Усі уроки фізики 10 клас І семестр - Рівень стандарт - 2018 рік

Розділ І. Механічний рух

1. КІНЕМАТИКА

УРОК № 18 / І.1-16. РІВНОМІРНИЙ РУХ ТІЛА ПО КОЛУ

Мета: 1) розширити знання учнів про рух, розглянувши рівномірний рух по колу; ввести характеристики цього руху та сформувати навички застосування формул для такого руху тіла для розв'язування задач;

2) продовжити формування математичної компетентності учнів, логічності мислення, аналізу умов задачі та пошуку оптимального її розв'язання;

3) продовжити формування алгоритмічної культури при розв'язанні задач, розширити уявлення учнів про рівномірний рух тіла по колу, з метою розвитку політехнічного світогляду учнів ознайомити їх з прикладним значенням цієї теми у воєнній справі, промисловості тощо.

Очікувані результати: учні знають формули для рівномірного руху тіла по колу; визначають період, частоту обертання, лінійну та кутову швидкості тіла та доцентрове прискорення при розв'язуванні задач.

Устаткування: інтерактивний плакат до уроку, відеофрагменти.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 0,5 хв

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 5 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель перевіряє наявність виконаного домашнього завдання, пояснює незрозумілі питання, що виникли в учнів при розв'язуванні задач

Формування самоосвітньої та предметної компетентностей: організація прийомів самонавчання, гнучкості застосування отриманих знань, розширення знань з теми, яку вивчають

Учні обговорюють рішення задач домашньої роботи, усувають прогалини у своїх знаннях

Зі шланга, що встановили під кутом α = 30° до горизонту, б’є струмінь води з початковою швидкістю v0 = 15 м/c. Площа перерізу струменя по всій його довжині постійна і дорівнює S = 1 ∙ 10-4м2. Визначте масу води, що перебуває в повітрі.

Розв'язання

1. Маса води у струмені визначається добутком густини води ρ = 1000 кг/м3 на повний об’єм струменя:

m = ρlS,

де l — протяжність параболічної траєкторії, що має водяний струмінь від перерізу шланга до падіння на поверхню землі:

l = v0τ,

де т — час польоту деякої частини води від вхідного отвору до поверхні:

2. Маса води, що перебуває одночасно у повітрі:

III. САМОСТІЙНА РОБОТА (ЦОР) 10 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель проводить самостійну роботу, стежить за самостійністю виконання роботи учнями

Формування компетентності у природничих науках, тренування бистроти мислення

Учні розв'язують задачу самостійної роботи

З вертикальної кручі ріки висотою h кинули горизонтально камінь. Початкова швидкість каменя v0, він перебуває у польоті упродовж часу t і падає на відстань L від підніжжя кручі. Обчисліть значення величин, позначених *. Прискорення вільного падіння дорівнює 10 м/c2. У скільки разів зміниться дальність L польоту каменя в горизонтальному напрямку, якщо початкова швидкість каменя збільшиться в k разів?

Варіант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

h, м

*

15

*

20

*

10

*

25

*

20

*

15

v0, м/c

20

*

*

15

10

*

*

10

25

*

*

20

t, c

2,0

*

1,5

*

1,5

*

2,0

*

2,5

*

2,5

*

L, м

*

40

30

*

*

30

25

*

*

15

35

*

k

1,5

2

2,5

3

2

2,5

3

1,5

2,5

3

1,5

2

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Особливості криволінійного руху

· Криволінійний рух — це рух, траєкторією якого є крива лінія. Звертаю вашу увагу на те, що криволінійні рухи більш поширені, ніж прямолінійні. Будь-який криволінійний рух можнарозглядати як рух по дугах кіл із різними радіусами. Вивчення руху по колу дає також ключ до розгляду довільного криволінійного руху.

Перейдемо безпосередньо до розгляду рівномірного руху по колу, тобто руху по колу з постійною за модулем швидкістю.

2. Модуль і напрямок швидкості в разі рівномірного руху по колу

Рівномірний рух по колу часто спостерігаємо в техніці, наприклад, так рухаються частини обертових механізмів. Рух Місяця навколо Землі і планет навколо Сонця приблизно можна вважати рівномірним рухом по колу.

У разі рівномірного руху тіло проходить однакові шляхи за будь- які однакові проміжки часу. При цьому миттєва швидкість тіла залишається незмінною за модулем.

· Рівномірним рухом по колу називають рух, під час якого тіло (матеріальна точка) за будь-які рівні проміжки часу проходить однакові відрізки дуг.

У випадку рівномірного руху тіла по колу модуль швидкості залишається незмінним. А що ж змінюється? Змінюється напрямок швидкості.

У разі руху по колу швидкість у будь-якій точці траєкторії спрямована по дотичній до кола в цій точці.

У цьому можна переконатися, спостерігаючи за роботою на точилі. Якщо притиснути до обертового точильного каменя кінець сталевої дротини, то ви побачите, як розжарені частинки відриваються від каменя у вигляді іскор. Ці частинки летять з тією швидкістю, яку вони мали в момент відривання від каменя. Напрямок руху іскор збігається з дотичною до кола в тій точці, де дротина торкається каменя. По дотичній до кола рухаються також бризки від коліс автомобіля, що пробуксовує.

Швидкість руху тіла по колу (лінійну швидкість) за аналогією з рівномірним прямолінійним рухом можна знайти за формулою:

де l — довжина дуги кола, пройденої матеріальною точкою за час t.

Нехай тіло здійснить один оберт по колу, тоді формула для визначення швидкості набуде вигляду:

де T — це час одного оберту по колу радіусом R. Цей час називають періодом обертання.

Лінійну швидкість вимірюють у метрах за секунду (м/с).

3. Обертовий рух

Набагато частіше в природі й техніці зустрічається обертальний рух тіла, коли нерухомою залишається одна точка або сукупність точок, що лежать на осі обертання. Таким є рух дзиґи, колеса нерухомого велосипеда, стрілок годинника тощо. Під час обертання навколо нерухомої осі O різні точки 1, 2, 3 тіла матимуть різні лінійні швидкості v1, v2, v3, тому не можна говорити про лінійну швидкість тіла. Бажано знайти такі характеристики обертального руху тіла, які були б спільними, однаковими для всіх його точок.

4. Кутова швидкість

Кожна з точок диска має свою лінійну швидкість, бо за один і той же час вони проходять відповідно відрізки дуг l1 > l2 > l3. Однаковою для цих точок буде кутова швидкість обертання. Кутова швидкість ω точки, що рівномірно рухається по колу, чисельно дорівнює відношенню кута φ, на який повертається радіус-вектор, до часу t і залишається сталою:

· Кутова швидкість — це фізична величина, що дорівнює відношенню кута оберту тіла до проміжку часу, упродовж якого цей оберт відбувся.

У фізиці кути вимірюють у радіанах (рад). Щоб знайти значення кута φ у радіанах, слід провести з його вершини довільну дугу і знайти відношення довжини цієї дуги до радіуса R:

Отже, одиницею кутової швидкості є 1 рад/c, що відповідає швидкості точки, яка обертається рівномірно й радіус-вектор якої за 1 с описує кут в 1 рад. А формула для одного оберту по колу набуде вигляду:

5. Період обертання і обертова частота

Рух тіла по колу часто характеризують не швидкістю руху, а проміжком часу, за який тіло здійснює один повний оберт. Цю величину називають періодом обертання T.

· Період обертання T — це час одного повного оберту.

Щоб здійснити один повний оберт, тіло має пройти шлях 2πR (довжина кола). Отже,

· Число повних обертів за 1 с називають обертовою частотою n.

Одиниця частоти —

Період і частота є взаємозворотними величинами:

Припустімо, що тіло зробило N повних обертів за час t. Тоді період обертання дорівнюватиме:

а число обертів за секунду, тобто обертова частота:

Для обертової частоти маємо:

Співвідношення лінійної і кутової швидкостей на підставі формули:

v = ωR.

6. Прискорення в разі рівномірного руху по колу

У випадку руху по колу, як і в разі будь-якого криволінійного руху, напрямок швидкості змінюється з часом. А оскільки швидкість тіла змінюється — нехай лише за напрямком, — виходить, тіло рухається з прискоренням. У разі рівномірного руху зміна швидкості зумовлена лише зміною напрямку швидкості. Неважко довести, що зміна швидкості Δv спрямована перпендикулярно до швидкості — по радіусу до центра кола. Прискорення а спрямоване так само, як і Δv, тому в разі рівномірного руху по колу прискорення в кожен момент часу спрямоване по радіусу до центра кола.

З цієї причини прискорення тіла у випадку рівномірного руху по колу називають доцентровим прискоренням.

· При рівноприскореному русі по колу його прискорення у будь-якій точці траєкторії напрямлене по радіусу до центра і називається доцентровим.

Розрахунок показує, що модуль доцентрового прискорення дорівнює:

Інші вирази для доцентрового прискорення:

Отже, у будь-якій точці криволінійної траєкторії тіло рухається з прискоренням, напрямленим до центра того кола, частиною якого є ділянка траєкторії поблизу цієї точки. А модуль прискорення залежить від швидкості тіла та від радіуса відповідного кола.

Порівняння прямолінійного рівноприскореного руху та рівномірного руху тіла по колу

Рух тіла з прискоренням

Запитання

Вид руху

Рівноприскорений прямолінійний рух

Рівномірний рух по колу

Взаємний напрямок швидкості та прискорення

По одній прямій (в одному або протилежних напрямках)

Під прямим кутом одне до одного

Чи постійна швидкість:

а) за модулем;

б) за напрямком?

а) змінюється;

б) постійна

а) постійна;

б) змінюється

Чи постійне прискорення:

а) за модулем;

б) за напрямком?

а) постійне;

б) постійне

а) постійне;

б) змінюється

Формула швидкості

Формула прискорення

Формула координати

Координати тіла через кожний період обертання повторюються

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ 7-8 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель пропонує запитання, умови 2-3 задач, виправляє неправильні відповіді

Формування швидкості та оперативності мислення, розвиток пам'яті та уваги, розвиток математичної компетентності — формування вмінь перетворювати формули, знаходити числові значення математичних виразів

Учні дають відповіді на запитання, з'ясовують незрозумілі питання, розв'язують задачі на рух тіла по колу

Розв'язування задач (коментовано)

1. Песик на повідку довжиною L = 10 м бігає навкруги вертикально вбитої в землю жердини (див. рисунок). Визначте модуль переміщення за час, упродовж якого песик здійснює:

□ один повний оберт;

□ половину повного оберту;

□ чверть повного оберту.

2. За проміжок часу т = 10 c деяке тіло по коловій траєкторії подолало половину кола радіусом R = 100 см. Визначте середню шляхову швидкість vсер l і модуль середньої швидкості |vсер|.

Розв'язання

За вказаний час т = 10 c тіло, що є матеріальною точкою, стартуючи, наприклад, з точки 1, переміщується в точку 2, при цьому відбувається оберт на кут φ = п і долається лінійна відстань (долається шлях)

l = ΠR.

Шляхова швидкість у цьому випадку визначається як:

Модуль середньої швидкості визначимо у вигляді відношення модуля переміщення до заданого проміжку часу

3. Швидкість центра колеса радіусом R = 1 м, що котиться по горизонтальній поверхні без проковзування, змінюється в часі відповідно до рівняння v = 1 + 2t. Визначити швидкості точок P, A, B, D, розташованих на ободі колеса (рис.) для моменту часу t = 0,5 c.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

Закінчити речення:

□ Я дізнався, що...

□ Тепер я можу...

□ Отже...

VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, формули, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Розв’язати задачу.

Два диски, закріплені на одній осі на відстані d = 0,5 м один від одного, обертаються з частотою n = 1600 об/хв. Куля, що летить паралельно до осі обертання, пробиває обидва диски, при цьому в другому диску отвір зміщено відносно отвору в першому диску на кут Δφ = 12°. Визначте швидкість кулі.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.