Прямолінійний та криволінійний рух конспект уроку. Прямолінійний та криволінійний рух

За допомогою цього уроку ви зможете самостійно вивчити тему «Прямолінійний та криволінійний рух. Рух тіла по колу з постійною за модулем швидкістю». Спочатку ми охарактеризуємо прямолінійне і криволінійне рух, розглянувши, як із цих видах руху пов'язані вектор швидкості і прикладена до тіла сила. Далі розглянемо окремий випадок, коли відбувається рух тіла по колу з постійною за модулем швидкістю.

На попередньому уроці ми розглянули питання, пов'язані із законом всесвітнього тяжіння. Тема сьогоднішнього уроку тісно пов'язана із цим законом, ми звернемося до рівномірного руху тіла по колу.

Раніше ми говорили, що рух -це зміна положення тіла у просторі щодо інших тіл з часом. Рух та напрямок руху характеризуються в тому числі і швидкістю. Зміна швидкості та сам вид руху пов'язані з дією сили. Якщо на тіло діє сила, тіло змінює свою швидкість.

Якщо сила спрямована паралельно руху тіла, такий рух буде прямолінійним(Рис. 1).

Мал. 1. Прямолінійний рух

Криволінійнимбуде такий рух, коли швидкість тіла та сила, прикладена до цього тіла, спрямовані один щодо одного під деяким кутом (рис. 2). В цьому випадку швидкість змінюватиме свій напрямок.

Мал. 2. Криволінійний рух

Отже, за прямолінійному русівектор швидкості спрямований у той самий бік, як і сила, прикладена до тілу. А криволінійним рухомє такий рух, коли вектор швидкості та сила, прикладена до тіла, розташовані під деяким кутом один до одного.

Розглянемо окремий випадок криволінійного руху, коли тіло рухається по колу з постійною за модулем швидкістю. Коли тіло рухається по колу із постійною швидкістю, то змінюється лише напрямок швидкості. За модулем вона залишається постійною, а напрямок швидкості змінюється. Така зміна швидкості призводить до наявності у тіла прискорення, яке називається доцентровим.

Мал. 6. Рух по криволінійній траєкторії

Якщо траєкторія руху тіла є кривою, її можна уявити як сукупність рухів по дугах кіл, як і зображено на рис. 6.

На рис. 7 показано, як змінюється напрямок вектора швидкості. Швидкість при такому русі спрямована по дотичній до кола, дугою якої рухається тіло. Таким чином, її напрямок безперервно змінюється. Навіть якщо швидкість по модулю залишається постійною величиною, зміна швидкості призводить до появи прискорення:

У даному випадку прискореннябуде направлено до центру кола. Тому воно називається доцентровим.

Чому доцентрове прискорення спрямоване до центру?

Згадаємо, що й тіло рухається по криволінійної траєкторії, його швидкість спрямовано по дотичній. Швидкість є величиною векторною. У вектора є чисельне значення та напрямок. Швидкість у міру руху тіла безперервно змінює свій напрямок. Тобто різниця швидкостей у різні моменти часу не дорівнюватиме нулю (), на відміну від прямолінійного рівномірного руху.

Отже, ми маємо зміну швидкості за якийсь проміжок часу . Ставлення до – це прискорення. Ми приходимо до висновку, що навіть якщо швидкість не змінюється по модулю, у тіла, що здійснює рівномірний рух по колу, є прискорення.

Куди ж спрямоване це прискорення? Розглянемо рис. 3. Деяке тіло рухається криволінійно (по дузі). Швидкість тіла в точках 1 та 2 спрямована по дотичній. Тіло рухається поступово, тобто модулі швидкостей рівні: , але напрями швидкостей не збігаються.

Мал. 3. Рух тіла по колу

Віднімемо зі швидкість і отримаємо вектор. Для цього необхідно з'єднати початки обох векторів. Паралельно перенесемо вектор на початок вектора. Добудовуємо до трикутника. Третя сторона трикутника буде вектором різниці швидкостей (рис. 4).

Мал. 4. Вектор різниці швидкостей

Вектор спрямований у бік кола.

Розглянемо трикутник, утворений векторами швидкостей та вектором різниці (рис. 5).

Мал. 5. Трикутник, утворений векторами швидкостей

Цей трикутник є рівнобедреним (модулі швидкостей рівні). Значить, кути при основі рівні. Запишемо рівність для суми кутів трикутника:

З'ясуємо, куди спрямоване прискорення у цій точці траєкторії. Для цього почнемо наближати точку 2 до точки 1. При такому необмеженому старанні кут прагнутиме 0, а кут - . Кут між вектором зміни швидкості та вектором самої швидкості становить . Швидкість спрямована дотичною, а вектор зміни швидкості спрямований до центру кола. Отже, прискорення теж спрямоване до центру кола. Саме тому це прискорення носить назву доцентрове.

Як знайти доцентрове прискорення?

Розглянемо траєкторію, якою рухається тіло. У разі це дуга кола (рис. 8).

Мал. 8. Рух тіла по колу

На малюнку представлені два трикутники: трикутник, утворений швидкостями, та трикутник, утворений радіусами та вектором переміщення. Якщо точки 1 і 2 дуже близькі, вектор переміщення буде збігатися з вектором шляху. Обидва трикутники є рівнобедреними з однаковими кутами при вершині. Таким чином, трикутники подібні. Це означає, що відповідні сторони трикутників відносяться однаково:

Переміщення дорівнює добутку швидкості тимчасово: . Підставивши цю формулу, можна отримати наступний вираз для доцентрового прискорення:

Кутова швидкістьпозначається грецькою буквою омега (ω), вона говорить про те, на який кут повертається тіло за одиницю часу (рис. 9). Це величина дуги у градусній мірі, пройденої тілом за деякий час.

Мал. 9. Кутова швидкість

Звернемо увагу, що якщо тверде тіло обертається, то кутова швидкість для будь-яких точок на цьому тілі буде постійною. Ближче точка розташовується до центру обертання чи далі - це важливо, т. е. від радіусу залежить.

Одиницею виміру у разі буде або градус за секунду (), або радіан за секунду (). Часто слово «радіан» не пишуть, а просто пишуть. Наприклад знайдемо, чому дорівнює кутова швидкість Землі. Земля робить повний поворот на за год, і в цьому випадку можна говорити про те, що кутова швидкість дорівнює:

Також зверніть увагу на взаємозв'язок кутової та лінійної швидкостей:

Лінійна швидкість прямо пропорційна радіусу. Чим більший радіус, тим більша лінійна швидкість. Тим самим, віддаляючись від центру обертання, ми збільшуємо свою лінійну швидкість.

Слід зазначити, що рух по колу з постійною швидкістю - це окремий випадок руху. Однак рух по колу може бути нерівномірним. Швидкість може змінюватися не тільки за напрямом і залишатися однаковою за модулем, але й змінюватися за своїм значенням, тобто, крім зміни напрямку, існує зміна модуля швидкості. У цьому випадку ми говоримо про так званий прискорений рух по колу.

Що таке радіан?

Існує дві одиниці виміру кутів: градуси та радіани. У фізиці, як правило, радіальний захід кута є основним.

Побудуємо центральний кут, що спирається на дугу завдовжки.

Урок у 9 класі.

Тема: Прямолінійний та криволінійний рух. Рух по

кола з постійною за модулем швидкістю.

Цілі уроку: 1. Дати школярам уявлення про криволінійне

русі, періоді, частоті; уявлення про направлення та

значенні швидкості та прискорення при русі по

кола.

2. Продовжити формування вміння застосовувати

теоретичні знання на вирішення практичних завдань;

сприяти розвитку вміння порівнювати,

аналізувати.

3. Прищеплювати учням інтерес до науки, предмета фізики.

Обладнання:Для вчителя– слайди «Криволінійне та прямолінійне

рух», «Рух по колу», штатив із кулькою

на нитці, штатив із закріпленим жолобом, магніт,

кросворд.

Для учнів- штатив із закріпленою на нитці кулькою,

годинник з секундною стрілкою, листи з тестовими завданнями,

картки.

Оформлення дошки: на дошці записано тему уроку, замальовано сітку кросворда, записано завдання для самостійного вирішення, учня підготовлено малюнок для відповіді, записано домашнє завдання.

План уроку.

1. Організаційний момент.

ВЧИТЕЛЬ: Вітаю! Я рада вітати вас на уроці фізики.

Великий французький фізик Паскаль говорив: «...наші знання ніколи не можуть мати кінця саме тому, що предмет пізнання нескінченний».

Сьогодні на уроці ми спробуємо трохи просунутися у нашому пізнанні навколишнього світу.

Згадаймо, що ми вже вивчили в 9 класі.

УЧЕНЬ: Ми вивчали прямолінійний рівномірний та прямолінійний рівноприскорений рух

ВЧИТЕЛЬ:А чи тільки прямолінійний рух зустрічається в навколишньому світі?

УЧЕНЬ: Ні. Прямолінійний рух трапляється рідко. Найчастіше тіла рухаються не прямою, а кривою лінії.

ВЧИТЕЛЬ: Значить, яке перед нами стоїть завдання, що ми сьогодні маємо зробити на уроці?

УЧЕНЬ: Ми вивчимо криволінійний рух

ВЧИТЕЛЬ: А що означає «вивчити рух»?

УЧЕНЬ: Вивчити рух – це означає ввести якісь його характеристики

ВЧИТЕЛЬ: Правильно! Тобто сьогодні на уроці ми з вами розглянемо особливості криволінійного руху, введемо нові характеристики руху і як приклад криволінійного руху розглянемо рух по колу.

2. . Актуалізація здобутих знань.

ВЧИТЕЛЬ: Але перш, ніж перейти до нової теми, пригадаємо, що ми знаємо про рух, про основні фізичні величини, поняття Проведемо фізичну розминку і розгадаємо кросворд.

3. Фізична величина, одиницями виміру якої є століття, рік.

3а. Назвіть одиницю часу у СІ.

3б. За допомогою яких пристроїв вимірюють час?

4. Фізична величина, що показує швидкість виміру швидкості.

(Прискорення)

4а. Що називається прискоренням?

4б. Які одиниці вимірюють прискорення?

5. Довжина траєкторії.

5а. Уявіть, що ви пробігли стадіоном одне коло. Що більше – шлях чи переміщення?

5б. У якому разі шлях дорівнює переміщенню?

6. Фізична векторна величина, що характеризує швидкість руху.

(швидкість)

6а. Які одиниці швидкості ви знаєте?

6б. Який пристрій вимірює швидкість?

7. Одна з основних одиниць виміру у фізиці.

7а. Назвіть основні одиниці СІ.

7б. Які фізичні величини їм відповідають?

8. Зміна положення тіла у просторі з часом.

(Рух)

8а. Назвіть види руху, залежно від прискорення.

8б. Який рух називається рівномірним? Рівноприскореним?

Поки клас працює з кросвордом, 5 учнів (сильних) виконують завдання дома по карткам.

3. Пояснення нового матеріалу.

ВЧИТЕЛЬ: Ми розгадали кросворд По вертикалі у ньому виділено слово, яке буде ключовим у вивченні нової теми «Криволінійний рух». Що це за слово?

УЧЕНЬ: Траєкторія.

ВЧИТЕЛЬ: Згадаймо, що таке траєкторія?

УЧЕНЬ: Траєкторія – це лінія, вздовж якої рухається тіло

ВЧИТЕЛЬ: Чи відрізняються рухи по виду траєкторії? Розглянемо приклади руху.

Демонстрація: 1) падіння пластилінової кульки вертикально вниз; 2) скочування кульки по жолобу; 3) обертання кульки на нитки; 4) скочування кульки по жолобу поруч із магнітом.

ВЧИТЕЛЬ: Як можна класифікувати рухи, що спостерігаються?

УЧЕНЬ: падіння та скочування кульки – це прямолінійний рух, а обертання та скочування поряд з магнітом – це криволінійний рух.

ВЧИТЕЛЬ: Згадайте визначення прямолінійного руху і за аналогією спробуйте дати визначення криволінійного руху. Запишіть його у зошит (Записують самостійно, потім зачитують).

УЧЕНЬ: Криволінійний рух – це рух, траєкторія якого крива лінія

ВЧИТЕЛЬ: Наведіть приклади прямолінійного та криволінійного руху.

УЧНІ: (передбачені відповіді) прямолінійне: падіння олівця з парти, рух трамвая без повороту; криволінійне: рух планет, поворот автомобіля

ВЧИТЕЛЬ: А тепер введемо характеристики криволінійного руху, подумавши якими величинами його описати Розгляньте дві траєкторії криволінійного руху. Подумайте як описати перший вид руху?

УЧЕНЬ:У першому випадку траєкторію можна розбити на прямолінійні ділянки, як описувати прямолінійний рух ми знаємо.

ВЧИТЕЛЬ: Правильно! А в другому випадку, які будуть пропозиції? Як описати другий вид руху?

УЧЕНЬ:Траєкторію можна розбити на дуги кіл.

ВЧИТЕЛЬ:У зошиті за допомогою циркулів зробіть це (учні самостійно виконують шикування). Тобто криволінійний рух можна подати як рух по колу. Розглянемо рух тіла по колу. Це найпростіший і найпоширеніший вид криволінійного руху.

Демонстрація слайду руху по колу.

ВЧИТЕЛЬ:Наведіть приклади руху тіл по колу.

УЧЕНЬ: Рух планет, годинники стрілки.

ВЧИТЕЛЬ: Молодці! Щоб охарактеризувати рух, потрібно запровадити якісь величини. Подумайте у чому особливість руху по колу?

УЧЕНЬ: Цей рух повторюється

ВЧИТЕЛЬ: Запишемо характеристики руху по колу

Перша характеристика:

Період Т-час одного повного обороту.

ВЧИТЕЛЬ: У чому вимірюється?

УЧЕНЬ: Так як це час, то вимірюється в секундах

ВЧИТЕЛЬ: Якщо за час t тіло здійснює N обертів, як знайти період?

УЧЕНЬ: Потрібно загальний час поділити на кількість обертів

ВЧИТЕЛЬ: Правильно! Запишемо формулу:

T =

ВЧИТЕЛЬ: А тепер заслухаємо повідомлення про період (повідомлення підготовлене учнем заздалегідь)

Повідомлення 1. Період - це величина, яка досить часто зустрічається в природі, науці та техніці. Так, ми знаємо, що Земля обертається навколо своєї осі та середній період цього обертання дорівнює 24 год; повний оборот Землі навколо Сонця відбувається приблизно за 365,26 діб; робочі колеса гідротурбін роблять один повний оберт за 1 с, а гвинт середнього або легкого вертольота має період обертання від 0, 15 до 0,3с; період кровообігу в людини дорівнює приблизно 21-22 с.

ВЧИТЕЛЬ: наведіть приклади періодів обертання відомих вам тіл (запишіть у зошиті 1-2 приклади самостійно).

Отже, період обертання Землі та Місяця, до чого вони рівні?

УЧЕНЬ: Період обертання

Землі 365 с, а Місяця 30 с.

ВЧИТЕЛЬ: Хто швидше обертається?

УЧЕНЬ: Швидше обертається Місяць

ВЧИТЕЛЬ: Отже, яка друга характеристика руху?

УЧЕНЬ: Швидкість обертання

ВЧИТЕЛЬ: Правильно! Або частота. Частота () – кількість обертів за одиницю часу.

Одиниця виміру:  = з -1 .

Якщо за час t тіло здійснює N обертів, то частота обертання  = .

Подивіться уважно на формули для періоду та частоти, які ми записали, який висновок можна зробити про співвідношення величин періоду та частоти?

УЧЕНЬ: Період і частота – взаємно зворотні величини, період обернено пропорційний частоті, а частота обернено пропорційна періоду.

ВЧИТЕЛЬ: Запишіть самостійно цю залежність собі у зошит

Що за величина частота, чим цікава? Заслухаємо повідомлення (заздалегідь підготовлене учнем).

Повідомлення 2. Для вимірювання частоти існують спеціальні прилади – так звані кола для вимірювання частоти, дія яких ґрунтується на оптичній ілюзії. На кожному такому колі нанесені чорні смужки та вказано значення частоти. При обертанні чорні смужки утворюють коло певної товщини при відповідній частоті. Для вимірювання частоти використовують і тахометри. Ось деякі відомості про частоту обертання технічних пристроїв: колінчасті вали двигунів тракторів мають частоту обертання від 60 до 100 1/сек, ротор газової турбіни обертається з частотою від 200 до 300 1/сек; куля, що вилітає з автомата Калашнікова, обертається із частотою 3000 1/с.

ВЧИТЕЛЬ: Чим ми ще характеризуємо будь-який рух?

УЧЕНЬ: Будь-який рух характеризується швидкістю

ВЧИТЕЛЬ: Подумаємо, як спрямована швидкість при русі по колу? Згадаймо: буксує автомобіль, куди вилітає бруд із-під коліс? Уявили?

А тепер відкрийте підручник стор. 69 рисунок 38 (самостійна робота з підручником). Який можна зробити висновок із цих прикладів?

УЧЕНЬ: Швидкість руху по колу спрямована по дотичній.

ВЧИТЕЛЬ: Запишіть це у зошиті та замалюйте напрямок швидкості при русі по колу

Тепер подивіться малюнок. Що можна сказати про напрямок швидкості? Чи змінюється воно?

УЧЕНЬ: Так напрямок швидкості змінюється.

ВЧИТЕЛЬ: Чи можна сказати, що швидкість змінюється?

УЧЕНЬ: Так Швидкість змінюється.

ВЧИТЕЛЬ: А чому ми це стверджуємо? Згадайте, яка величина швидкість? Векторна чи скалярна?

УЧЕНЬ: Швидкість- величина векторна, тобто для неї важливо як значення, так і напрямок. І якщо змінюється напрямок, значить змінюється сама швидкість.

ВЧИТЕЛЬ: А значить рух по колу - це який рух: рівномірний чи рівноприскорений?

УЧЕНЬ: Це рух із прискоренням

ВЧИТЕЛЬ: Цей висновок запишіть собі у зошиті (самостійно)

Отже, яка четверта характеристика криволінійного руху?

УЧЕНЬ: Це прискорення

ВЧИТЕЛЬ: З'ясуємо, чому і куди спрямоване прискорення при русі по колу.

Визначимо, як спрямоване прискорення тіла, якщо воно рухається по колу із постійною за модулем швидкістю. Для цього звернемося до малюнка. На ньому зображено тіло (матеріальна точка), що рухається по колу радіусу r. За дуже малий проміжок часу t це тіло переходить із точки А до точки В, яка розташована дуже близько до точки А. У цьому випадку різницею у довжині дуги АВ та хорди
можна знехтувати і вважати, що тіло рухається хордою. Але напрями швидкостей v 0 і v, які мало тіло відповідно до точок А і В, все-таки різні. Прискорення руху тіла визначається за такою формулою:

.

Вектор прискорення сонаправлен з вектором, рівним геометричній різниці швидкостей (v - v 0). Щоб знайти цей вектор, перенесемо вектор паралельно самому собі в точку А і з'єднаємо кінці векторів швидкостей відрізком прямий, спрямованим від до . Це буде вектор (v – v 0). Ми бачимо, що він спрямований усередину кола.

При прагненні нулю проміжку часу t відрізок АВ стягується в точку. Вектор прискорення при цьому спрямований до центру кола. Тому прискорення, з яким тіло рухається по колу з постійною за модулем швидкістю, називається доцентровим. Центрошвидке прискорення в будь-якій точці спрямоване по радіусу кола до її центру.

ВЧИТЕЛЬ: Запишіть собі у зошит куди спрямоване прискорення під час руху по колу. Добре.

Розглядаючи подобу трикутників, отримаємо

Висновок цієї формули нам підготують до наступного уроку наступні учні. . . (Завдання дається учням з високим рівнем знань).

4. Закріплення.

ВЧИТЕЛЬ: Отже, що ж ми сьогодні дізналися про криволінійний рух? Згадайте, перегляньте свої записи.

А тепер перевіримо, чи добре ви засвоїли сьогоднішню тему. Вам необхідно розв'язати експериментальне завдання. Працюємо в групах по 4 особи (на столах у учнів штатив із кулькою на нитці).

ЗАВДАННЯ 1: Визначте період обертання кульки.

ЗАВДАННЯ 2 (для учнів із високим рівнем знань). Дослідіть від чого залежить період обертання?

Потім обговорюємо результати, з'ясовуємо, що період обертання залежить від швидкості обертання та радіусу.

ВЧИТЕЛЬ: А тепер трохи відвернемося і сумісний фізику та лірику

(На екрані – 2 завдання. Вирішують самостійно, потім взаємоперевірка).

1 варіант.

Завдання 1. А.С. Пушкін «Руслан та Людмила»

У Лукомор'я дуб зелений,

Золотий ланцюг на дубі том;

І вдень і вночі кіт учений

Все ходить по колу навколо. . .

Як називається такий рух кота? Визначте частоту його руху, якщо за 1 хв він робить 6 колів (оборотів). Чому дорівнює період?

ВІДПОВІДІ:  = 0,1 с -1 , Т = 10 с.

2 – варіант.

Завдання 2. А.М. Горький «Макар Чудра»

А вони обидва (Лойко Зобар і Рада. – А.С.) кружляли в темряві ночі плавно і безмовно, і ніяк не міг красень Лойко порівнятися з гордою Радою.

Визначте період звернення героя, якщо його частота обігу дорівнює 2 з -1.

ВІДПОВІДЬ: Т = 0,5 с.

(коротке обговорення завдань).

ВЧИТЕЛЬ:Настав час перевірити, як ви засвоїли новий матеріал. Отже, перед вами на столі випробування. Тести різнорівневі: початковий, середній, достатній рівні. На листочках пишіть своє прізвище та починайте працювати. На виконання тесту 5 хвилин.

Після виконання тесту відкриваються правильні відповіді. Діти оцінюють себе (самоконтроль).

Критерії оцінки:

Достатній рівень: "5" - 5

Середній рівень: "4" - 4-5

Початковий рівень: "3" - 4-5

(Учні здають листочки з оцінками).

5. Домашнє завдання.

Записують у щоденник: § 18, 19 (відповідь за узагальненим планом)

«5» - Упр 17(3) усно, упр 18(4) письмово.

«4» - Упр 17(2) усно, упр 18(1) письмово.

6. Підбиття підсумків уроку.

ВЧИТЕЛЬ: Отже, що ж ми сьогодні вивчили, що дізналися нового?

Ввели поняття криволінійного руху.

Запровадили його характеристики: період, частоту, швидкість, прискорення.

Згадуємо, що таке період, частота; куди спрямована швидкість під час руху по колу; куди направлено і чому прискорення.

ВЧИТЕЛЬ: Молодці! Ну а кого можна заохотити оцінкою?

Учні оцінюють роботу однокласників (взаємооцінка).

Оцінюється:

Робота з кросвордом (окремі учні).

Відповіді учнів із місць під час пояснення.

Відповіді учнів, які підготували повідомлення.

Відповідь учня, який пояснював нову тему.

Крім того, всі учні отримали оцінки за виконання тесту та 5 учнів отримають оцінки за роботу за картками.

ВЧИТЕЛЬ: Дякую за урок. До побачення.

ЗАВДАННЯ НА КАРТКАХ

Охарактеризуйте рух тіла, графік проекції швидкості якого зображено малюнку.

Рівняння руху тіла s = 2t + t2. Опишіть цей рух (вкажіть значення величин, що його характеризують), побудуйте графік s x (t).

Залежність від часу координати точки, що рухається вздовж осі х має вигляд: х = 2 - 10t + 3t 2 . Опишіть характер руху. Які початкова швидкість та прискорення? Запишіть рівняння для проекції швидкості.

Зі станції вийшов товарний поїзд, що йде зі швидкістю 36 км/год. Через 0,5 год у тому напрямку вирушив швидкий поїзд, швидкість якого 72 км/год. Через який час після виходу товарного поїзда його наздожене швидкий поїзд?

Ухил завдовжки 100 м лижник пройшов за 20 с, рухаючись із прискоренням 0,3 м/с2. Яка швидкість лижника на початку та в кінці ухилу?

Відповіді до тестів

Початковий рівень

В 1. В 2.

Середній рівень

В 1. В 2.

Достатній рівень

Прямолінійний рух
Відомо, що тіло рухається під дією сили, що додається до нього. Можна зробити нескладний експеримент, який показує, як напрям руху тіла залежатиме від напрямку сили, що додається до нього. Для цього знадобиться довільний предмет невеликого розміру, гумовий шнур та горизонтальна або вертикальна опора.

Прив'язує шнур одним кінцем до опори. На іншому кінці шнура закріплюємо наш предмет. Тепер, якщо ми відтягнемо наш предмет на деяку відстань, а потім відпустимо, то побачимо, як він почне рухатись у напрямку опори. Його рух обумовлений силою пружності шнура. Саме так Земля притягує всі тіла на її поверхні, а також метеорити, що летять з космосу.

Тільки замість сили пружності виступає сила тяжіння. А тепер візьмемо наш предмет на гумці і штовхнемо його не в напрямку до опори, а вздовж неї. Якби предмет не був закріплений, він би просто полетів убік. Але так як його тримає шнур, то кулька, рухаючись убік, злегка розтягує шнур, той тягне його назад, і кулька трохи змінює свій напрямок у бік опори.

Криволінійний рух по колу
Так відбувається в кожний момент часу, в результаті кулька рухається не по початковій траєкторії, але і прямолінійно до опори. Кулька рухатиметься навколо опори по колу. Траєкторія його руху буде криволінійною. Саме так навколо Землі рухається Місяць, не падаючи на нього.

Саме так тяжіння Землі захоплює метеорити, що летять близько від Землі, але не прямо на неї. Ці метеорити стають супутниками Землі. При цьому від того, яким був їхній початковий кут руху до Землі, залежить, як довго вони пробудуть на орбіті. Якщо рух був перпендикулярно Землі, всі вони можуть перебувати на орбіті нескінченно довго. Якщо ж кут був менше 90˚, то вони будуть рухатися по спіралі, що знижується, і поступово все-таки впадуть на землю.

Рух по колу з постійною за модулем швидкістю
Ще один момент, який слід зазначити, це те, що швидкість криволінійного руху по колу змінюється у напрямку, але однакова за значенням. А це означає, що рух по колу з постійною модулем швидкістю відбувається рівноприскорено.

Оскільки напрямок руху змінюється, отже, рух відбувається з прискоренням. Оскільки воно змінюється однаково в кожен момент часу, отже, рух буде рівноприскореним. А сила тяжіння є силою, що зумовлює постійне прискорення.

Місяць рухається навколо Землі саме завдяки цьому, але якщо раптом колись рух Місяця зміниться, наприклад, у нього вріжеться дуже великий метеорит, то він цілком може зійти зі своєї орбіти і впасти на Землю. Нам залишається лише сподіватися, що цей момент не настане ніколи. Такі справи.

Сценарій уроку №26

Тема уроку: Прямолінійний та криволінійний рух. Рух тіла по колу з постійною за модулем швидкістю.

Предмет: фізика

Вчитель: Апасова Н.І.

Клас: 9

Підручник: Фізика. 9 клас: підручник/А. В. Перишкін, Є. М. Гутник.-3-е вид., стереотип.- М.: Дрофа, 2016

Тип уроку:урок відкриття нового знання

Цілі уроку:

Створити умови для формування у учнів уявлення про криволінійний рух, величини, що його характеризують;

Сприяти розвитку спостережливості, логічного мислення;

Сприяти формуванню наукового світогляду та інтересу до фізики.

Завдання уроку:

- наводити приклади прямолінійного та криволінійного руху тіл; називати умови, за яких тіла рухаються прямолінійно та криволінійно; обчислювати модуль доцентрового прискорення; зображати на малюнках вектори швидкості та доцентрового прискорення при русі тіла по колу; пояснювати причину виникнення доцентрового прискорення при рівномірному русі по колу (Предметний результат);

- опанувати навички самостійного набуття нових знань про рух тіла по колу; застосовувати евристичні методи при вирішенні питання про причину виникнення доцентрового прискорення при рівномірному русі по колу; опанувати регулятивні УУД при вирішенні розрахункових та якісних завдань; розвивати монологічну та діалогічну мову (Метапредметний результат);

Сформувати пізнавальний інтерес до видів механічного руху; розвивати творчі здібності та практичні вміння щодо вирішення якісних та розрахункових завдань на рівномірний рух точки по колу; вміти приймати самостійні рішення, обґрунтовувати та оцінювати результати своїх дій (особистісний результат).

Кошти навчання: підручник, збірник завдань;комп'ютер, мультимедійний проектор, презентація «Прямолінійний та криволінійний рух»; похилий жолоб, кулька, кулька на нитки, іграшковий автомобіль, юла.

Мета етапу: включення учнів у діяльність на особистісно-значущому рівні

Привітання, перевірка готовності до уроку, емоційний настрій.

"Ми істинно вільні, коли зберегли здатність міркувати самостійно". Цицерон.

Слухають, налаштовуються на урок.

Особистісні: увага, повага до оточуючих

Комунікативні: планування навчального співробітництва

Регулятивні: саморегуляція

II. Актуалізація знань

Мета етапу: повторення вивченого матеріалу, необхідного для «відкриття нового знання», та виявлення труднощів в індивідуальній діяльності кожного учня

Організовує взаємоперевірку домашнього завдання та бесіду з контрольних питань

1. Сформулювати закон всесвітнього тяжіння. Записати формулу.

2. Чи правильно, що тяжіння Землі одна із прикладів всесвітнього тяжіння?

3. Як змінюється сила тяжіння, що діє на тіло, за його віддалення від Землі?

4. За якою формулою можна розрахувати силу тяжкості, що діє на тіло, якщо воно знаходиться на невеликій висоті на Землі?

5. У якому разі сила тяжіння, що діє на те саме тіло, буде більшою: якщо це тіло знаходиться в екваторіальній ділянці земної кулі або на одному з полюсів? Чому?

6. Що ви знаєте про прискорення вільного падіння на Місяці?

№2,3 – усно

№ 4 – біля дошки

Ми знаємо, що всі тіла притягуються одне до одного. Зокрема, Місяць, наприклад, притягується до Землі. Але виникає запитання: якщо Місяць притягується до Землі, чому він обертається навколо нього, а чи не падає Землю?

Щоб відповісти це питання, необхідно розглянути види руху тел.

Які види рухів ми вивчили?

Який рух називається рівномірним?

Що називається швидкістю рівномірного руху?

Який рух називається рівноприскореним?

Що таке прискорення тіла?

Що таке рух? Що таке траєкторія?

Відповідають на запитання

Взаємоперевірка завдання

Відповідають на запитання

Пізнавальні: логічні висновки; усвідомлено та довільно будують мовленнєве висловлювання в усній формі

Регулятивні: вміння слухати у відповідність до цільової установки; уточнення та доповнення висловлювань учнів

ІІ Ӏ. Постановка мети та завдань уроку.

Ціль етапу: створення проблемної ситуації; фіксація нового навчального завдання

Постановка проблеми.

Демонстрація досвіду: обертання юли, обертання кульки на нитки

Як можна охарактеризувати їхні рухи? Що спільного в їхньому русі?

Отже, наше завдання на сьогоднішньому уроці запровадити поняття прямолінійного та криволінійного руху. Рухи тіла по колу. Слайд 1

Для встановлення цілей я пропоную проаналізувати схему механічного руху. Слайд 2

Які цілі до нашої теми поставимо? Слайд 3

Висловлюють припущення

Записують тему уроку, формулюють цілі

Регулятивні: регулювання навчальної діяльності; вміння слухати у відповідність до цільової установки

Особистісні: готовність та здатність до саморозвитку.

I V. Проблемне пояснення нового знання

Мета етапу: забезпечення сприйняття, осмислення та первинного закріплення учнями знань про криволінійному русі, величинах, що його характеризують

Пояснення нового матеріалу з показом презентації, демонстрацією дослідів, організацією самостійної роботи учнів із підручником

Демонстрація: падіння кульки по вертикалі, її скочування по жолобу, обертання кульки на нитки, переміщення іграшкового автомобіля по столу, падіння кульки, кинутої під кутом до горизонту.

Чим відрізняються рухи запропонованих тіл?

Спробуйте самі дативизначення криволінійного та прямолінійного рухів.
– прямолінійний рух – рух прямою траєкторією
- криволінійний рух - рух по непрямій траєкторії.

Завдання 1. Виявити основні ознаки прямолінійного та криволінійного руху

1. Прочитайте § 17

2. Спираючись на рис. 34 стор. 70 запишіть у зошиті ознаки, якими володіє тіло, що рухається:

а) прямолінійно (1 б)

б) криволінійно (1 б)

3. Виберіть правильне твердження: (2 б)

А: якщо вектор сили та вектор швидкості спрямовані вздовж однієї прямої, тіло рухається прямолінійно

Б: якщо вектор сили і вектор швидкості спрямовані вздовж прямих, що перетинаються, то тіло рухається криволінійно

1) тільки А 2)тільки Б 3) і А, і Б 4)ні А, ні Б

Зробіть висновоквід чого залежить вид траєкторії руху.

Дія на тіло сили в одних випадках може призвести тільки до зміни модуля вектора швидкості цього тіла, а в інших – зміни напрямку швидкості.

Розглянути два приклади криволінійного руху: по ламаною лінії та по кривій. Слайди 7,8

Чим відрізняються ці траєкторії?

Завдання 2. Подати рух по будь-якій криволінійній траєкторії як рух по колу.

1. Розглянути рис. 35 стор. 71, проаналізувати його, спираючись на текст підручника.

2. Зобразіть власну криволінійну траєкторію та уявіть її у вигляді сукупності дуг кіл різних радіусів. (1 б)

Т.о. цей рух можна розглядати як послідовність рухів, що відбуваються за дугами кіл різного радіусу. Слайд 9

Завдання 3. Встановити, як спрямований вектор лінійної швидкості під час руху коло.

1. Прочитайте § 18 стор. 72 .

2. Зобразіть у зошиті вектор швидкості в точках В і С і зробіть висновок. (2б)

Наведіть приклади криволінійного руху, з якими ви зустрічалися у житті.

По криволінійним траєкторіям рухаються у космічному просторі планети і штучні супутники Землі, але в Землі всілякі засоби транспорту, частини машин і механізмів, води річок, повітря атмосфери тощо. Слайд 10.

Якщо притиснути до точильного каменю, що обертається, кінець сталевого прутика, то розпечені частинки, що відриваються від каменю, будуть видно у вигляді іскор. Ці частки летять із тією швидкістю, якою вони мали у момент відриву від каменю. Добре видно, що напрямок руху іскор співпадає з дотичною до кола в тій точці, де пруток стосується каменю.Щодо дотичної рухаються бризки від коліс автомобіля, що буксує.

Таким чином, миттєва швидкість тіла в різних точках криволінійної траєкторії має різний напрямок, причому, зверніть увагу: вектори швидкості і сили, що діє на тіло, спрямовані по прямому, що перетинається. Слайд 11.

По модулю швидкість може бути всюди однакова або змінюватися від точки до точки. Але навіть якщо модуль швидкості не змінюється, її не можна вважати постійною. Швидкість – векторний розмір. А раззмінюється вектор швидкості , отже, є прискорення. Тому криволінійний рух – це завждирух із прискоренням , навіть якщо за модулем швидкість стала.(Слайд 12).

Завдання 4. Вивчити побіймання доцентрового прискорення.

Дайте відповідь на питання:

2) Куди спрямоване прискорення тіла під час руху по колу з постійною за модулем швидкістю? (1 б)

3) За якою формулою можна обчислити модуль вектора доцентрового прискорення? (1 б)

4) За якою формулою розраховується модуль вектора сили, під дією якої тіло рухається по колу з постійною за модулем швидкістю? (1 б)

Прискорення тіла, що рівномірно рухається по колу, у будь-якій точцідоцентрове , тобто. направлено по радіусу кола до її центру. У будь-якій точці вектор прискорення перпендикулярний вектору швидкості.Слайд 13
Модуль доцентрового прискорення: ац = V 2 /R де V – лінійна швидкість тіла, а R – радіус кола. Слайд 14

З формули видно, що при одній і тій же швидкості чим менше радіус кола, тим більша відцентрова сила. Так, на поворотах дороги на тіло, що рухається (поїзд, автомобіль, велосипед) повинна діяти у напрямку до центру закруглення тим більша сила, чим крутіший поворот, тобто чим менше радіус закруглення.

За II законом Ньютона прискорення завжди сонаправлено із силою, внаслідок дії якої воно виникає. Це справедливо і для доцентрового прискорення.

Як же спрямована сила у кожній точці траєкторії?

Така сила називається доцентровою.

Відцентрова сила залежить від лінійної швидкості: зі збільшенням швидкості вона збільшується. Це добре відомо всім ковзанярам, ​​лижникам та велосипедистам: чим з більшою швидкістю рухаєшся, тим важче зробити поворот. Шофери дуже добре знають, як небезпечно круто повертати автомобіль на великій швидкості

Відцентрова сила створюється всіма силами природи.

Наведіть приклади дії доцентрових сил за їх природою:

сила пружності (камінь на мотузці);

сила тяжіння (планети навколо сонця);

сила тертя (рух поворотах).

Спостерігають за демонстрацією

Відповідають на запитання: за видом траєкторії ці рухи можна розділити на рухи по прямій лінії та по кривій лінії

Дають визначення. Слайд 4

Виконують завдання

Роблять висновок

Слайди 5,6

Відповідають на запитання: у першому випадку траєкторію можна розбити на прямолінійні ділянки та розглянути кожну ділянку окремо. У другому випадку можна розбити криву на дуги кіл і прямолінійні ділянки

Працюють із підручником

Виконують завдання

Працюють із підручником

Наводять приклади

Працюють із підручником

Записують формулу

Відповідають на запитання

Записують формулу у зошит

Наводять приклади

Пізнавальні: виділення суттєвої інформації; логічні висновки; усвідомлено та довільно будують мовленнєве висловлювання в усній формі; вміння формулювати питання; аналіз змісту параграфа.

Комунікативні: слухання вчителя та товаришів, побудова зрозумілих для співрозмовника висловлювань.

Регулятивні: вміння слухати у відповідність до цільової установки; планувати свої дії; уточнення та доповнення висловлювань учнів

V. Первинна перевірка розуміння

Мета етапу: промовляння та закріплення нового знання; виявити прогалини первинного осмислення вивченого матеріалу, невірні уявлення уч-ся; провести корекцію

Вирішення задач

1. Вирішення якісних завдань

№ 1624-1629(П)

2. Розв'язання розрахункових завдань

Працюють у парах

Беруть участь у колективному обговоренні розв'язання задачі

Регулятивні: планування своєї діяльності для вирішення поставленого завдання, саморегуляція

Особистісні: самовизначення з метою отримання найвищого результату

V ӀΙΙ. Підсумок уроку (рефлексія діяльності)

Мета етапу: усвідомлення уч-ся своєї навчальної діяльності, самооцінка результатів діяльності своєї та всього класу

Вчитель пропонує учням узагальнити набуті знання під час уроку. Підрахуйте кількість балів за правильно виконані завдання та поставте собі оцінку.

21 -19 балів – оцінка «5»

18-15 балів – оцінка «4»

14-10 балів – оцінка «3»

Пропонує повернутися до цілей та завдань уроку, проаналізувати їх виконання

Чи всі цілі виконані?

Чому навчилися?

Я не знав…

Тепер я знаю…

Учні вступають у діалог з учителем, висловлюють свою думку, підбивають загальний підсумок уроку

Пізнавальні: вміння робити висновки.

Комунікативні: вміти формулювати власну думку та позицію.

Регулятивні: вміння здійснювати самоконтроль та самооцінку; адекватно сприймати оцінку вчителя

ΙХ. Домашнє завдання

Мета: подальше самостійне застосування здобутих знань.

§17,18; відповісти на запитання до параграфів

Упр.17 - усно

Учні записують домашнє завдання, одержують консультацію

Регулятивні: організація учнями своєї навчальної діяльності.

Особові: оцінювання рівня складності Д/З при його виборі для виконання учням самостійно

Сьогодні ми продовжимо вивчати рух. Нами було розглянуто випадки, коли тіла рухалися лише прямолінійно, тобто по прямій лінії. Але чи так часто такий рух ми зустрічаємо в житті? Звичайно ж ні. Тіла зазвичай рухаються по криволінійних траєкторіях. Рух планет, поїздів, тварин – все це буде прикладом криволінійного руху. Описати такий рух складніше. Зміна координат відбуватиметься як мінімум по двох осях, наприклад OX і OY. Порівняємо, як спрямовані вектори швидкості та переміщення при прямолінійному та криволінійному русі. Коли тіло рухається прямою, то напрям вектора швидкості і вектора переміщення завжди збігаються. Для того, щоб відповісти на це питання у разі криволінійного руху, розглянемо малюнок. Припустимо, що тіло рухається з точки М1 до точки М2 по дузі. Шлях – це довжина дуги, переміщення – вектор М1М2. У геометрії такий відрізок називають хордою. Ми бачимо, що напрямок швидкості та переміщення не збігаються. При криволінійному русі ми говоритимемо про миттєву швидкість. Миттєва швидкість тіла в кожній точці криволінійної траєкторії спрямована по дотичній до траєкторії в цій точці. Переконатись у цьому можна, спостерігаючи за бризками з-під коліс автомобіля, вони так само вилітають по дотичному до кола колеса. Зверніть увагу, що швидкість має в кожній точці криволінійної траєкторії різний напрямок, тому навіть за умови, що модуль швидкості залишився тим самим, якщо змінилося напрямок руху, то потрібно розглядати новий вектор. З того, що швидкість постійно змінюється, випливає, що і прискорення так само змінюватиметься. Отже, криволінійний рух – це рух із прискоренням. Припустимо, тіло рухається деякою криволінійною траєкторією. Таких траєкторій може бути безліч, невже, для кожного з них доведеться описувати свої закони руху? Виявляється, окремі частини траєкторії можна, приблизно, уявити, як дуги кіл. І саме криволінійний рух, як правило, можна представити як сукупність рухів по дугах кіл різного радіусу. Вивчивши рух по колу, ми зможемо описувати складніші випадки руху. Запам'ятаємо, якщо швидкість тіла і сила, що діє на нього, спрямовані вздовж однієї прямої, то тіло рухається прямолінійно, а якщо вони спрямовані вздовж прямих, що перетинаються, то тіло рухається криволінійно. Визначте, якою траєкторією полетить камінь, що обертається на нитки, якщо нитка раптово обірветься? Миттєва швидкість каменю спрямована по дотичній до криволінійної лінії, отже, у момент обриву, згідно із законом інерції, тіло рухатиметься, зберігаючи колишню швидкість, тобто по цій же дотичній. Вантажівка рухається криволінійною траєкторією. Швидкість руху за модулем величина стала. Чи можна стверджувати, що прискорення вантажівки дорівнює нулю? Стверджувати, що прискорення вантажівки одно нулю не можна, оскільки швидкість має у кожній точці криволінійної траєкторії різний напрямок, тому за умови, що модуль швидкості залишився тим самим, розглядати потрібно новий вектор. З того, що швидкість постійно змінюється, випливає, що і прискорення так само змінюватиметься. Ми вже знаємо, що причиною прискорення є сила. Вкажіть, на яких ділянках криволінійного руху сила діяла?
Відповідь обґрунтуйте. На траєкторії зроблено позначки положення тіла через рівні проміжки часу. Сила діяла дільниці 0-3. Тіло рухалося прямолінійно, але швидкість тіла змінювалася (тіло рухалося прискорено), тобто під дією сили. Сила діяла дільниці 7-8. Величина швидкості не змінилася, але напрямок змінилося (тіло рухалося прискорено), тобто під впливом сили.