Урок физики "Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач"

Вид занятия: комбинированный урок.

Методы обучения: объяснительно - иллюстративный, репродуктивный.

Уровень усвоения информации: первый (узнавание ранее изученных объектов, свойств) + второй (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)

Образовательные цели: изучить особенности при движении тела по окружности и познакомить учащихся с дополнительными характеристиками данного движения (нормальное и тангенциальное ускорение. угловая скорость и ускорение)

Воспитательные цели: развивать коммуникативные способности через организацию работы в малых группах; создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели; формировать умение работать в коллективе, команде.

Развивающие цели: развивать активность студентов, умения анализировать, сравнивать, делать выводы и обобщать.

В результате изучения темы обучающийся должен знать:

смысл физических величин: нормальное и тангенциальное ускорение. угловая скорость и ускорение;

вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики.

В результате изучения темы обучающийся должен уметь:

описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов: изменение направления скорости тела при его движении по окружности;

применять полученные знания для решения физических задач;

использовать новые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по физике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета).

Изучение темы 1. 6 способствует формированию у обучающихся следующих общих компетенций:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 5. Использовать информационно - коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде.

Актуальность изучения темы

Движение тела по окружности или дуге окружности довольно часто встречается в природе и технике. Любое криволинейное движение можно представить приближенно как движение по дугам некоторых окружностей. Можно привести много примеров движений тел, траекторией которых является окружность (движение самолета, описывающего «мертвую петлю», людей на карусели, мотоциклов на поворотах дороги и т. д. ). Знакомство с таким движением имеет большое значение.

Блок информации

План изложения учебного материала по теме «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»

1. Вращательное движение твердого тела

2. Угловая скорость

3. Период и частота вращения

4. Связь между линейной и угловой скоростью

Изучение нового материала

1. Вращательное движение вокруг неподвижной оси - еще один частный случай движения твердого тела.

Вращательным движением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое его движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью вращения, при этом плоскос ти, которым принадлежат эти окружности, перпендикулярны оси вращения (рис. 2. 4).

В технике такой вид движения встречается очень часто: например, вращение валов двигателей и генераторов, турбин и пропеллеров самолетов.

Весь материал - смотрите документ.

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Новосибирской области

«Барабинский медицинский колледж»

Цикловая методическая комиссия общих гуманитарных,

социально-экономических дисциплин

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

комбинированного занятия

для преподавателя

Дисциплина: Физика

Раздел 1 «Механика. Основы динамики»

Тема 1.6 Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач.

для специальности: «Сестринское дело»

по программе базовой подготовки

курс 1

Барабинск, 2014 г

Рассмотрена на заседании

ЦМК ОГСЭД

Протокол № ___________

От ____________ 20___г.

Председатель ЦМК

______________________

(Ф. И. О.)

______________________

(подпись)

Разработчик: преподаватель физики 1 квалификационной категории

Вашурина Т. В.

Содержание

Методический лист ………………………………………………………4

Формирование требований ФГОС при изучении темы ………………5

Выписка из тематического плана дисциплины «Физика» ……...…….6

Актуальность изучения темы ……………………………………………7

Примерная хронокарта занятия ………………………………………...8

Блок информации по теме ………………………………………………11

План самостоятельной работы студентов ……………………………..15

Приложение №1 …………………………………………………………16

Приложение №2 …………………………………………………………17

Приложение №3 …………………………………………………………18

Приложение №4 …………………………………………………………18

Домашнее задание ……………………………………………………….19

Перечень оборудования и оснащения …………………………………19

Перечень литературы …………………………………………………...20

Методический лист

Тема 1.6 «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»

Вид занятия: комбинированный урок.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный.

Уровень усвоения информации: первый (узнавание ранее изученных объектов, свойств) + второй (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)

Образовательные цели: изучить особенности при движении тела по окружности и познакомить учащихся с дополнительными характеристиками данного движения (нормальное и тангенциальное ускорение. угловая скорость и ускорение)

Воспитательные цели: развивать коммуникативные способности через организацию работы в малых группах; создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели; формировать умение работать в коллективе, команде.

Развивающие цели: развивать активность студентов, умения анализировать, сравнивать, делать выводы и обобщать.

Формирование требований ФГОС при изучении темы

«Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»

В результате изучения темы обучающийся должен знать:

• смысл физических величин: нормальное и тангенциальное ускорение. угловая скорость и ускорение;

• вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики.

В результате изучения темы обучающийся должен уметь:

• описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов: изменение направления скорости тела при его движении по окружности;

• применять полученные знания для решения физических задач;

• использовать новые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по физике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета).

Изучение темы 1.6 способствует формированию у обучающихся следующих общих компетенций:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 5.Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде.

Выписка из тематического плана

дисциплины «Физика»

специальность сестринское дело

Актуальность изучения темы

Движение тела по окружности или дуге окружности довольно часто встречается в природе и технике. Любое криволинейное движение можно представить приближенно как движение по дугам некоторых окружностей. Можно привести много примеров движений тел, траекторией которых является окружность (движение самолета, описывающего «мертвую петлю», людей на карусели, мотоциклов на поворотах дороги и т. д.). Знакомство с таким движением имеет большое значение.

Примерная хронокарта занятия по теме «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»

(время занятия 90 минут)

Блок информации

План изложения учебного материала по теме «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»

1. Вращательное движение твердого тела

2. Угловая скорость

3. Период и частота вращения

4. Связь между линейной и угловой скоростью

Изучение нового материала

1.Вращательное движение вокруг неподвижной оси - еще один частный случай движения твердого тела.

Вращательным движением твердого тела вокруг неподвижной оси называется такое его движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, называемой осью вращения, при этом плоскости, которым принадлежат эти окружности, перпендикулярны оси вращения (рис.2.4).

   В технике такой вид движения встречается очень часто: например, вращение валов двигателей и генераторов, турбин и пропеллеров самолетов.
   2. Угловая скорость. Каждая точка вращающегося вокруг оси тела, проходящей через точку О, движется по окружности, и различные точки проходят за время  разные пути. Так, , поэтому модуль скорости точки А больше, чем у точки В (рис.2.5). Но радиусы окружностей поворачиваются за время  на один и тот же угол . Угол  - угол между осью ОХ и радиус-вектором , определяющим положение точки А (см. рис.2.5).

   Пусть тело вращается равномерно, т. е. за любые равные промежутки времени поворачивается на одинаковые углы. Быстрота вращения тела зависит от угла поворота радиус-вектора, определяющего положение одной из точек твердого тела за данный промежуток времени; она характеризуется угловой скоростью. Например, если одно тело за каждую секунду поворачивается на угол , а другое - на угол , то мы говорим, что первое тело вращается быстрее второго в 2 раза.
   Угловой скоростью тела при равномерном вращении называется величина, равная отношению угла поворота тела  к промежутку времени , за который этот поворот произошел.
   Будем обозначать угловую скорость греческой буквой ω (омега). Тогда по определению

   Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с).
Например, угловая скорость вращения Земли вокруг оси равна 0,0000727 рад/с, а точильного диска - около 140 рад/с¹.
   3. Угловую скорость можно выразить через частоту вращения, т. е. число полных оборотов за 1с. Если тело совершает  (греческая буква «ню») оборотов за 1с, то время одного оборота равно  секунд. Это время называют периодом вращения и обозначают буквой T. Таким образом, связь между частотой и периодом вращения можно представить в виде:

   Полному обороту тела соответствует угол . Поэтому согласно формуле (2.1)

   Если при равномерном вращении угловая скорость известна и в начальный момент времени  угол поворота , то угол поворота тела за время t согласно уравнению (2.1) равен:

   Если , то , или .
   Угловая скорость принимает положительные значения, если угол между радиус-вектором, определяющим положение одной из точек твердого тела, и осью ОХ увеличивается, и отрицательные, когда он уменьшается.
   Тем самым мы можем описать положение точек вращающегося тела в любой момент времени.
   Связь между линейной и угловой скоростями. Скорость точки, движущейся по окружности, часто называют линейной скоростью, чтобы подчеркнуть ее отличие от угловой скорости.
   Мы уже отмечали, что при вращении твердого тела разные его точки имеют неодинаковые линейные скорости, но угловая скорость для всех точек одинакова.
   Между линейной скоростью любой точки вращающегося тела и его угловой скоростью существует связь. Установим ее. Точка, лежащая на окружности радиусом R, за один оборот пройдет путь . Поскольку время одного оборота тела есть период T, то модуль линейной скорости точки можно найти так:

Так как , то

   Из этой формулы видно, что, чем дальше расположена точка тела от оси вращения, тем больше ее линейная скорость. Для точек земного экватора , а для точек на широте Санкт-Петербурга . На полюсах Земли .
   Модуль ускорения точки тела, движущейся равномерно по окружности, можно выразить через угловую скорость тела и радиус окружности:

Следовательно,

Чем дальше расположена точка твердого тела от оси вращения, тем большее по модулю ускорение она имеет.
   Итак, мы научились полностью описывать движение абсолютно твердого тела, вращающегося равномерно вокруг неподвижной оси, так как, пользуясь формулами, можем находить положение, модули скорости и ускорения любой точки тела в произвольный момент времени. Знаем мы и направления  и , a также форму траекторий точек.

План самостоятельной работы студентов

Тема «Угловая и линейная скорости вращения. Решение задач»

Приложение №1

Устный опрос по теме «Равномерное движение точки по окружности»

1. Как направлена мгновенная скорость при криволинейном движении?

2. Что называется линейной скоростью тела при его движении по окружности?

3. Что называется периодом и частотой обращения? В каких единицах они измеряются?

4. Как эти величины связаны между собой?

5. Как направлено ускорение тела, движущегося по окружности с постоянной по модулю скоростью?

6. Можно ли считать центростремительное ускорение постоянным, а равномерное движение по окружности равноускоренным?

7. Если при движении тела по окружности модуль скорости изменяется, будет ли ускорение тела направлено к центру окружности?

8. Как же можно описать криволинейное движение?

Приложение №2

Вопросы для первичного закрепления знаний

1. Что называется осью вращения твердого тела?
2. Что такое угловая скорость? Какова ее единица измерения в СИ?
3. Что называют периодом вращения тела (точки)? Единица измерения периода?

4. Что называют частотой вращения тела (точки)? Единица измерения частоты?

5. Какая формула связывает линейную и угловую скорости?

6. Каким соотношением определяется угловое ускорение?

7. Во сколько раз угловая скорость минутной стрелки часов больше угловой скорости часовой стрелки? 

Приложение №3

Задания для итогового контроля

1. Тело движется равномерно по окружности по часовой стрелке. Какая стрелка указывает направление вектора линейной скорости при таком движении?

2. Автомобиль движется по окружности радиуса 10 м с центростремительным ускорением 2,5. Какова линейная скорость автомобиля?

3. Поезд движется со скоростью 20 по закруглению дороги. Определите центростремительное ускорение, если радиус дуги равен 40м.

4. Колесо велосипеда имеет радиус 40 см. С какой угловой скоростью едет велосипедист, если колесо делает 120 об/мин? Чему равен период вращения колеса?

Приложение №4

Эталоны ответов к заданиям итогового контроля

Критерии оценки: за 2 правильно выполненных заданий – «3» балла

За 3 правильно выполненных задания – «4» балла

за 4 правильно выполненных задания – «5» баллов

Домашнее задание

Цель: Определить объем информации для самостоятельной работы, обратить внимание на значимые моменты.

На оценку «3»:Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&19 читать, конспект учить.

На оценку «4»:Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&19 читать, пересказ, конспект учить.

На оценку «5»:Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г.&19 читать, пересказ, конспект учить. Приготовить выступление на 3-5 минут по теме «Вращательное движение твердого тела».

Перечень оборудования и оснащения

1. Доска

2. Компьютерное и мультимедийное оборудование

3. Электронное учебное пособие (приложение к учебнику)

4. Мультимедийная презентация

5. Задания для первичного закрепления знаний и итогового контроля

Литература

Основные источники:

1. Физика. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон.носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-11-е изд. - М. : Просвещение, 2011. – 336 с.

2. Физика. Задачник. 10-11 кл. [Текст]: пособие для общеобразоват. учреждений / А. П. Рымкевич. – 9-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005. – 188 с.

Дополнительные источники:

1. Электронное учебное пособие (приложение к учебнику Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс)

2. Физика-9. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы [Текст] / Л. А. Кирик ; - Харьков: «Гимназия», 2001. – 191 с.

10