Урок № 20 Рівномірний рух матеріальної точки по колу. Період обертання

Тема уроку: Рівномірний рух матеріальної точки по колу. Період обертання       

Мета уроку: сформувати знання про криволінійний та обертальний рухи, про основні характеристики руху (період, частота), описати рух Місяця навко­ло Землі; навчити визначати частоту обертання тіла.

Базові фізичні поняття: криволінійний рух, обер­тальний рух, період, частота, природний супут­ник

Демонстрації: Рівномірний рух по колу. Період обертання і обертова частота. Обертовий рух

Обладнання: тягарець, нитка, годинник із се­кундною стрілкою (секундомір).

Тип уроку: комбінований урок

Природа — це книга, яку потрібно

прочитати й правильно зрозуміти.

К. Калдебян
Хід уроку :

      I.      Організаційний момент

Привітання, перевірка присутніх

   II.      Актуалізація опорних знань

Перевірка домашнього завдання.

Вправа «Життя — театр» (театр панто­міми). Інсценування термінів, понять, процесів: час, шлях, рівномірний рух, нерівномірний рух, траєкторія. Ці слова записані на картках, які учні по черзі витягують та інсценують, а решта учнів мають відгадати, що показує товариш.

III.      Мотивація навчальної діяльності

Увагу учнів слід звернути на те, що криволінійні рухи більш поширені, ніж прямолінійні.

IV.      Вивчення нового матеріалу

Якщо уважно придивитися до більшості механічних рухів, які відбуваються у природі, то можна помітити, що багато з них здійснюються за криволінійними траєкторіями. І одним із на­йграндіозніших прикладів такого руху є безперечно рух планет!

Будь-який криволінійний рух можна розглядати як рух по дугах кіл з різними радіусами. Вивчення руху по колу дає також ключ до розгляду довільного криволінійного руху.

Ми будемо вивчати рух тіл по колу з постійною за модулем швидкістю. Такий рух називають рівномірним рухом по колу.

Спостереження показують, що маленькі частинки, що відокремлюються від тіла, що обертається, летять із тією швидкістю, якою володіли в момент відриву: бруд з-під коліс автомобіля летить по дотичній до поверхні коліс; розпечені частинки металу, що відриваються при заточенні різця об точильний камінь, що обертається, також летять по дотичній до поверхні каменя.

Таким чином,

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

Під час руху по колу швидкості напрямлені по до­тичних.

Розглянемо окремий випадок криволінійного руху — рівно­мірне обертання тіла по колу.

Рух по колу називається рівномірним, якщо чис­лове значення швидкості не змінюється.

Чому в означенні рівномірного руху йдеться саме про числове значення швидкості? (Тому що ми бачили на рисунку, що напрямок швидкості в кожній точці змінюється.)

Для опису рівномірного обертання тіла по колу використову­ють характеристику — період обертання.

        Період обертання — це фізична величина, що дорівнює проміжку часу, за який тіло, що рівномірно обертається, робить один оберт.

Період обертання позначається символом T. Наприклад, Земля робить повний оберт навколо Сонця за 365,25 діб.

При розрахунках період звичайно виражають у секундах. Якщо період обертання дорівнює 1с, це означає, що тіло за одну секунду робить один повний оберт. Якщо за час t тіло зробило N повних обертів, то період можна визначити за формулою:

Якщо відомий період обертання Т, то можна знайти швидкість тіла v. За час t, що дорівнює періоду Т, тіло проходить шлях, що дорівнює довжині кола:. Отже,

Рух тіла по колу можна характеризувати ще однією величиною — числом обертів по колу за одиницю часу. Її називають обертовою частотою:

обертова частота дорівнює кількості повних обертів за одну секунду.

Обертова частота й період обертання зв’язані таким співвідношенням:

Частоту в СІ вимірюють в

У природі досить поширений обертовий рух: обертання коліс, маховиків, Землі навколо своєї осі й т. ін.

Візьмемо пластилінову кульку і кинемо її го­ризонтально. Ви спостерігайте, яка у кульки буде траєкторія. (Виконуємо дослід і вислуховуємо ви­сновки дітей.) Чому кулька падає на Землю? Яку форму має Земля? За якої умови кулька не зможе впасти на Землю? Як тоді рухатиметься тіло?

Який ви знаєте природний супутник нашої пла­нети? Що ви знаєте про нього? (Діти відповідають, а учитель доповнює їхні відповіді.)

Місяць – найближче до Землі небесне тіло. З усіх небесних тіл Місяць досліджений найкраще. Відомо, що природний супутник має кулясту фор­му радіусом 1 738 км, майже у 3,7 рази менший, ніж у Землі. Від нашої планети Місяць перебуває на відстані приблизно 380 000 км, тобто він приблиз­но у 400 разів ближчий до нас, ніж Сонце. Маса Місяця приблизно у 81 раз менша, ніж маса Землі.

Ніч і день на Місяці тривають приблизно по 15 земних діб. Тобто доба на Місяці дорівнює 720 год. Період обертання Місяця навколо Землі 27 діб 7 год 43 хв.

Через відсутність навколо Місяця повітряної оболонки вдень його поверхня нагрівається до +130 °С, а вночі охолоджується до -160...-170 °С. Чи є Місяць джерелом світла? Чому?

Місяць завжди повернутий до Землі одним бо­ком, тому що час його обертання навколо власної осі та навколо Землі однаковий. Крім того, обидва оберти відбуваються в один бік. Значним досяг­ненням у дослідженні природного супутника Землі стало те, що американські космонавти побували на Місяці. Вони встановили прилади для подальших досліджень, взяли проби місячного ґрунту і повер­нулися на Землю. Відомо, що на Місяці є рівнини, невисокі гори та западини. Найбільші рівнини на Місяці називають морями. Складено карту Місяця, де є Море Дощів, Море Спокою, Океан Бурь та інші. Чи однаковий вигляд має Місяць із Землі у різні дні? Чому? Які ви знаєте фази Місяця? Як відбува­ється місячне і сонячне затемнення? (Пригадати з 7-го класу.) Як Місяць впливає на Землю?

   V.      Встановлення внутрішньо предметних та між предметних зв’язків

VI.      Узагальнення знань

Які точки поверхні Землі рухаються швидше від інших унаслідок добового обертання Землі?

Деталь, закріплена в патроні токарного верстата, робить 600 обертів щохвилини. Визначте частоту й період обертання.

Дано: N=600 t=1 хв=60 с	Розв’язання
n, T – ?	Відповідь. .

VII.      Підсумки уроку

VIII.      Домашнє завдання

З якою швидкістю рухаються кінці годинної, хвилинної й секундної стрілок настінних годинників? Прийміть, що довжина кожної із цих стрілок дорівнює 10 см.

Розв’язок. Використовуючи формулу, що зв’язує швидкість, період і радіус, одержуємо для кінців годинної й хвилинної стрілок:

Рух з такими малими швидкостями важко помітити оком, тому коли ми дивимося на настінні годинники, годинна й хвилинна стрілки здаються нерухомими. Кінець же секундної стрілки рухається зі швидкістю:

2. Чому дорівнює період обертання Землі навколо Сонця? Місяця навколо Землі?

3. Чому дорівнює період обертання годинної стрілки годинників? Хвилинної? Секундної?

Розв’язок. Годинна стрілка робить один повний оберт за 12 годин — це і є період її обертання. Період обертання хвилинної стрілки — 1 год, а секундної — 1 хв.

  Завантажити конспект Урок № 20 Рівномірний рух матеріальної точки по колу. Період обертання

Буду радий бачити Ваші побажання та запитання в коментарях.