Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета - физика Класс - 9 УМК (название учебника, автор, год издания) - Физика. 9 кл.: учебник/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. - М.: Дрофа, 2014. Уровень обучения (базовый, углубленный, профильный) - базовый Тема урока -Прямолинейное и криволинейное движение. Движение тела по окружости.. Общее количество часов, отведенное на изучение темы - 1 Место урока в системе уроков по теме - 18/18 Цель урока - Изучить особенности криволинейного движения и, в частности, движения по окружности. Задачи урока - 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. Планируемые результаты - Записывать закон всемирного тяготения и ускорение свободного падения в виде математического уравнения Техническое обеспечение урока -компьютер, мультимедийный проектор Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока (возможны ссылки на интернет-ресурсы) – презентация к уроку с диска «Физика 9 класс» от VIDEOUROKI.NET https://videouroki.net/look/diski/fizika9/index.html Содержание урока 1. Организационный этап 1. Взаимное приветствие учителя и обучающихся; проверка отсутствующих по журналу. 2. Актуализация субъектного опыта обучающихся 1 вопрос: Какая из приведенных формул выражает закон всемирного тяготения? (на доске формулы 2 закона Ньютона, силы трения, закона всемирного тяготения и силы упругости)F=ma Fтр=μ N F=m1m2/r2 Fупр= - кх 2 вопрос: Космический корабль удаляется от Земли. Как изменится сила тяготения, действующая со стороны Земли на ракету, при увеличении расстояния до центра Земли в 2 раза? (Ответы: не изменится, уменьшится в 2 раза, увеличится в 2 раза, уменьшится в 4 раза, увеличится в 4 раза) 3 вопрос: Вокруг планеты массой М движется спутник массой m. Какое утверждение о силе гравитационного притяжения, действующего со стороны планеты на спутник, правильно?(Ответы: прямо пропорциональна массе М и не зависит от массы m, прямо пропорциональна массе m, и не зависит от массы М, прямо пропорциональна произведению масс, прямо пропорциональна частному масс, не зависит ни от М, ни от m) 4 вопрос: При свободном падении с крыши дома целого кирпича он долетает до Земли за 2 с. Сколько времени будет длиться падение с той же крыши половинки кирпича? (ответы: 2 с, 4с, 2√2с, 1с) 5 вопрос: Масса луны примерно в 81 раз меньше массы Земли. Чему равно отношение силы всемирного тяготения, действующей со стороны земли на Луну, и силе, действующей со стороны Луны на Землю?(Ответы: 1/81, 1/9, 1, 9, 81) 3.Изучение новых знаний и способов деятельности (работа со слайдами презентации) У лукоморья дуб зеленый; Златая цепь на дубе том: И днем и ночью кот ученый Все ходит по цепи кругом... А. С. Пушкин. Ранее мы говорили, что механическое движение — это изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Задание учащимся: Рассмотрим вращение юлы, вращение шарика на нити (демонстрация опыта). Как можно охарактеризовать их движения? Что общего в их движении? Значит, наша задача на сегодняшнем уроке ввести понятие прямолинейного и криволинейного движения. Движения тела по окружности. Движение и направление движения характеризуются 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, в одну сторону, то такое движение будет прямолинейным. Криволинейным будет такое движение, когда скорость тела и сила, приложенная к этому телу, направлены друг относительно друга под некоторым углом. В этом случае скорость будет изменять свое направление. Большинство из наблюдаемых человеком движений являются криволинейными. Это, например, вращение Луны вокруг Земли, вращение карусели в парке аттракционов, кольца Сатурна и выпуклые мосты, стрелки часов и движение электронов в атоме. Мы знаем, что при прямолинейном движении направление вектора скорости всегда совпадает с направлением вектора перемещения. А что можно сказать о направлении скорости и перемещения при криволинейном движении? На рисунке представлена некоторая криволинейная траектория. Допустим, что тело движется по ней из точки А в точку В. При этом пройденный телом путь — это дуга АВ, а его перемещение — это вектор АВ. Конечно, нельзя считать, что скорость тела во время движения направлена вдоль вектора перемещения. Проведем между точками А и В ряд хорд, и представим себе, что движение тела происходит именно по этим хордам. На каждой из них тело движется прямолинейно и вектор скорости направлен вдоль хорды. Теперь сделаем наши прямолинейные участки (хорды) более короткими. По-прежнему на каждом из них вектор скорости направлен вдоль хорды. Но видно, что эта ломаная линия уже более похожа на плавную кривую. Если мы продолжим уменьшать длину прямолинейных участков, то мы их как бы стянем в точки и ломаная линия превратится в плавную кривую. Скорость же в каждой точке этой кривой в физике называют линейной скоростью, и определяют ка отношение длины дуги, которую тело описало за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. Отметим, что скорость движения тела в любой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой точке. В том, что скорость точки при криволинейном движении действительно направлена по касательной, убеждает нас, например, наблюдение за работой точила. Если прижать к вращающемуся точильному камню концы стального прута, то раскаленные частицы, отрывающиеся от камня, будут видны в виде искр. Хорошо видно, что направление вылета искр всегда совпадает с касательной к окружности в той точке, где прут касается камня. Подтверждением этого также является и движение по касательной оторвавшихся от колеса мотоцикла или автомобиля кусочков грязи или песка при их движении. Таким образом, мгновенная скорость тела в разных точках криволинейной траектории имеет различные направления. Модуль же скорости может быть или всюду одинаковым или изменяться от точки к точке. Даже если модуль скорости тела при его движении по окружности не изменяется, ее все равно нельзя считать постоянной. Ведь скорость — величина векторная. А для векторных величин модуль и направление одинаково важны. Поэтому криволинейное движение всегда движение ускоренное, даже если модуль скорости остается постоянным. Ограничимся рассмотрением такого криволинейного движения, при котором модуль скорости остается постоянным. Такое движение называют равномерным криволинейным движением. Ускорение при таком движении связано только с изменением направления вектора скорости. А как направлено и чему равно это ускорение? И модуль, и направление ускорения должны зависеть от формы криволинейной траектории. Но нам не придется рассматривать каждую из бесчисленных форм криволинейных траекторий. Все дело в том, что любую криволинейную траекторию можно представить в виде совокупностей дуг окружностей, с разными радиусами. Поэтому задача нахождения ускорения при криволинейном равномерном движении сводится к отысканию ускорения при равномерном движении тела по окружности. При описании движения тела по окружности можно пользоваться вектором перемещения, как и при описании прямолинейного движения. Но часто более удобным оказывается характеризовать изменение положения тела — материальной точки — при движении по окружности другой величиной — углом поворота. Представим себе, что некоторое тело движется по окружности радиусом R. Проведем из центра О окружности радиус к какой-нибудь точке тела А и будем следить не только за самим телом, но и за радиусом, проведенным к точке А. Мы увидим, что, по мере того как тело движется, радиус поворачивается. Если, например, тело за некоторый промежуток времени переместилось из точки А в точку В, то за это же время радиус повернулся на угол фи. Этот угол мы будем называть углом поворота радиуса. Угол поворота можно выражать в градусах. Но во многих случаях удобнее пользоваться другой единицей измерения углов — радианом. 1 радиан — это угол между двумя радиусами круга, вырезающими на окружности дугу, длина которой равняется радиусу. Из геометрии известно, что отношение длины окружности к ее радиусу не зависит от радиуса окружности и равно 2 Пи. Т.о. отношение длины дуги, составляющей часть окружности, к радиусу этой окружности тоже не зависит от радиуса и определяется только углом между радиусами, вырезающими эту дугу. Чтобы это понять, рассмотрим простой пример. Конец минутной стрелки маленьких наручных часов за 15 мин проходит путь длиной около 1,5 см. За это же время конец минутной стрелки огромных часов Спасской башни Кремля проходит путь длиной в несколько метров. Но минутные стрелки всех часов в мире за четверть часа поворачиваются на один и тот же угол, и отношение длины дуги, которую описывает конец стрелки, к длине стрелки для всех часов одинаково и равно Пи пополам. Т.О., при равномерном движении точки по окружности углы поворота радиуса за любые равные промежутки времени будут одинаковы. Разделив угол поворота на время, за которое совершен поворот, мы получим так называемую угловую скорость вращения. Ее обычно обозначают буквой омега. Под угловой скоростью точки, равномерно движущейся по окружности, понимают отношение угла поворота радиуса, проведенного к точке, к промежутку времени, в течение которого совершен этот поворот. Если угол поворота выражен в радианах, а время — в секундах, то угловая скорость измеряется в радиан деленный на секунду. Между угловой и линейной скоростью имеется очень простая связь. Пусть за некоторый малый промежуток времени дельта тэ материальная точка проходит по окружности радиуса R путь l и радиус окружности описывает малый угол дельта фи. Тогда, если в выражение для угловой скорости подставить вместо фи его значение эль деленное на эр, то мы получим: омега равна вэ деленное на эр или вэ равно омега эр. Скорость движения тела по окружности часто выражают также числом оборотов в единицу времени или частотой вращения. Обозначают ее греческой буквой ню. Основная единица измерения частоты — это 1 герц, названная в честь немецкого ученого Генриха Герца. Рассмотрим пример. Пусть точка при движении по окружности радиуса R с постоянной угловой скоростью за время t совершила N полных оборотов. Тогда, можно ввести новую физическую величину, называемую периодом обращения. Период обращения при движении материальной точи по окружности — это время совершения одного полного оборота. Основная единица измерения периода — секунда. Можно выразить угловую скорость равномерного движения материальной точки по окружности через период обращения и частоту. Если учесть, что промежуток времени обращения тела по окружности равен периоду вращения, то тогда угол поворота, в этом случае, окажется равным 2 Пи. Тогда омега равна два пи деленное на т. Или два пи ню. Определим, теперь, ускорение, с которым вращается материальная точка по окружности. Рассмотрим два близких положения материальной точки на окружности А и А один и укажем направление скорости в этих точках. По правилу вычитания векторов (правилу треугольника) найдем вектор разности этих двух скоростей. Из кинематики нам известно, что если мы раздел величину изменения вектора скорости на промежуток времени, в течении которого это изменение произошло, то мы получим векторную величину, которую назвали ускорением. Поученное ускорение материальной точки принято называть центростремительным (по направлению к центру) или нормальным. Центростремительное ускорение всегда направлено по радиусу к центру окружности. Формулу для вычисления центростремительного ускорения можно получить из подобия треугольника АОА один. И треугольника скоростей: (по трем равным углам). Тогда формула, для расчёта центростремительного ускорения примет вид: а равно вэ квадрат деленное на эр. Или, с учетом взаимосвязи линейной и угловой скорости: а равно омега квадрат эр. Модуль центростремительного ускорения: ац=V2/R , где V – линейная скорость тела, а R – радиус окружности Равномерное криволинейное движение — это такое криволинейное движение, при котором модуль вектора линейной скорости остается неизменным. Физический смысл угловой скорости заключается в том, что она численно равна углу поворота радиуса окружности, соединяющего ее центр с материальной точкой, за единицу времени. Периодом обращения при движении материальной точи по окружности называют время совершения одного полного оборота. Частота обращения при движении материальной точки по окружности определяется числом оборотов в единицу времени. И еще одной важной характеристикой вращательного движения является центростремительное ускорение, которое в любой точке траектории направлено по радиусу к центру окружности. 4.Закрепление материала 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? Тест 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. 5. Домашнее задание §17-18, упражнение 18 (№1,2)
Автор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Конспект.docАвтор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Презентация к уроку.pptx
