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.

Дано:	Розв’язання     Відповідь:

 

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

Дано:	Розв’язання   Відповідь:

 

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.

Дано:	Розв’язання     Відповідь:

 

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

Дано:	Розв’язання   Відповідь: .

 

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

Дано:	Розв’язання   Відповідь:.

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».^*