизонту.
Учитель. Чем отличаются траектории движения предложенных тел? (Ответы учащихся)
Попробуйте сами дать определения
криволинейного и прямолинейного движений. (Запись в
тетрадях):
– прямолинейное движение – движение по прямой траектории, причём направление векторов силы и скорости совпадают;
– криволинейное движение – движение по непрямой траектории.
Рассмотреть два примера криволинейного движения: по ломаной линии и по кривой
Учитель.Чем отличаются эти траектории?
Ученик. В первом случае траекторию можно разбить на прямолинейные участки и рассмотреть каждый участок отдельно. Во втором случае можно разбить кривую на дуги окружностей и прямолинейные участки. Таким образом, это движение можно рассматривать как последовательность движений, происходящих по дугам окружностей различного радиуса
Учитель. Приведите примеры прямолинейного и криволинейного движения, с которыми вы встречались в жизни.
Учитель. Движение по окружности часто характеризуют не скоростью движения, а промежутком времени, за который тело совершает один полный оборот. Эта величина называется периодом обращения и обозначается буквой Т. (Записать определение периода).
Сообщение ученика. Период – это величина, которая достаточно часто встречается в природе и технике . Так, мы знаем. Что Земля вращается вокруг своей оси и средний период вращения равен 24 часам. Полный оборот Земли вокруг Солнца происходит примерно за 365,26 суток. Рабочие колеса гидротурбин делают один полный оборот за время, равное 1 секунде. А винт вертолета имеет период обращения от 0,15 до 0,3 секунды. Период кровообращения у человека равен примерно 21-22 секундам.
Учитель. Движение тела по окружности можно охарактеризовать еще одной величиной – числом оборотов в единицу времени. Ее называют частотой обращения: ν = 1/Т. Единицей измерения частоты: с –1 = Гц. (Записать определение, единицу и формулу )
Сообщение ученика. Коленчатые валы двигателей трактора имеют частоту вращения от 60 до 100 оборотов в секунду. Ротор газовой турбины вращается с частотой от 200 до 300 об/с. Пуля, вылетающая из автомата Калашникова, вращается с частотой 3000 об/с.
Для измерения частоты существуют приборы, так называемые круги для измерения частоты, основанные на оптических иллюзиях. На таком круге нанесены черные полоски и стоят частоты. При вращении такого круга черные полоски образуют круг при соответствующей этому кругу частоте. Также для измерения частоты используются тахометры.
Работа по составлению понятийной таблицы, используя §7
Период обращения
Т = 1/ ν
Т = t / n
промежуток времени, за который тело совершает один полный оборот
Частота обращения
с –1 = Гц.
ν = 1/Т
ν = n / t
число оборотов в единицу времени
Циклическая частота
рад/с
= 2 ν
= 2 / Т
4. Закрепления материалаУчитель.На этом уроке мы познакомились с описанием криволинейного движения, с новыми понятиями и величинами. Ответьте мне на следующие вопросы:
– Как можно описать криволинейное движение?
– Что называется угловым перемещением? В каких единицах измеряется?
– Что называется периодом и частотой? Как связаны между собой эти величины? В каких единицах измеряются? Как их можно определить?
6. Контроль и самопроверка
Учитель.Следующее задание на проверку, как вы усвоили новый материал. Тестирование.
1. Примером криволинейного движения являются...
а) падение камня;
б) поворот машины на право;
в) бег спринтера на 100 – метровке.
2. Минутная стрелка часов делает один полный оборот. Чему равен период обращения?
а) 60 с; б) 1/3600 с; в) 3600 с.
3. Колесо велосипеда делает один оборот за 4 с. Определите частоту вращения.
а) 0,25 1/с; б) 4 1/с; в) 2 1/с.
Тест 2
1. Примером криволинейного движения является…
а) движение лифта;
б) прыжок лыжника с трамплина;
в) падение шишки с нижней ветки ели в безветренную погоду.
2. Секундная стрелка часов делает один полный оборот. Чему равна её частота обращения?
а) 1/60 с; б) 60 с; в) 1 с.
3. Колесо машины делает 20 оборотов за10 с. Определите период обращения колеса?
а) 5 с; б) 10 с; в) 0,5 с.
Ответы на тест 1: б; в; а; в; в
Ответы на тест 2: б; а; в; в; б
7. Домашнее задание: § 7, составить задачи на определение периода и частоты обращения.
8. Подведение итогов. Оценивание по карточкам самоконтроля
№ п/п
Виды заданий
оценка
Решение дом.задач
Составление понятийной таблицы
тестирование
Итоговая оценка
9. Рефлексия
«Лист самооценки».
Узнал что-то новое Научился
Расстроился Я Получил радость
Удивился Ничего не понял
https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Подумай и ответь! 1. Какое движение называется равномерным? 2. Что называется скоростью равномерного движения? 3. Какое движение называется равноускоренным? 4. Что такое ускорение тела? 5. Что такое перемещение? Что такое траектория?
Тема урока: Прямолинейное и криволинейное движение. Движение тела по окружности.
Механические движения Прямолинейное Криволинейное Движение по эллипсу Движение по параболе Движение по гиперболе Движение по окружности
Цели урока: 1. Знать основные характеристики криволинейного движения и связь между ними. 2. Уметь применять полученные знания при решении экспериментальных задач.
План изучения темы Изучение нового материала Условие прямолинейного и криволинейного движения Направление скорости тела при криволинейном движении Центростремительное ускорение Период обращения Частота обращения Центростремительная сила Выполнение фронтальных экспериментальных заданий Самостоятельная работа в форме тестов Подведение итогов
По виду траектории движение бывает: Криволинейное Прямолинейное
Условия прямолинейного и криволинейного движения тел (Опыт с шариком)
стр.67 Запомнить! Работа с учебником
Движение по окружности – частный случай криволинейного движения
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Характеристики движения – линейная скорость криволинейного движения () – центростремительное ускорение () – период обращения () – частота обращения ()
Запомнить. Направления движения частиц совпадает с касательной к окружности
При криволинейном движении скорость тела направлена по касательной к окружности Запомнить.
При криволинейном движении ускорение направлено к центру окружности Запомнить.
Почему ускорение направлено к центру окружности?
Определение скорости - скорость - период обращения r - радиус окружности
При движении тела по окружности модуль вектора скорости может меняться или оставаться постоянным, но направление вектора скорости обязательно меняется. Поэтому вектор скорости является величиной переменной. Значит движение по окружности всегда происходит с ускорением. Запомнить!
Предварительный просмотр:
Тема: Прямолинейное и криволинейное движение. Движение тела по окружности.
Цели: Изучить особенности криволинейного движения и, в частности, движения по окружности.
Ввести понятие центростремительного ускорения и центростремительной силы.
Продолжить работу по формированию ключевых компетенций учащихся: умения сравнивать, анализировать, делать выводы из наблюдений, обобщать опытные данные на основе имеющихся знаний о движении тела формировать умения использовать основные понятия, формулы и физические законы движения тела при движении на окружности.
Воспитывать самостоятельность, учить детей сотрудничеству, воспитывать уважение к мнению других, пробуждать любознательность и наблюдательность.
Оборудование урока: компьютер, мультемедийный проектор, экран, шарик на резинке, шарик на нити, линейка, метроном, юла.
Оформление: «Мы истинно свободны, когда сохранили способность рассуждать самостоятельно». Цецерон.
Вид урока: урок изучения нового материала.
Ход урока:
Организационный момент:
Постановка проблемы: Какие виды движений мы изучили?
(Ответ: Прямолинейное равномерное, прямолинейное равноускоренное.)
План урока:
- Актуализация опорных знаний (физическая разминка) (5 мин)
- Какое движение называется равномерным?
- Что называется скоростью равномерного движения?
- Какое движение называется равноускоренным?
- Что такое ускорение тела?
- Что такое перемещение? Что такое траектория?
- Основная часть. Изучение нового материала. (11 мин)
- Постановка проблемы:
Задание учащимся: Рассмотрим вращение юлы, вращение шарика на нити (демонстрация опыта). Как можно охарактеризовать их движения? Что общего в их движении?
Учитель: Значит, наша задача на сегодняшнем уроке ввести понятие прямолинейного и криволинейного движения. Движения тела по окружности.
(запись темы урока в тетрадях).
- Тема урока .
Слайд № 2.
Учитель: Для постановки целей я предлагаю проанализировать схему механического движения. (виды движения, научность)
Слайд № 3.
- Какие цели к нашей теме поставим?
Слайд № 4.
- Я предлагаю изучить эту тему по следующему плану . (Выделить основное)
Вы согласны?
Слайд № 5.
- Взгляните на рисунок. Рассмотрите примеры видов траекторий, встречающихся в природе и технике.
Слайд № 6.
- Действие на тело силы в одних случаях может привести только к изменению модуля вектора скорости этого тела, а в других – к изменению направления скорости. Покажем это на опытах.
(Проведение опытов с шариком на резинке)
Слайд № 7
- Сделайте вывод от чего зависит вид траектории движения.
(Ответ)
А теперь сравним данное определение с тем, которое дается в вашем учебнике на стр. 67
Слайд № 8.
- Рассмотрим рисунок. Как можно связать криволинейное движение с движением по окружности.
(Ответ)
То есть кривую линию можно переставить в виде совокупности дуг окружностей разных диаметров.
Сделаем вывод :…
(Записать в тетрадь)
Слайд № 9.
- Рассмотрим какие физические величины характеризуют движение по окружности.
Слайд № 10.
- Рассмотрим пример движения автомобиля. Что вылетает из под колес? Как она движется? Как направлены частицы? Чем защищаются от действия этих частиц?
(Ответ)
Сделаем вывод : …(о характере движения частиц)
Слайд № 11
- Давайте рассмотрим как направлена скорость при движении тела по окружности. (Анимация с лошадкой.)
Сделаем вывод : …(как направлена скорость.)
Слайд № 12.
- Выясним, как направлено ускорение при криволинейно движении, которое появляется здесь в связи с тем, что происходит изменение скорости по направлению.
(Анимация с мотоциклистом.)
Сделаем вывод : …(как направлено ускорение)
Запишем формулу в тетрадь.
Слайд № 13.
- Рассмотрите рисунок. Сейчас мы выясним почему ускорение направлено к центру окружности.
(объяснение учителя)
Слайд № 14.
Какие выводы можно сделать о направлении скорости и ускорения?
- Существуют и другие характеристики криволинейного движения. К ним относятся период и частота обращения тела по окружности. Скорость и период связаны соотношением, которую установим математически:
(Учитель пишет на доске, учащиеся делают запись в тетрадях)
Известно , а путь , то .
Так как , то
Слайд № 15.
- Какой же общий вывод моно сделать о характере движения по окружности?
(Ответ)
Слайд № 16. ,
- По II закону Ньютона ускорение всегда сонаправлено с силой, в результате действия которой оно возникает. Это справедливо и для центростремительного ускорения.
Давайте сделаем вывод : Как же направлена сила в каждой точке траектории?
(ответ)
Такая сила называется центростремительной.
Запишем формулу в тетрадь.
(Учитель пишет на доске, учащиеся делают запись в тетрадях)
Центростремительная сила создается всеми силами природы.
Приведите примеры действия центростремительных сил по их природе:
- сила упругости (камень на веревке);
- сила тяготения (планеты вокруг солнца);
- сила трения (движение на поворотах).
Слайд № 17 .
- Для закрепления я предлагаю провести эксперимент. Для этого создадим три группы.
I группа установит зависимость скорости от радиуса окружности.
II группа измерит ускорение при движении по окружности.
III группа установит зависимость центростремительного ускорения от числа оборотов в единицу времени.
Слайд № 18.
Подведение итогов . Как зависит скорость и ускорение от радиуса окружности?
- Проведем тестирование для первичного закрепления. (7 мин)
Слайд № 19.
- Оцените свою работу на уроке. Продолжите предложения на листочках.
(Рефлексия. Отдельные ответы учащиеся озвучивают вслух.)
Слайд № 20.
- Домашнее задание: §18-19,
Упр. 18 (1, 2)
Дополнительно упр. 18 (5)
(Учитель комментирует)
Слайд № 21.
