Урок в 9 классе "Движение по окружности"

МБОУ «Чубаевская ООШ» Урмарского района ЧР

УРОК ФИЗИКИ в 9 КЛАССЕ

«Прямолинейное и криволинейное движение.

Движение тела по окружности.»

Учитель: Степанова Е.А.

Чубаево – 2013

Тема :

Прямолинейное и криволинейное движение.

Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью.

Цели урока: дать школьникам представление прямолинейном и о криволинейном движении, частоте, периоде. Познакомить с формулами для нахождения этих величин и единицами измерения.

Образовательные задачи: сформировать понятие о прямолинейном и криволинейном движении, величинах его характеризующих, единицах измерения этих величин и формулах для вычисления.

Развивающие задачи: продолжать формирование умений применять теоретические знания для решения практических задач, развивать интерес к предмету и логическое мышление.

Воспитательные задачи: продолжать развивать кругозор учащихся; умение вести записи в тетрадях, наблюдать, замечать закономерности явлений, аргументировать свои выводы.

Оборудование: Презентация .Компьютер. Мультимедийный проектор

Мяч, шарик на нити, наклонный желоб, шарик, игрушечный автомобиль, юла, модель часов со стрелками, секундомеры

Ход урока

I. Организационный момент.

Вводное слово учителя.

Здравствуйте, мои юные друзья!

Позвольте начать наш сегодняшний урок с таких строк «Загадки страшные природы повсюду в воздухе висят» (Н.Заболоцкий , поэма «Безумный волк») (слайд 1)

2. Актуализация знаний

- Какие виды движения вы знаете?

- Чем отличаются прямолинейные и криволинейные движения?

- Сравните траекторию и путь для прямолинейного и криволинейного движений.

Уч:.

Мы знаем, что все тела притягиваются друг к другу. В частности, Луна, например, притягивается к Земле. Но возникает вопрос: если Луна притягивается к Земле, почему она вращается вокруг нее, а не падает на Землю? (сл- )

Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть виды движения тел. Мы уже знаем, что движение может быть равномерным и неравномерным, но существуют и другие характеристики движения (слайд )

3.Проблемная ситуация: Чем отличаются следующие движения?

Демонстрации: падение шарика по прямой, скатывание шарика по прямому желобу. И по круговой дорожке, вращение шарика на нити, перемещение игрушечного автомобиля по столу, движение шарика, брошенного под углом к горизонту…(по виду траектории)

Уч: По виду траектории эти движения можно разделить на движения по прямой линии и по кривой линии.(слайд )

Попробуем дать определения криволинейного и прямолинейного движений. (Запись в тетради) прямолинейное движение – движение по прямой траектории. Криволинейное движение – движение по непрямой (кривой) траектории.

4. Итак, Тема урока

Прямолинейное и криволинейное движение. Движение по окружности(слайд )

Уч: Рассмотрим два примера криволинейного движения: по ломаной линии и по кривой (зарисовать). Чем отличаются эти траектории?

Ученики: 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. Т.об. это движение можно рассматривать как последовательность движений, происходящих по дугам окружностей различного радиуса. Поэтому чтобы изучить криволинейное движение, нужно изучить движение по окружности. (слайд 15)

Сообщение 1 Движение тела по окружности

В природе и технике очень часто встречаются движения, траектории которых представляют собой не прямые, а кривые линии. Это криволинейное движение. По криволинейным траекториям движутся в космическом пространстве планеты и искусственные спутники Земли, а на Земле всевозможные средства транспорта, части машин и механизмов, воды рек, воздух атмосферы и т.д.

Если прижать к вращающемуся точильному камню конец стального прутика, то раскаленные частицы, отрывающиеся от камня, будут видны в виде искр. Эти частицы летят с той скоростью, которой они обладали в момент отрыва от камня. Хорошо видно, что направление движения искр совпадает с касательной к окружности в той точке, где пруток касается камня. По касательной движутся брызги от колес буксующего автомобиля. (Зарисовать.)

Направление и модуль скорости

Уч: Таким образом, мгновенная скорость тела в разных точках криволинейной траектории имеет различное направление. По модулю же скорость может быть всюду одинакова или изменяться от точки к точке.(слайд)

Но даже если модуль скорости не изменяется, ее нельзя считать постоянной. Скорость – векторная величина. Для векторной величины модуль и направление одинаково важны. А раз меняется скорость, значит есть ускорение. Поэтому криволинейное движение – это всегда движение с ускорением, даже если по модулю скорость постоянная.(слайд)(видиоролик1)

Ускорение тела, равномерно движущегося по окружности, в любой точке центростремительное, т.е. направлено по радиусу окружности к ее центру. В любой точке вектор ускорения перпендикулярен вектору скорости. (Нарисовать)

Модуль центростремительного ускорения: а_ц=V²/R (написать формулу), где V – линейная скорость тела, а R – радиус окружности.(слайд)

Центростремительная сила - сила, действующая на тело при криволинейном движении в любой момент времени, всегда направлена вдоль радиуса окружности к центру ( как и центростремительное ускорение). А сила, действующая на тело пропорционально ускорению. F=ma, то

Характеристики движения тела по окружности

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). При движении по окружности тело за определенный промежуток времени вернется в первоначальную точку. Поэтому движение по окружности – периодическое.

Период – время одного полного оборота.

Если тело за время t совершает N оборотов, то как найти период? (формула )

Найдем связь между периодом обращения Т и модулем скорости при равномерном движении по окружности радиуса R. Т.к. V=S/t = 2πR/Т. (Записать формулу в тетради)

( слайд )

Сообщение2 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.

Уч: 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)(слайд)

Как найти частоту если тело за время t совершает N оборотов (формула )

Уч: Какой вывод можно сделать о соотношении между этими величинами? (период и частота – это взаимообратные величины)

Сообщение3 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 используют тахометры. (слайд)

Связь Скорости вращения и периода вращения

ℓ - длина окружности

ℓ=2πr V=2πr/T

Дополнительные характеристики движения по окружности. (слайд)

Уч: Вспомним, какими величинами характеризуется прямолинейное движение?

Перемещение, скорость,ускорение.

Уч: по аналогии движение по окружности - теми же величинами – угловое перемещение, угловая скорость и угловое ускорение.

Угловое перемещение: (слайд) Это угол между двумя радиусами. Обозначается – Измеряется в рад.или град.

Уч:Вспомним из курса алгебры как радиан связан с градусом?

2пи рад.=360 град. Пи=3,14, то 1 рад.=360/6.28=57 град.

Угловая скорость w=

Единица измерения угловой скорости - рад/с

Уч:. Подумайте, чему будет равна угловая скорость, если тело совершило один полный оборот?

Ученик. Так как тело совершило полный оборот, то время его движения равно периоду, а угловое перемещение 360° или 2. Следовательно, угловая скорость равна .

Учитель: Итак о чем мы сегодня говорили? (о криволинейном движении)

5. Вопросы для закрепления.

- какое движение называется криволинейным?

- какое движение является частным случаем криволинейного движения?

- Как направлена мгновенная скорость при криволинейном движении?

- Почему ускорение называется центростремительным?

-Что называют периодом и частотой? В каких единицах измеряют?

- Как эти величины взаимосвязаны?

- Как же можно описать криволинейное движение?

- Как направлено ускорение тела, движущегося по окружности с постоянной по модулю скоростью?

-Можно ли считать центростремительное ускорение постоянным, а равномерное движение по окружности равноускоренным?

6.Экспериментальная работа

Измерить период и частоту тела, подвешенного на нити и вращающегося в горизонтальной плоскости.

(на партах у вас тела, подвешенные на .нити, секундомер. Тело вращайте в горизонтальной плоскости равномерно и измерьте время 10 полных вращений.Вычислите период и частоту)

7. Закрепление. Решение задач. (слайд)

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.

В: Как называется такое движение кота? Определить частоту и период и угловую скорость если за 2 мин. Он делает 12 кругов. (ответ: 0,1 1/с, Т=10с, w=0,628рад/с)

1. П.П.Ершов «Конек-Горбунок»

Ну-с, так едет наш Иван

За кольцом на окиян

Горбунок летит как ветер,

И почин на первый вечер

Верст сто тысяч отмахал

И нигде не отдыхал.

В: Сколько раз за первый вечер Конек-Горбунок обогнул Землю? Земля имеет форму шара, а одна верста равна примерно 1066 м. (ответ:2,5 раза)

8.Тест Проверка усвоения нового материала (тесты на бумаге)

. Тест 1.

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.

4. Винт моторной лодки делает 25 оборотов за 1 с. Чем, равна угловая скорость винта?

а) 25 рад/с; б) /25 рад/с; в) 50 рад/с.

5. Определите частоту вращения сверла электрической дрели, если его угловая скорость равна 400 .

а)800 1/с; б) 400  1/с; в) 200 1/с.

Ответы: б; в; а; в; в.

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.

. 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.

4. Ротор мощной паровой турбины делает 50 оборотов за 1 с. Вычислите угловую скорость.

а) 50 рад/с; б) /50 рад/с; в) 10 рад/с.

5. Определите период обращения звёздочки велосипеда, если угловая скорость равна .

а) 1 с; б) 2 с; в)0,5 с.

Ответы: б; а; в; в; б.

Самопроверка

9. Рефлексия.

Давайте вместе с вами заполним Механизм ЗУХ (знаю, узнал, хочу узнать)

10.Подведение итогов, оценки за урок

11. Домашнее задание параграфы 18,19,

домашнее исследование: вычислить по возможности все характеристики любого вращающегося тела (колеса велосипеда, минутной стрелки часов)

рекомендую дополнительную литературу:

• Я. И. Перельман. Занимательная физика. Кн. 1 и 2 - М.: Наука, 1979.

• С. А. Тихомирова. Дидактический материал по физике. Физика в художественной литературе. 7 – 11 классы. – М.: Просвещение. 1996.