Урок по физике 10 класс

Физика 10 класс

Урок № Дата:

Тема урока: Равномерное движение точки по окружности

Образовательная цель: изучить равномерное движение тела по окружности и познакомить учащихся с основными характеристиками данного движения.

обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание учащимися понятий движение тела по окружности

организовать деятельность учащихся по воспроизведению изученного материала;

рассмотреть применение в практике изученного материала на примере движения спутника на орбите;

Развивающая:

развивать познавательную самостоятельность и творческие способности учащихся;

воспитывать навыки творческого усвоения и применения знаний;

развивать коммуникативные способности учащихся;

развивать устную речь учащихся;

активизировать мышление учащихся, повышать мотивацию учения, способствовать самовыражению, формированию критического мышления.

Коррекционная:

расширять и дифференцировать словарь (понятия и лексика по предмету),

совершенствовать умение строить ответ связного высказывания.

Воспитательная цель:

воспитывать навыки творческого усвоения и применения знаний;

воспитание культуры умственного труда и общения, чувство ответственности за свою работу.

Тип урока: урок изучения нового материала

ФОПД: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Методы обучения: репродуктивный, частично-поисковый.

Особенность урока: применение приемов технологии развития критического мышления учащихся

Оборудование:

Человек …пока он составляет часть природы, должен следовать ее законам.

Спиноза.

Ход урока

1.Организационный момент.

2.Актуализация знаний. Для успешного изучения темы «Движение по окружности» нам необходимо вспомнить некоторые уже известные понятия.

*Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

*Линия, вдоль которой движется тело.

*Траектория прямолинейного движения.

*Длина траектории.

*Расстояние, пройденное за единицу времени.

*Изменение скорости за единицу времени.

Мотивация учебной деятельности. Сообщение темы, цели, изадачи урока.

2.Процесс формирования новых понятий.

Равномерное движение точки по окружности - движение точки с постоянной по модулю скоростью (v=const) по траектории, представляющей собой окружность. Но, скорость всегда направлена по касательной к траектории движения, то по направлению она изменяется. Значит равномерное движение по окружности – ускоренное движение! 

Точка совершает перемещение с постоянной по модулю скоростью, следовательно: .

В этом случае скорость точки называется линейной скоростью (ℓ–длина дуги). Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в данной точке.

Можно характеризовать изменение положения тела с помощью углового перемещения (угла поворота) φ.

 Возьмем несколько концентрических окружностей и построим для всех центральный угол φ так, чтобы радиусы этих окружностей, образующие угол, накладывались друг на друга. Из рисунка видно, что одному и тому же углу φ соответствуют у одной окружности дуга ℓ и радиус r, а у другой – дуга L и радиус R. За меру угла можно принять отношение длины дуги к радиусу: .

Единица измерения угла называют  радианом(сокращение –рад).

Центральный угол равен одному радиану, если длина дуги равна радиусу окружности. Если точка совершила полный оборот, то длина дуги равна длине окружности. Следовательно:   - полный оборот точки соответствует 2π радиан. Для перевода единиц составим пропорцию:  . Следовательно: 

Равномерное движение точки по окружности – это движение, при котором точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые угловые перемещения (поворачивается на одинаковые углы).

Если характеризовать движение углом поворота, то удобно ввести угловую скорость:  - угловая скорость показывает, на какой угол поворачивается точка при равномерном движении по окружности за единицу времени. Единица измерения в СИ  - рад/с.

Можно сказать, что равномерным движением по окружности наз. движение  с постоянной угловой скоростью. Линейная и угловая скорости связаны между собой:  , т.е.  .

К важным характеристикам вращательного движения относятся частота и период.

 Период- физическая величина, показывающая, чему равно время, за которое точка совершает один полный оборот.

Если обозначить N – число оборотов, а Т – период, то:  .

Единица измерения в СИ – с. Т.к. за период точка поворачивается на угол 2 , то  .

Частота – количество оборотов, которое совершила точка за единицу времени: .

Единица измерения в СИ – Гц (герц). Частота равна одному герцу, если за 1 секунду точка совершает один полный оборот (1Гц=1с^-1). Частота и период – взаимно обратные величины: 

Следовательно: 

; ;

Равномерное движение тела по окружности на примере ИСЗ ( искусственного спутника Земли)

Рассмотрим движение, которое является равномерным и ускоренным одновременно, поскольку вектор мгновенной скорости меняется особым образом.

Рассмотрим спутник, равномерно летящий по круговой орбите вокруг Земли: за равные интервалы времени он пролетает равные части пути, поэтому мгновенная скорость спутника сохраняет свой модуль. То есть можно говорить о наличии скорости равномерного движения .

Однако при этом мгновенная скорость непрерывно меняет направление.

Найдём, куда направлен вектор изменения мгновенной скорости в двух произвольных точках траектории А и В. Для этого сделаем новый чертёж, обозначив Землю зелёной точкой, а спутник – красной. Выберем вблизи положений спутника А и В пары точек ,  и , . Изобразим в каждой из них вектор мгновенной скорости спутника. Пользуясь «правилом треугольника» для нахождения разности двух векторов, построим и обозначим векторы изменения мгновенной скорости (см. правую часть чертежа).

Построение при Δt→0 показывает, что при равномерном движении по окружности вектор изменения мгновенной скорости, оставаясь постоянным по модулю, в любой точке траектории направлен к центру окружности.  То есть существует так называемое центростремительное ускорение, сонаправленное с вектором изменения мгновенной скорости и имеющее модуль, который всегда можно вычислить по следующей формуле:

		a – модуль центростремительного ускорения, м/с²  υ – модуль скорости равномерного движения, м/с  R – радиус окружности или её дуги, м

Эта формула выводится из геометрических построений и рассуждений. Они сложны, поэтому мы приводим формулу без вывода.

Важно: в отличие от ранее рассмотренных, в этой формуле присутствует не вектор и даже не проекция мгновенной скорости, а её модуль.

В наше время на балконах и крышах домов нередко можно видеть антенны-«тарелки», принимающие спутниковый телевизионный сигнал. Не кажется ли вам что спутники неподвижно «висят» в небе?

Вспомним: Земля обращается вокруг своей оси за 24 часа. И если спутник будет облетать вокруг нашей планеты с периодичностью 24 часа, то он будет двигаться синхронно с вращением Земли, всё время «пролетая» над одной и той же точкой земной поверхности. Такие спутники и их орбиты называются геостационарными.

Известно: геостационарные орбиты находятся на высоте около 30000 км над поверхностью Земли.

Подсчитаем, с какой скоростью летают по ним спутники. Длину орбиты найдём по формуле длины окружности: l = 2πR.Время оборота по орбите 24 часа, а радиус Земли около 6000 км.

υ  =	l	=	2πR	=	2 · 3,14 · ( 30000 + 6000 ) км	≈   9420 км/ч
	Δt		T		24 ч

В ходе этого рассуждения мы вывели формулу для расчёта модуля скорости тела, равномерно движущегося по окружности:		υ  =	2πR
			T

Тогда  модуль центростремительного ускорения тела при его равномерном движении по окружности можно вычислить по формуле:		a  =	4π²R
			T²

R

T²

( 24·60·60 с )²

Вычисленное значение показывает, что на геостационарной орбите вектор мгновенной скорости спутника, оставаясь постоянным по модулю, ежесекундно меняется на 0,2 м/с по направлению. 

1. Подведение итога.

2. Домашние задание. Параграф 17. Формулы выучить.