Конспект уроку "Рівномірний рух матеріальної точки по колу. Доцентрове прискорення."

Тема уроку. Рівномірний рух матеріальної точки по колу. Доцентрове прискорення.

Мета уроку:

Навчальна. Ознайомити учнів з рівномірним рухом по колу й фізичними величинами, що характеризують цей рух; навчити учнів обчислювати прискорення під час рівномірного руху по колу.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; виявляти зв’язок даної теми з професією.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: мультимедійні засоби навчання, роздатковий матеріал, підручник.

Хід уроку

І. Організаційний етап

ІІ. Актуалізація опорних знань

 «Ланцюжок знань»

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Досі ми вивчали прямолінійний рух тіл, хоча в природі й техніці часто відбуваються складніші рухи тіл - криволінійні, коли траєкторією тіла є крива лінія. Будь-яку криву лінію завжди можна представити як сукупність дуг кіл різних радіусів. Тому, вивчивши рух матеріальної точки по колу, зможемо в подальшому вивчати й будь-які інші криволінійні рухи. Крім того, з усіх можливих криволінійних рухів у техніці широко застосовується обертальний рух деталей машин і механізмів, наприклад обертання шестерень машин і верстатів, деталей, що оброблюються на токарних верстатах, валів двигунів, коліс машин, фрез, свердел тощо. Будь-яка точка цих деталей рухається по колу. Ці дві особливості й зумовили обов’язкове вивчення руху по колу, а саме - рівномірний рух тіла по колу.

ІV. Вивчення нового матеріалу

«Мозковий штурм» - вправа «Хмаринка слів»

1. Криволінійний рух

Криволінійний рух – це такий рух тіла, при якому траєкторія руху тіла являє собою криву лінію.

Будь-який криволінійний рух набагато складніший за прямолінійний:

• У разі криволінійного руху змінюються щонайменше дві координати тіла.
• Безперервно змінюється напрямок вектора миттєвої швидкості: цей вектор завжди збігається з дотичною до траєкторії руху тіла в точці, що розглядається, й напрямлений у бік руху тіла.
• Криволінійний рух – це завжди рух із прискоренням: навіть якщо модуль швидкості залишається незмінним, напрямок швидкості безперервно змінюється.

Проблемне питання

• Чому камінь, який воїн випускає з пращі, не продовжує рухатися по колу?

• Якою буде траєкторія руху каменя?

2. Лінійна швидкість

Лінійна швидкість руху тіла – це скалярна фізична величина, яка характеризує криволінійний рух і дорівнює середній шляховій швидкості, виміряній за нескінченно малий інтервал часу.

Оскільки для дуже малих інтервалів часу модуль переміщення наближається до довжини ділянки траєкторії , лінійна швидкість у даній точці дорівнює модулю миттєвої швидкості.

У фізиці розглядають нерівномірний криволінійний рух (рух зі змінною лінійною швидкістю) і рівномірний криволінійний рух (рух із незмінною лінійною швидкістю).

У разі рівномірного криволінійного руху за будь-які рівні інтервали часу тіло долає однаковий шлях, тому лінійну швидкість руху тіла можна визначити за формулою:

– шлях, пройдений тілом; – час руху.

Проблемне питання

• Як можна «спростити» криволінійну траєкторію, тобто звести до більш простої форми?

Практично будь-яку складну криволінійну траєкторію можна подати як сукупність дуг різних радіусів, а криволінійний рух розглядати як рух по колу.

3. Рівномірний рух по колу

Розглянемо найпростіший вид криволінійного руху – рівномірний рух по колу.

Рівномірний рух тіла по колу – це такий криволінійний рух, при якому траєкторією руху тіла є коло, а лінійна швидкість руху не змінюється з часом.

Період обертання – фізична величина, яка дорівнює інтервалу часу, за який тіло здійснює один оберт.

– кількість обертів, здійснених тілом за інтервал часу

Обертова частота – фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості обертів за одиницю часу.

Період і обертова частота є взаємно оберненими величинами:

Лінійна швидкість:

Кутова швидкість – це фізична величина, яка чисельно дорівнює куту повороту радіуса за одиницю часу:

4. Доцентрове прискорення

Проблемне питання

• Який напрямок має прискорення тіла під час його рівномірного руху по колу?

За означенням , тому напрямки векторів прискорення та зміни швидкості збігаються . Визначимо напрямок вектора зміни швидкості .

Бачимо, що вектор напрямлений усередину кола. Так само напрямлений і вектор прискорення .

У разі рівномірного руху тіла по колу:

• Вектор прискорення напрямлений до центра кола –  саме тому прискорення тіла під час його руху по колу називають доцентровим прискоренням .
• Модуль доцентрового прискорення обчислюють за формулами:

– лінійна швидкість; – радіус кола; – кутова швидкість.

V. Закріплення нових знань і вмінь

1. Диск колеса автомобіля за 10 с зробив 200 обертів. Визначте період його обертання та обертову частоту.

2. Визначте кутову швидкість, з якою рухається секундна стрілка механічного годинника.

3. Автомобіль рухається по закругленій ділянці шосе радіусом 50 м з постійною за модулем швидкістю 72 км/год. Знайдіть доцентрове прискорення руху автомобіля на цій ділянці.

4. Знайдіть максимальну швидкість, з якою може обертатися шліфувальний круг діаметром 30 см, якщо допустима обертова частота для нього становить 1800 об/хв.

5. Колесо радіусом 80 см котиться по горизонтальній дорозі без проковзування. Який шлях воно пройде, зробивши 20 повних обертів?

VI. Підбиття підсумків уроку

Вправа Learning Apps

VII. Домашнє завдання

1. Опрацювати С. 38, 40, вивчити теоретичний матеріал, розв’язати задачу:

Обчисліть обертову частоту вала електродвигуна, якщо він здійснив 500 обертів за 10 с.

2. Написати повідомлення «Рух по колу у моїй професії».^*