Центростремительное ускорение план урока

Обновлено: 06.07.2024

Тип урока: изучение и первичного закрепление знаний.

Вид урока: комбинированный с элементами исследования, фронтальной лабораторной работой, с компьютерной поддержкой.

Форма организации обучения: фронтальная, индивидуальная, групповая (парная).

Цели урока: Рассмотреть особенности равномерного движения по окружности. Ввести понятия центростремительного ускорения, периода и частоты обращения.

Повторить виды механического движения. Познакомить с новыми понятиями: движение по окружности, центростремительное ускорение, период, частота. Выявить на практике связь периода, частоты и центростремительного ускорения с радиусом обращения.

Использовать учебное лабораторное оборудование для решения практических задач.

Развивать умение работать самостоятельно и в группе, умение сравнивать и делать выводы; мышления на всех уровнях познания (восприятия, анализа, синтеза); познавательную деятельность при постановке и проведении эксперимента.

Воспитание интереса к предмету и окружающему миру через призму знаний; трудолюбие, дисциплинированность.

Воспитание коммуникативной (умение работать в парах) и информационной культуры учащихся.

Оборудование: цифровой секундомер, линейка и тело на нити, ПК, мультимедиа проектор, презентация.

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

3. Актуализация знаний:

Назовите два вида движения, которые уже изучили (слайд 2).

Хорошо. Вспомним, что называется траекторией (слайд 3).

Верно. Какие виды траекторий вам известны? (слайд 4).

(Прямолинейная и криволинейная траектории)

- Если внимательно рассмотреть криволинейное движение, то можно, разбив его на небольшие участки, описать такое движение, как движение по окружностям разных радиусов (слайд 5).

Тема нашего урока (слайд 6) “Равномерное движение по окружности”

4. Изучение нового материала

В природе и технике криволинейное движение достаточно распространено (слайд 7): по кривым траекториям движутся спутники Земли, и спутники других планет, (слайд 8) на Земле круговое движение на дорогах, (слайд 9) детских аттракционах, (слайд 10) движение по выпуклым мостам, полета самолетов и даже стрелок на циферблатах часов. Приведите свои примеры движения по окружности ( приводят примеры).

На файер-шоу искры, отрываясь от факелов, раскрученных фаерщиком, отлетают по касательной к окружности – траектории движения факела, что хорошо видно на фотографиях. Аналогично движутся брызги и камушки из под колес мотогонщика (слайд 11).

Итак, равномерное движение точки по окружности - движение точки с постоянной по модулю скоростью (v=const) по траектории, представляющей собой окружность. Но, скорость – это векторная величина, для векторной величины одинаково важны модуль и направление. Т.к. при движении по окружности скорость всегда направлена по касательной к траектории движения, то по направлению она изменяется. Если есть изменение скорости (точнее её направления), значит, есть ускорение (слайд 12).

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

В этом случае скорость точки называется линейной скоростью (l – длина дуги). Изменение вектора скорости v по направлению характеризуется нормальным ускорением a_n, которое называется также центростремительным ускорением.

Рассмотрим направление вектора ускорения (слайд 13). Для начала построим векторы скорости в двух точках траектории при движении по окружности. Знаем, что ускорение – это отношение изменения скорости за промежуток времени. Построим разность векторов скоростей. Видим, что вектор разности (значит, вектор ускорения) направлен к центру описываемой окружности.

В каждой точке траектории вектор a_n направлен по радиусу к центру окружности, а его модуль равен:

Движение по окружности – это периодически повторяющиеся движение. И нам необходимо определить еще несколько характеристик нового вида движения.

Период (слайд 14) - время одного полного оборота по окружности Т (с)

t – время движения, n – число оборотов.

Частота (слайд 15) – число колебаний за единицу времени (секунду) по окружности v (с -1 = Гц)

t – время движения, n – число оборотов.

Сопоставим формулы периода и частоты. Какой вывод можно сделать? (Частота – величина обратная периоду)

5. Закрепление материала.

Сейчас решим задачу: На арене цирка лошадь скачет с такой скоростью, что за 1 минуту обегает 2 круга. Радиус арены цирка 6,5 м. Определите период и частоту, скорость и ускорение вращения. (слайд 16)

- Проверим решение. (слайд 17)

Перейдем к практической задаче (слайд 18). (Работа в парах)

У вас на столах есть оборудование: цифровой секундомер, линейка и тело (игрушка киндер) на нити. Задача: Определите период, частоту, скорость и центростремительное ускорение вращательного движения. Для этого:

Измерьте время t 10 полных оборотов вращательного движения, радиус R вращения.

Вычислите период Т и частоту v, скорость вращения v, центростремительное ускорение а_ц.

Оформите в виде задачи (слайд 19).

Измените радиус вращения (длину нити), повторите опыт, стараясь сохранить прежней скорость, прикладывая прежнее усилие.

Сделайте вывод о зависимости периода, частоты и ускорения от радиуса вращения (чем меньше радиус вращения, тем меньше период обращения и больше значение частоты).

6. Контроль и самопроверка.

Сейчас на слайде вы увидите тестовые задания, выполните их и покажите ответ так, что число показанных пальцев вашей руки равно номеру ответа

Подведение итогов и выдача домашнего задания и инструктаж по выполнению д.з.: сбор тетрадей с лабораторным опытом, выставление оценок. Д.з.: параграф 18, № 33, 34, 35 в рабочей тетради.

Изучить особенности криволинейного движения и, в частности, движения по окружности.

Ввести понятие центростремительного ускорения и центростремительной силы.

Продолжить работу по формированию ключевых компетенций обучающихся: 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 сотрудничеству, воспитывать уважение к мнению других, пробуждать любознательность и наблюдательность.

Повторить виды механического движения. Познакомить с новыми понятиями: движение по окружности, центростремительное ускорение, период, частота.

Выявить на практике связь периода, частоты и центростремительного ускорения с радиусом обращения. Использовать учебное лабораторное оборудование для решения практических задач.

Развивать умения применять теоретические знания для решения конкретных задач, развивать культуру логического мышления, развивать интерес к предмету; познавательную деятельность при постановке и проведении эксперимента.

Формировать мировоззрение в процессе изучения физики и аргументировать свои выводы, воспитывать культуру физического мышления, умения работать самостоятельно, в паре, поддерживать интерес к уроку физики.

Воспитание коммуникативной и информационной культуры учащихся.

Формируемые универсальные учебные действия:

1. Личностные: развитие самостоятельности, эрудиции, формирование условий для саморазвития личности.

2 .Коммуникативные: участие в коллективном обсуждении и решении проблемы, делать выводы, умение слушать, вступать в диалог.

3 . Познавательные : умение анализировать, выдвигать гипотезу, делать выводы, принимать решение, построение речевого высказывания.

4 . Регулятивные: принятие цели, развитие умения сравнивать, производить оценку.\

- знать новые понятия: движение по окружности, центростремительное ускорение, период, частота. ;

- Выявить на практике связь периода, частоты и центростремительного ускорения с радиусом обращения. Использовать учебное лабораторное оборудование для решения практических задач.

- понимать смысл поставленной задачи; инициатива, находчивость, активность при решении физических задач.

- умение видеть физическую задачу в контексте проблемной ситуации;

- понимание сущности алгоритмических предписаний и умение действовать в соответствии с предложенным алгоритмом.

Тип урока: открытие новых знаний.

Вид урока : комбинированный с элементами исследования, фронтальной лабораторной работой.

Форма организации обучения: фронтальная, индивидуальная, групповая

Мотивация познавательной деятельности: на занятии необходимо предоставить студентам возможность проявить сообразительность, смекалку в формировании навыков самостоятельной работы, работы с учебником, навыков самостоятельного добывания знаний.

Время проведения: 45 минут

Оснащение урока: карточки с заданиями, : секундомер, линейка и тело на нити.

Мотивация к учебной деятельности

II. Актуализация опорных знаний.

Ф изический диктант:

Изменение положения тела в пространстве с течением времени. (Механическое движение)
Формула перемещения при неравномерном движении.
Формула координаты тела при неравномерном движении.
Закон прямолинейного равномерного движения.
Формула ускорения тела.
Единицы измерения ускорения.
Формула скорости при равномерном движении.
Формула скорости движения при равноускоренном движении.
Формула кинетической энергии
Формула потенциальной энергии.

III. Открытие новых знаний.

Назовите два вида движения, которые мы уже изучили.

(Равномерное прямолинейное и равноускоренное прямолинейное движения)

Хорошо. Вспомним, что называется траекторией.

(Траектория – линия, вдоль которой движется тело)

Верно. Какие виды траекторий вам известны? (Прямолинейная и криволинейная траектории)

Если внимательно рассмотреть криволинейное движение, то можно, разбив его на небольшие участки, описать такое движение, как движение по окружностям разных радиусов.

Тема нашего урока "Движение тела по окружности”

Учитель. Мы достаточно часто наблюдаем такое движение тела, при котором его траекторией является окружность. По окружности движется, например, точка обода колеса при его вращении, конец стрелки часов.

Учитель. Прямолинейное движение – это движение, траектория которого - прямая линия, криволинейное – кривая. Приведите примеры прямолинейного и криволинейного движения, с которыми вы встречались в жизни.

Движение тела по окружности является частным случаем криволинейного движения.

Любую кривую можно представить как сумму дуг окружностей разного (или одинакового) радиуса.

Криволинейным движением называют такое движение, которое совершается по дугам окружностей.

Введём некоторые характеристики криволинейного движения.

Криволинейное движение с постоянной по модулю скоростью. Движение с ускорением, т.к. скорость меняет направление.

Пусть тело движется по криволинейной траектории из точки А в точку B. Пройденный телом при этом путь – это длина дуги AB, а перемещение – это вектор, направленный по хорде AB. Проведем между точками ряд хорд и представим, что тело движется по этим хордам. На каждой из них тело движется прямолинейно, и вектор скорости направлен вдоль хорды, т.е.вдоль вектора перемещения. Продолжая уменьшать длину прямолинейных участков, мы как бы стягиваем их в точки, и ломаная линия превращается в плавную кривую. Скорость оказывается направленной по касательной к кривой в этой точке.

Мгновенная скорость тела в любой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой точке.

Ускорение тела направлено к центру окружности.

При равномерном движении тела по окружности вектор ускорения всё время перпендикулярен вектору скорости, который направлен по касательной к окружности.

Тело движется по окружности при условии, что вектор линейной скорости перпендикулярен вектору центростремительного ускорения.

Центростремительное ускорение - ускорение, с которым тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, всегда направлено вдоль радиуса окружности к центру: a ц =

При движении по окружности тело через определённый промежуток времени вернётся в первоначальную точку. Движение по окружности –периодическое.

Период обращения – это промежуток времени Т , в течение которого тело (точка) совершает один оборот по окружности.

Единица измерения периода - секунда

Частота вращения ν – число полных оборотов в единицу времени.

Единица измерения частоты [ ν ] = с -1 = Гц

Связь периода с частотой:

Если за время t тело совершило N полных оборотов, то период обращения равен:

Период и частота – это взаимообратные величины: частота обратно пропорциональна периоду, а период обратно пропорционален частоте

Частота вращения технических устройств: ротор газовой турбины вращается с частотой от 200 до 300 1/с; пуля, вылетевшая из автомата Калашникова, вращается с частотой 3000 1/с.

Учитель. При равномерном движении по окружности модуль его скорости не изменяется. Но скорость - векторная величина, и она характеризуется не только числовым значением, но и направлением. При равномерном движении по окружности всё время изменяется направление вектора скорости. Поэтому такое равномерное движение является ускоренным.

Сила, удерживающая вращающееся тело на окружности и направленная к центру вращения, называется центростремительной силой.

Чтобы получить формулу для расчёта величины центростремительной силы, надо воспользоваться вторым законом Ньютона, который применим и к любому криволинейному движению.

Подставляя в формулу значение центростремительного ускорения a ц = , получим формулу центростремительной силы

Из первой формулы видно, что при одной и той же скорости чем меньше радиус окружности, тем больше центростремительная сила.

Центростремительная сила зависит от линейной скорости: с увеличением скорости она увеличивается. Это хорошо известно всем конькобежцам, лыжникам и велосипедистам: чем с большей скоростью движешься, тем труднее сделать поворот. Водители очень хорошо знают, как опасно круто поворачивать автомобиль на большой скорости. Тела могут двигаться по окружности под действием сил разных видов. Например: шар легкоатлетического молота движется по окружности под действием силы упругости троса; планеты обращаются вокруг Солнца, а спутники – вокруг планет под действием силы всемирного тяготения. Под действием этих сил возникает ускорение, меняющее направление скорости тела, благодаря чему оно движется по окружности или ее дуге.

Тела могут двигаться по окружности под действием сил разных видов

В России первый карусель был построен 16 июня 1766 года перед Зимним дворцом. Карусель состоял из четырёх кадрилей: Славянской, Римской, Индийской, Турецкой. Второй раз карусель была построена на том же месте, в том же году 11 июля. Подробное описание этих каруселей приводятся в газете Санкт-Петербургские ведомости 1766 года.

Карусель, распространённая во дворах в советское время. Карусель может приводиться в движение как двигателем (обычно электрическим), так и силами самих крутящихся, которые перед тем как сесть на карусель, раскручивают её. Такие карусели, которые нужно раскручивать самим катающимся, часто устанавливают на детских игровых площадках.

Кроме аттракционов, каруселями часто называют другие механизмы, имеющие сходное поведение — например, в автоматизированных линиях по разливу напитков, упаковке сыпучих веществ или производству печатной продукции.

В переносном смысле каруселью называют череду быстро сменяющихся предметов или событий.

IV. Закрепление нового материала.

Учитель. Сегодня на этом уроке мы познакомились с описанием криволинейного движения, с новыми понятиями и новыми физическими величинами.

Беседа по вопросам:

Что называется периодом и частотой? Как связаны между собой эти величины? В каких единицах измеряются?
Что называется линейной скоростью? В каких единицах она измеряется? Как можно её рассчитать?
Как направлено центростремительное ускорение? По какой формуле оно рассчитывается?
Как направлена центростремительная сила? По какой формуле она рассчитывается?

Применение знаний и умений в новой ситуации.

Перейдем к практической задаче (Работа в группе)

У вас на столах есть оборудование: секундомер, линейка и тело на нити. Задача: Определите период, частоту, скорость и центростремительное ускорение вращательного движения . Для этого :

Измерьте время t 10 полных оборотов вращательного движения, радиус R вращения.

Вычислите период Т и частоту v , скорость вращения v, центростремительное ускорение а ц.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Казахско-Американский Университет

Школа при КАУ

2017-2018 учебный год

Урок 5 . Центростремительное ускорение

Преподаватель : Шокпарбаева Э.Е

Наиболее простым примером центростремительного ускорения является вектор ускорения при равномерном движении по окружности (направленный к центру окружности).

Так как линейная скорость равномерно меняет направление, то движение по окружности нельзя назвать равномерным , оно является равноускоренным .

Угловая скорость

Выберем на окружности точку 1 . Построим радиус. За единицу времени точка переместится в пункт 2 . При этом радиус описывает угол. Угловая скорость численно равна углу поворота радиуса за единицу времени.

Период и частота

Период вращения T - это время, за которое тело совершает один оборот.

Частота вращение - это количество оборотов за одну секунду.

Частота и период взаимосвязаны соотношением

Связь с угловой скоростью

Линейная скорость

Каждая точка на окружности движется с некоторой скоростью. Эту скорость называют линейной. Направление вектора линейной скорости всегда совпадает с касательной к окружности. Например, искры из-под точильного станка двигаются, повторяя направление мгновенной скорости.

Рассмотрим точку на окружности, которая совершает один оборот, время, которое затрачено - это есть период T . Путь , который преодолевает точка - это есть длина окружности.

Центростремительное ускорение

При движении по окружности вектор ускорения всегда перпендикулярен вектору скорости, направлен в центр окружности.

Используя предыдущие формулы, можно вывести следующие соотношения

Точки, лежащие на одной прямой исходящей из центра окружности (например, это могут быть точки, которые лежат на спице колеса), будут иметь одинаковые угловые скорости, период и частоту. То есть они будут вращаться одинаково, но с разными линейными скоростями. Чем дальше точка от центра, тем быстрей она будет двигаться.

Закон сложения скоростей справедлив и для вращательного движения. Если движение тела или системы отсчета не является равномерным, то закон применяется для мгновенных скоростей. Например, скорость человека, идущего по краю вращающейся карусели, равна векторной сумме линейной скорости вращения края карусели и скорости движения человека.

Урок направлен на привитие навыков самообразования, потребности в саморазвитии, умения эффективно работать как в команде, так и индивидуально.

Привитие ценностей осуществляется посредством групповой и самостоятельной работы.

ФИО учителя:Джакашев Ж

Дата: 4.10.2021

Количество присутствующих:

Количество отсутствующих:

Центростремительное ускорение.

Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу)

Объяснять причину возникновения центростремительного ускорения;

знать и применять формулы центростремительного ускорения.

Дать понятия о центростремительном ускорении. Научить учащихся решать задачи по данной теме.

качественно объяснять движение по криволинейной траектории с угловой скоростью и ускорением.

Языковые цели

Лексика и терминология, специфичная для предмета:

Скорость, векторная скорость, ускорение, перемещение, угловая скорость, центростремительное ускорение.

Привитие ценностей

Привитие ценностей осуществляется посредством групповой и самостоятельной работы.

Межпредметные связи

Межпредметная интеграция на уроке осуществляется посредством содержания. Тема урока связана с математикой.

Навыки использования ИКТ

На уроке используется интерактивная доска, видео, презентация

Предварительные знания

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Начало урока

В начале урока учитель настраивает на урок, сообщает тему урока, цели обучения; совместно с учащимися определяет ожидаемые результаты, критерии успеха

Середина урока

G) Учитель может попросить учащихся предположить, что происходит со скоростью и ускорением при движении тела по окружности. Моделирование или видео ролик могут использоваться для демонстрации изменения направления скорости.

(G) Учащиеся делают предположения о видах сил, действующих на тело при движении по окружности.

(T) Учитель может показать расчет ускорения реактивного воздушного судна при внезапном повороте, и учащиеся могут оценить ускорение машины при обычных дорожных ситуациях, например, при ее повороте за угол.

(E) Хороший эксперимент показан в учебных ресурсах. Учащиеся рассчитывают центростремительную силу сравнивают ее с mv 2 /r. Они могут изменить силу F, сохраняя такой же радиус и отношение между F и v. (Они должны определить, что сила пропорциональна v².)

(I f) Учащиеся решают задачи, включающие центростремительную силу.

Конспект урока физики, который посвящён решению задач на центростремительное ускорение.

9а - 9б - 9в -

Тема. Решение задач Центростремительное ускорение.

Изучить равномерное движение тела по окружности и познакомить учащихся с основными характеристиками данного движения.

Задачи урока:

Образовательная
(Обучающие: продолжить формирование представлений о движении тела; сформировать у учащихся представления о характеристиках равномерного движения по окружности.

Развивающие: продолжить работу по формированию ключевых компетенций учащихся: умения сравнивать, анализировать, делать выводы из наблюдений, обобщать опытные данные на основе имеющихся знаний о движении тела;
развивать способность обобщать и представлять разнообразную информацию в рамках общей поставленной задачи;
формировать умения использовать основные понятия, формулы и физические законы движения тела при движении по окружности;
развивать физическое мышление учащихся через практическую деятельность; развивать умения сравнивать и анализировать.
Воспитывающие: воспитывать самостоятельность; научить детей сотрудничеству;
воспитывать уважение к мнению других (работа в группе)

1.Организационный момент

Актуализация знаний

В начале занятия давайте проведем физическую разминку. Повторим основные понятия кинематики.

Какое движение называют равномерным?

Что называют скоростью равномерного движения?

Какое движение называют равнопеременным?

Что такое ускорение тела?

Что такое путь и перемещение?

Какие типы траектории Вам известны?

При каком движении путь и перемещение совпадают? Не совпадают?

2. Объяснение нового материала

Действительно, при криволинейном движении путь и перемещение не совпадают. Давайте рассмотрим данное движение более подробно. Посмотрите внимательно на рисунок

Мы видим, что движение по окружности - частный случай криволинейного движения.

Какими же величинами можно охарактеризовать данное движение?

Скорость тела, направленную по касательной к окружности, называют линейной.

Если за любые равные промежутки времени радиус-вектор тела поворачивается на одинаковые углы, а линейная скорость тела по модулю не изменяется (т. е. если |v₀|=|v|), движение тела по окружности называют равномерным (не следует забывать, что равномерное движение по окружности происходит с ускорением, так как скорость тела непрерывно меняется по направлению).

Угловой скоростью называют величину, равную отношению угла поворота радиуса-вектора точки, движущейся по окружности к промежутку времени t, в течение которого произошел этот поворот.

Мг новенная скорость тела в каждой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории. Следовательно, в криволинейном движении направление скорости тела непрерывно изменяется. т.е. движение по окружности со скоростью, постоянной по модулю является ускоренным.

Исходя из данной информации: Какой вопрос у Вас возникает?

/Как направлено ускорение?

Как оно называется? Центростремительное ускорение всегда направлено к центру окружности.

4. физ. пауза.

5. Закрепление нового материала (22-25 минут)

1. Тело движется равномерно по окружности в направлении часовой стрелке. Как направлен вектор ускорения при таком движении?

2. Автомобиль движется на повороте по круговой траектории радиусом 50 м с постоянной по модулю скоростью 10 м/с. Каково ускорение автомобиля?

3. Тело движется по окружности радиусом 10 м. Период его вращения равен 20с. Чему равна скорость тела?

4.Тело движется по окружности радиусом 5м со скоростью 20 м/с. Чему равна частота вращения?

5. Автомобиль движется с постоянной по модулю скоростью по траектории, представленной на рисунке. В какой из указанных точек траектории центростремительное ускорение минимально?

Читайте также: