Chuyển động của một vật theo một vòng tròn với vận tốc tuyệt đối không đổi- đây là một chuyển động trong đó một vật thể mô tả các cung giống hệt nhau ở những khoảng thời gian bằng nhau.
Vị trí của vật trên đường tròn được xác định vectơ bán kính\(~\vec r\) được vẽ từ tâm vòng tròn. Mô đun của vectơ bán kính bằng bán kính của đường tròn R(Hình 1).
Trong thời gian ∆ t vật chuyển động từ một điểm MỘT chính xác TRONG, tạo độ dịch chuyển \(~\Delta \vec r\) bằng dây cung AB, và đi theo con đường, bằng chiều dài vòng cung tôi.
Véc tơ bán kính quay một góc Δ φ . Góc được biểu thị bằng radian.
Tốc độ \(~\vec \upsilon\) chuyển động của cơ thể dọc theo quỹ đạo (vòng tròn) được hướng tiếp tuyến với quỹ đạo. Nó được gọi là tốc độ tuyến tính. Mô đun vận tốc tuyến tính bằng tỷ lệ chiều dài của cung tròn tôiđến khoảng thời gian Δ t mà vòng cung này được hoàn thành:
\(~\upsilon = \frac(l)(\Delta t).\)
Một đại lượng vật lý vô hướng, về số lượng bằng tỷ số giữa góc quay của vectơ bán kính và khoảng thời gian xảy ra chuyển động quay này, được gọi là vận tốc góc:
\(~\omega = \frac(\Delta \varphi)(\Delta t).\)
Đơn vị SI vận tốc góc là radian trên giây (rad/s).
Tại chuyển động đều dọc theo chu vi, vận tốc góc và mô đun vận tốc tuyến tính là các giá trị không đổi: ω = hằng; υ = hằng số.
Vị trí của vật có thể được xác định nếu mô đun của vectơ bán kính \(~\vec r\) và góc φ , mà nó hợp với trục Con bò đực(tọa độ góc). Nếu tại thời điểm ban đầu t tọa độ góc 0 = 0 là φ 0 và tại thời điểm t nó bằng nhau φ , thì góc quay Δ φ vectơ bán kính cho thời gian \(~\Delta t = t - t_0 = t\) bằng \(~\Delta \varphi = \varphi - \varphi_0\). Sau đó từ công thức cuối cùng chúng ta có thể nhận được phương trình động học của chuyển động của một điểm vật chất dọc theo đường tròn:
\(~\varphi = \varphi_0 + \omega t.\)
Nó cho phép bạn xác định vị trí của cơ thể bất cứ lúc nào t. Xét rằng \(~\Delta \varphi = \frac(l)(R)\), chúng ta thu được\[~\omega = \frac(l)(R \Delta t) = \frac(\upsilon)(R) \Mũi tên bên phải\]
\(~\upsilon = \omega R\) - công thức cho mối quan hệ giữa tốc độ tuyến tính và tốc độ góc.
Khoảng thời gian Τ , trong thời gian đó cơ thể tạo ra một lượt đầy đủ, gọi điện chu kỳ quay:
\(~T = \frac(\Delta t)(N),\)
Ở đâu N- số vòng mà vật thực hiện được trong thời gian Δ t.
Trong thời gian ∆ t = Τ vật thể di chuyển theo đường \(~l = 2 \pi R\). Kể từ đây,
\(~\upsilon = \frac(2 \pi R)(T); \ \omega = \frac(2 \pi)(T) .\)
Kích cỡ ν , nghịch đảo của chu kỳ, cho biết vật quay được bao nhiêu vòng trong một đơn vị thời gian, được gọi là tốc độ quay:
\(~\nu = \frac(1)(T) = \frac(N)(\Delta t).\)
Kể từ đây,
\(~\upsilon = 2 \pi \nu R; \\omega = 2 \pi \nu .\)
Văn học
Aksenovich L. A. Vật lý ở trường trung học: Lý thuyết. Nhiệm vụ. Kiểm tra: Sách giáo khoa. trợ cấp cho các cơ sở cung cấp giáo dục phổ thông. môi trường, giáo dục / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 18-19.
1. Chuyển động đều theo vòng tròn
2. Tốc độ góc của chuyển động quay.
3. Thời gian luân chuyển.
4. Tốc độ quay.
5. Mối quan hệ giữa tốc độ tuyến tính và tốc độ góc.
6. Gia tốc hướng tâm.
7. Chuyển động xen kẽ đều nhau trong một vòng tròn.
8. Gia tốc góc trong chuyển động tròn đều.
9. Gia tốc tiếp tuyến.
10. Định luật chuyển động có gia tốc đều trong một đường tròn.
11. Vận tốc góc trung bình trong chuyển động có gia tốc đều trong một đường tròn.
12. Công thức thiết lập mối liên hệ giữa vận tốc góc, gia tốc góc và góc quay trong chuyển động có gia tốc đều trong một đường tròn.
1.Chuyển động đều quanh một vòng tròn- chuyển động trong đó một điểm vật chất đi qua các đoạn bằng nhau của cung tròn trong những khoảng thời gian bằng nhau, tức là điểm chuyển động tròn đều với vận tốc tuyệt đối không đổi. Trong trường hợp này, tốc độ bằng tỷ lệ giữa cung của một vòng tròn đi qua điểm và thời gian chuyển động, tức là.
và được gọi là tốc độ chuyển động tuyến tính trong một vòng tròn.
Giống như trong chuyển động cong, vectơ vận tốc hướng tiếp tuyến với đường tròn theo hướng chuyển động (Hình 25).
2. Vận tốc góc trong chuyển động tròn đều- tỉ số giữa góc quay của bán kính và thời gian quay:
Trong chuyển động tròn đều, vận tốc góc không đổi. Trong hệ SI, vận tốc góc được đo bằng (rad/s). Một radian - rad là góc ở tâm chắn một cung tròn có chiều dài bằng bán kính. Một góc đầy đủ chứa radian, tức là mỗi vòng quay bán kính quay một góc radian.
3. Chu kỳ quay– khoảng thời gian T trong đó một điểm vật chất quay hết một vòng. Trong hệ SI, thời gian được tính bằng giây.
4. Tần số quay- số vòng quay được trong một giây. Trong hệ SI, tần số được đo bằng hertz (1Hz = 1). Một hertz là tần số mà một vòng quay được hoàn thành trong một giây. Thật dễ dàng để tưởng tượng rằng
Nếu trong thời gian t một điểm quay n vòng quanh một đường tròn thì .
Biết chu kỳ và tần số quay, vận tốc góc có thể được tính bằng công thức:
5 Mối quan hệ giữa tốc độ tuyến tính và tốc độ góc. Độ dài của cung tròn bằng góc ở tâm, tính bằng radian, bán kính của đường tròn chắn cung đó. Bây giờ chúng ta viết tốc độ tuyến tính dưới dạng
Thường thuận tiện khi sử dụng các công thức: hoặc Vận tốc góc thường được gọi là tần số tuần hoàn và tần số được gọi là tần số tuyến tính.
6. Gia tốc hướng tâm. Trong chuyển động đều quanh một vòng tròn, mô đun vận tốc không đổi nhưng hướng của nó liên tục thay đổi (Hình 26). Điều này có nghĩa là một vật chuyển động đều trong một vòng tròn chịu gia tốc hướng về tâm và được gọi là gia tốc hướng tâm.
Giả sử quãng đường đi được bằng một cung tròn trong một khoảng thời gian. Chúng ta hãy di chuyển vectơ, để nó song song với chính nó, sao cho điểm bắt đầu của nó trùng với điểm bắt đầu của vectơ tại điểm B. Mô đun thay đổi tốc độ bằng , và mô đun gia tốc hướng tâm bằng
Trong Hình 26, các tam giác AOB và DVS là các tam giác cân và các góc ở đỉnh O và B bằng nhau, cũng như các góc có các cạnh vuông góc với nhau là AO và OB. Điều này có nghĩa là các tam giác AOB và DVS giống nhau. Do đó, nếu khoảng thời gian lấy các giá trị nhỏ tùy ý thì cung có thể được coi là gần bằng dây cung AB, tức là. . Do đó, chúng ta có thể viết Xét rằng VD = , OA = R chúng ta thu được Nhân cả hai vế của đẳng thức cuối cùng với , chúng ta thu được thêm biểu thức mô đun gia tốc hướng tâm trong chuyển động đều trong một đường tròn: . Xét rằng chúng ta nhận được hai công thức được sử dụng thường xuyên:
Vì vậy, trong chuyển động đều quanh một vòng tròn, gia tốc hướng tâm có độ lớn không đổi.
Dễ hiểu là trong giới hạn tại , góc . Điều này có nghĩa là các góc ở đáy DS của tam giác ICE có xu hướng về giá trị , và vectơ thay đổi tốc độ trở nên vuông góc với vectơ tốc độ, tức là. hướng thẳng vào tâm đường tròn.
7. Chuyển động tròn đều xen kẽ- chuyển động tròn trong đó vận tốc góc thay đổi một lượng như nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau.
8. Gia tốc góc trong chuyển động tròn đều– tỷ số của sự thay đổi vận tốc góc với khoảng thời gian mà sự thay đổi này xảy ra, tức là
trong đó giá trị ban đầu của vận tốc góc, giá trị cuối cùng của vận tốc góc, gia tốc góc, trong hệ SI được đo bằng . Từ đẳng thức cuối cùng, chúng ta thu được công thức tính vận tốc góc
Và nếu .
Nhân cả hai vế của các đẳng thức này với và tính đến , là gia tốc tiếp tuyến, tức là gia tốc hướng tiếp tuyến với đường tròn, ta thu được công thức tính vận tốc tuyến tính:
Và nếu .
9. Gia tốc tiếp tuyến bằng số với sự thay đổi tốc độ trong một đơn vị thời gian và hướng dọc theo tiếp tuyến với đường tròn. Nếu >0, >0 thì chuyển động có gia tốc đều. Nếu như<0 и <0 – движение.
10. Định luật chuyển động có gia tốc đều trong một vòng tròn. Quãng đường đi quanh một vòng tròn theo thời gian trong chuyển động nhanh dần đều được tính theo công thức:
Thay , , và rút gọn cho , ta thu được định luật chuyển động có gia tốc đều trong một đường tròn:
Hoặc nếu.
Nếu chuyển động chậm đều, tức là<0, то
11.Gia tốc tổng cộng trong chuyển động tròn đều có gia tốc. Trong chuyển động có gia tốc đều trong một vòng tròn, gia tốc hướng tâm tăng theo thời gian, vì Do gia tốc tiếp tuyến, tốc độ tuyến tính tăng lên. Rất thường xuyên, gia tốc hướng tâm được gọi là bình thường và được ký hiệu là. Vì tổng gia tốc tại một thời điểm nhất định được xác định theo định lý Pythagore (Hình 27).
12. Vận tốc góc trung bình trong chuyển động nhanh đều trong một vòng tròn. Tốc độ tuyến tính trung bình trong chuyển động có gia tốc đều trong một vòng tròn bằng . Thay thế ở đây và giảm bằng cách chúng tôi nhận được
Nếu thì.
12. Công thức thiết lập mối liên hệ giữa vận tốc góc, gia tốc góc và góc quay trong chuyển động có gia tốc đều trong một đường tròn.
Thay các đại lượng , , , , vào công thức
và giảm đi , ta được
Bài giảng 4. Động lực học.
1. Động lực học
2. Sự tương tác của cơ thể.
3. Quán tính. Nguyên lý quán tính.
4. Định luật đầu tiên của Newton.
5. Điểm tài liệu miễn phí.
6. Hệ quy chiếu quán tính.
7. Hệ quy chiếu không quán tính.
8. Nguyên lý tương đối của Galileo.
9. Các phép biến đổi Galilê.
11. Bổ sung lực lượng.
13. Mật độ của các chất.
14. Khối tâm.
15. Định luật thứ hai của Newton.
16. Đơn vị lực.
17. Định luật thứ ba của Newton
1. Động lực học có một nhánh cơ học nghiên cứu chuyển động cơ học, tùy thuộc vào các lực gây ra sự thay đổi trong chuyển động này.
2.Tương tác của cơ thể. Các vật thể có thể tương tác cả khi tiếp xúc trực tiếp và ở khoảng cách xa thông qua một loại vật chất đặc biệt gọi là trường vật lý.
Ví dụ, tất cả các vật thể đều bị hút vào nhau và lực hút này được thực hiện thông qua trường hấp dẫn và lực hút được gọi là lực hấp dẫn.
Các vật mang điện tích tương tác qua một điện trường. Dòng điện tương tác thông qua một từ trường. Những lực này được gọi là điện từ.
Các hạt cơ bản tương tác thông qua các trường hạt nhân và các lực này được gọi là hạt nhân.
3. Quán tính. Vào thế kỷ thứ 4. BC đ. Nhà triết học Hy Lạp Aristotle cho rằng nguyên nhân chuyển động của một vật thể là do lực tác dụng từ một hoặc nhiều vật thể khác. Đồng thời, theo chuyển động của Aristotle, một lực không đổi truyền cho cơ thể một tốc độ không đổi và khi lực ngừng tác dụng thì chuyển động sẽ dừng lại.
Vào thế kỷ 16 Nhà vật lý người Ý Galileo Galilei, tiến hành các thí nghiệm với các vật lăn xuống một mặt phẳng nghiêng và các vật rơi, đã chỉ ra rằng một lực không đổi (trong trường hợp này là trọng lượng của một vật) truyền gia tốc cho vật.
Vì vậy, dựa trên các thí nghiệm, Galileo đã chỉ ra rằng lực là nguyên nhân gây ra gia tốc của các vật thể. Hãy để chúng tôi trình bày lý luận của Galileo. Cho một quả bóng rất nhẵn lăn dọc theo một mặt phẳng nằm ngang nhẵn. Nếu không có gì cản trở quả bóng thì nó có thể lăn bao lâu tùy thích. Nếu đổ một lớp cát mỏng lên đường đi của quả bóng, nó sẽ dừng lại rất nhanh vì nó bị ảnh hưởng bởi lực ma sát của cát.
Vì vậy, Galileo đã đi đến việc xây dựng nguyên lý quán tính, theo đó một vật thể duy trì trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu không có ngoại lực nào tác dụng lên nó. Tính chất này của vật chất thường được gọi là quán tính, và sự chuyển động của một vật thể không có tác động từ bên ngoài được gọi là chuyển động theo quán tính.
4. Định luật đầu tiên của Newton. Năm 1687, dựa trên nguyên lý quán tính của Galileo, Newton đã xây dựng định luật động lực học đầu tiên – định luật đầu tiên của Newton:
Một điểm vật chất (vật thể) ở trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu các vật thể khác không tác dụng lên nó hoặc các lực tác dụng từ các vật thể khác cân bằng, tức là. được đền bù.
5.Điểm tài liệu miễn phí- một điểm vật chất không bị ảnh hưởng bởi các vật thể khác. Đôi khi họ nói - một điểm vật chất biệt lập.
6. Hệ quy chiếu quán tính (IRS)- một hệ quy chiếu mà trong đó một điểm vật chất cô lập chuyển động thẳng và đều hoặc đứng yên.
Bất kỳ hệ quy chiếu nào chuyển động đều và thẳng so với ISO đều là quán tính,
Chúng ta hãy đưa ra một công thức khác của định luật thứ nhất Newton: Có những hệ quy chiếu liên quan đến một điểm vật chất tự do chuyển động thẳng và đều hoặc đứng yên. Các hệ quy chiếu như vậy được gọi là quán tính. Định luật đầu tiên của Newton thường được gọi là định luật quán tính.
Định luật thứ nhất của Newton cũng có thể được đưa ra dưới dạng công thức sau: mọi vật thể vật chất đều chống lại sự thay đổi tốc độ của nó. Tính chất này của vật chất được gọi là quán tính.
Chúng ta gặp những biểu hiện của luật này hàng ngày trong giao thông đô thị. Khi xe buýt đột ngột tăng tốc, chúng tôi bị ép vào lưng ghế. Khi xe buýt chạy chậm lại, cơ thể chúng ta trượt về phía xe buýt.
7. Hệ quy chiếu không quán tính – một hệ thống tham chiếu di chuyển không đều so với ISO.
Một vật, so với ISO, ở trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Nó chuyển động không đều so với hệ quy chiếu không quán tính.
Bất kỳ hệ quy chiếu quay nào cũng là hệ quy chiếu không quán tính, bởi vì trong hệ thống này cơ thể trải qua gia tốc hướng tâm.
Không có cơ thể nào trong tự nhiên hoặc công nghệ có thể đóng vai trò là ISO. Ví dụ, Trái đất quay quanh trục của nó và bất kỳ vật thể nào trên bề mặt của nó đều chịu gia tốc hướng tâm. Tuy nhiên, trong một khoảng thời gian khá ngắn, hệ quy chiếu gắn liền với bề mặt Trái đất có thể được coi là ISO ở một mức độ gần đúng nào đó.
8.Nguyên lý tương đối của Galileo. ISO có thể nhiều muối như bạn muốn. Do đó, câu hỏi được đặt ra: các hiện tượng cơ học giống nhau trông như thế nào ở các ISO khác nhau? Có thể sử dụng các hiện tượng cơ học để phát hiện chuyển động của ISO mà chúng được quan sát thấy hay không.
Câu trả lời cho những câu hỏi này được đưa ra bởi nguyên lý tương đối của cơ học cổ điển, được khám phá bởi Galileo.
Ý nghĩa của nguyên lý tương đối của cơ học cổ điển là phát biểu: mọi hiện tượng cơ học đều diễn ra giống hệt nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.
Nguyên tắc này có thể được phát biểu như sau: mọi định luật của cơ học cổ điển đều được biểu diễn bằng những công thức toán học giống nhau. Nói cách khác, không có thí nghiệm cơ học nào có thể giúp chúng ta phát hiện được chuyển động của ISO. Điều này có nghĩa là việc cố gắng phát hiện chuyển động của ISO là vô nghĩa.
Chúng tôi bắt gặp sự biểu hiện của nguyên lý tương đối khi đi trên tàu hỏa. Tại thời điểm đoàn tàu của chúng ta đang đứng ở ga và đoàn tàu đang đứng trên đường ray liền kề bắt đầu di chuyển chậm rãi, thì trong những khoảnh khắc đầu tiên, chúng ta có vẻ như đoàn tàu của chúng ta đang di chuyển. Nhưng điều ngược lại cũng xảy ra, khi đoàn tàu của chúng tôi tăng tốc một cách trơn tru, đối với chúng tôi, có vẻ như đoàn tàu lân cận đã bắt đầu di chuyển.
Trong ví dụ trên, nguyên lý tương đối thể hiện trong những khoảng thời gian nhỏ. Khi tốc độ tăng lên, chúng ta bắt đầu cảm thấy va chạm và lắc lư của ô tô, tức là hệ quy chiếu của chúng ta trở nên không quán tính.
Vì vậy, cố gắng phát hiện chuyển động của ISO là vô nghĩa. Do đó, hoàn toàn không quan tâm ISO nào được coi là cố định và ISO nào được coi là chuyển động.
9. phép biến đổi Galilê. Cho hai ISO chuyển động tương đối với nhau với một tốc độ. Theo nguyên lý tương đối, chúng ta có thể giả sử rằng ISO K đứng yên và ISO chuyển động tương đối với tốc độ. Để đơn giản, chúng tôi giả sử rằng các trục tọa độ tương ứng của hệ thống và song song, và các trục tọa độ trùng nhau. Giả sử các hệ trùng nhau tại thời điểm bắt đầu và chuyển động xảy ra dọc theo các trục và , tức là. (Hình 28)
11. Bổ sung lực lượng. Nếu hai lực tác dụng lên một hạt thì lực tạo thành bằng lực vectơ của chúng, tức là. các đường chéo của hình bình hành được xây dựng trên các vectơ và (Hình 29).
Quy tắc tương tự được áp dụng khi phân tích một lực nhất định thành hai thành phần lực. Để làm điều này, một hình bình hành được dựng trên vectơ của một lực nhất định, như trên một đường chéo, các cạnh của nó trùng với hướng của các thành phần lực tác dụng lên một hạt nhất định.
Nếu một số lực tác dụng lên hạt thì lực tạo thành bằng tổng hình học của tất cả các lực:
12.Cân nặng. Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng tỉ số giữa mô đun lực và mô đun gia tốc mà lực này truyền cho vật là một giá trị không đổi đối với một vật cho trước và được gọi là khối lượng của vật:
Từ đẳng thức cuối cùng, suy ra rằng khối lượng của vật càng lớn thì lực phải tác dụng để thay đổi tốc độ của nó càng lớn. Do đó, khối lượng của vật thể càng lớn thì nó càng trơ, tức là. khối lượng là thước đo quán tính của vật thể. Khối lượng được xác định theo cách này được gọi là khối lượng quán tính.
Trong hệ SI, khối lượng được đo bằng kilôgam (kg). Một kilôgam là khối lượng nước cất có thể tích một deximét khối được lấy ở nhiệt độ
13. Mật độ vật chất- khối lượng của một chất chứa trong một đơn vị thể tích hoặc tỉ số giữa khối lượng cơ thể và thể tích của nó
Mật độ được đo bằng () trong hệ SI. Biết mật độ của một vật thể và thể tích của nó, bạn có thể tính khối lượng của nó bằng công thức. Biết mật độ và khối lượng của một vật thể, thể tích của nó được tính bằng công thức.
14.Trung tâm khối lượng- một điểm của vật có tính chất là nếu hướng của lực đi qua điểm này thì vật sẽ chuyển động tịnh tiến. Nếu hướng tác dụng không đi qua khối tâm thì vật sẽ chuyển động đồng thời quay quanh khối tâm
15. Định luật thứ hai của Newton. Trong ISO, tổng các lực tác dụng lên một vật bằng tích của khối lượng của vật đó và gia tốc do lực này truyền cho nó.
16.Đơn vị lực. Trong hệ SI, lực được đo bằng newton. Một newton (n) là lực tác dụng lên một vật có trọng lượng một kilôgam sẽ truyền gia tốc cho vật đó. Đó là lý do tại sao .
17. Định luật thứ ba của Newton. Các lực mà hai vật tác dụng lên nhau có độ lớn bằng nhau, ngược chiều và tác dụng dọc theo một đường thẳng nối các vật này.
Alexandrova Zinaida Vasilievna, giáo viên vật lý và khoa học máy tính
Cơ sở giáo dục: Trường trung học MBU số 5 làng Pechenga, vùng Murmansk.
Mục: vật lý
Lớp học : lớp 9
Chủ đề bài học : Chuyển động của một vật theo một vòng tròn với vận tốc tuyệt đối không đổi
Mục đích của bài học:
nêu ý tưởng về chuyển động cong, giới thiệu các khái niệm về tần số, chu kỳ, vận tốc góc, gia tốc hướng tâm và lực hướng tâm.
Mục tiêu bài học:
giáo dục:
Ôn lại các loại chuyển động cơ học, giới thiệu các khái niệm mới: chuyển động tròn, gia tốc hướng tâm, chu kỳ, tần số;
Làm rõ trong thực tế mối quan hệ giữa chu kỳ, tần số và gia tốc hướng tâm với bán kính hoàn lưu;
Sử dụng thiết bị phòng thí nghiệm giáo dục để giải quyết các vấn đề thực tế.
Phát triển :
Phát triển khả năng vận dụng kiến thức lý thuyết để giải quyết các vấn đề cụ thể;
Phát triển văn hóa tư duy logic;
Phát triển sự quan tâm đến chủ đề này; hoạt động nhận thức khi bố trí và tiến hành thí nghiệm.
giáo dục :
Hình thành thế giới quan trong quá trình nghiên cứu vật lý và biện minh cho kết luận của mình, trau dồi tính độc lập và chính xác;
Thúc đẩy văn hóa giao tiếp và thông tin của sinh viên
Thiết bị dạy học:
máy tính, máy chiếu, màn chiếu, trình chiếu bài học"Chuyển động của cơ thể theo vòng tròn", in thẻ nhiệm vụ;
bóng tennis, cầu lông, ô tô đồ chơi, bóng trên dây, chân máy;
bộ dụng cụ thí nghiệm: đồng hồ bấm giờ, chân máy có khớp nối và chân, quả bóng trên dây, thước kẻ.
Hình thức tổ chức đào tạo: phía trước, cá nhân, nhóm.
Loại bài học: học tập và củng cố kiến thức cơ bản.
Hỗ trợ giáo dục và phương pháp: Vật lý. lớp 9. Sách giáo khoa. Peryshkin A.V., Gutnik E.M. tái bản lần thứ 14, đã xóa. - M.: Bustard, 2012.
Thời gian thực hiện bài học : 45 phút
1. Trình soạn thảo trong đó tài nguyên đa phương tiện được tạo:bệnh đa xơ cứngPowerPoint
2. Loại tài nguyên đa phương tiện: trình bày trực quan tài liệu giáo dục bằng cách sử dụng trình kích hoạt, video nhúng và bài kiểm tra tương tác.
Kế hoạch bài học
Thời gian tổ chức. Động lực cho hoạt động học tập.
Cập nhật kiến thức cơ bản.
Học tài liệu mới.
Trao đổi về các vấn đề;
Giải quyết vấn đề;
Thực hiện công việc nghiên cứu thực tế.
Tóm tắt bài học.
Trong các lớp học
Các bước học
Thực hiện tạm thời
Thời gian tổ chức. Động lực cho hoạt động học tập.
Trượt 1. ( Kiểm tra sự sẵn sàng của bài học, thông báo chủ đề và mục tiêu của bài học.)
Giáo viên. Hôm nay trong bài học các em sẽ tìm hiểu gia tốc là gì trong chuyển động đều của một vật theo đường tròn và cách xác định gia tốc đó.
2 phút
Cập nhật kiến thức cơ bản.
Trượt 2.
Fchính tả vật lý:
Sự thay đổi vị trí của vật thể trong không gian theo thời gian.(Sự chuyển động)
Một đại lượng vật lý được đo bằng mét.(Di chuyển)
Một đại lượng vectơ vật lý đặc trưng cho tốc độ chuyển động.(Tốc độ)
Đơn vị đo độ dài cơ bản trong vật lý(Mét)
Một đại lượng vật lý có đơn vị là năm, ngày, giờ.(Thời gian)
Một đại lượng vectơ vật lý có thể đo được bằng thiết bị gia tốc kế.(Sự tăng tốc)
Chiều dài đường. (Con đường)
Đơn vị tăng tốc(bệnh đa xơ cứng 2 ).
(Học chính tả và kiểm tra, tự đánh giá bài làm của học sinh)
5 phút
Học tài liệu mới.
Trượt 3.
Giáo viên. Chúng ta thường quan sát thấy một chuyển động của một vật có quỹ đạo là một đường tròn. Ví dụ, một điểm trên vành bánh xe di chuyển dọc theo một vòng tròn khi nó quay, các điểm trên các bộ phận quay của máy công cụ hoặc đầu kim đồng hồ.
Trình bày thí nghiệm 1. Sự rơi của một quả bóng tennis, sự bay của quả cầu lông, sự chuyển động của một chiếc ô tô đồ chơi, sự rung động của một quả bóng trên sợi dây gắn vào một giá ba chân. Những chuyển động này có điểm gì chung và chúng khác nhau về hình thức như thế nào?(Câu trả lời của học sinh)
Giáo viên. Chuyển động thẳng là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng, chuyển động cong là đường cong. Cho ví dụ về chuyển động thẳng và chuyển động cong mà em đã gặp trong cuộc sống.(Câu trả lời của học sinh)
Chuyển động của vật theo đường tròn làtrường hợp đặc biệt của chuyển động cong.
Bất kỳ đường cong nào cũng có thể được biểu diễn dưới dạng tổng các cung trònbán kính khác nhau (hoặc giống nhau).
Chuyển động cong là chuyển động xảy ra dọc theo các cung tròn.
Hãy nêu một số đặc điểm của chuyển động cong.
Trượt 4. (xem video " tốc độ.avi" (liên kết trên slide)
Chuyển động cong có mô đun tốc độ không đổi. Chuyển động có gia tốc vì tốc độ thay đổi hướng.
Trang trình bày 5 . (xem video “Sự phụ thuộc của gia tốc hướng tâm vào bán kính và tốc độ. avi » theo link trên slide)
Trượt 6. Hướng của vectơ vận tốc và gia tốc.
(làm việc với các tài liệu slide và phân tích bản vẽ, sử dụng hợp lý các hiệu ứng hoạt hình được nhúng trong các thành phần của bản vẽ, Hình 1.)
Hình.1.
Trượt 7.
Khi một vật chuyển động đều theo một đường tròn thì vectơ gia tốc luôn vuông góc với vectơ vận tốc có hướng tiếp tuyến với đường tròn.
Một vật chuyển động tròn đều với điều kiện rằng vectơ vận tốc tuyến tính vuông góc với vectơ gia tốc hướng tâm.
Trượt 8. (làm việc với các hình minh họa và tài liệu slide)
Gia tốc hướng tâm - gia tốc mà một vật chuyển động trong một vòng tròn với tốc độ tuyệt đối không đổi luôn hướng dọc theo bán kính vòng tròn về phía tâm.
Một ts =
Trượt 9.
Khi di chuyển theo vòng tròn, cơ thể sẽ trở về điểm ban đầu sau một khoảng thời gian nhất định. Chuyển động tròn đều có tính tuần hoàn.
Thời gian lưu hành - đây là một khoảng thời gianT , trong đó vật (điểm) thực hiện một vòng quanh đường tròn.
Đơn vị thời gian -thứ hai
Tốc độ quay - số vòng quay đầy đủ trong một đơn vị thời gian.
[ ] = s -1 = Hz
Đơn vị tần số
Lời nhắn của học sinh 1. Chu kỳ là một đại lượng thường thấy trong tự nhiên, khoa học và công nghệ. Trái đất tự quay quanh trục của nó, chu kỳ trung bình của một vòng quay này là 24 giờ; một vòng quay hoàn chỉnh của Trái đất quanh Mặt trời xảy ra trong khoảng 365,26 ngày; cánh quạt trực thăng có chu kỳ quay trung bình từ 0,15 đến 0,3 s; Thời gian lưu thông máu ở người khoảng 21 - 22 giây.
Lời nhắn của học sinh 2. Tần số được đo bằng các thiết bị đặc biệt - máy đo tốc độ.
Tốc độ quay của thiết bị kỹ thuật: rôto tuabin khí quay với tần số từ 200 đến 300 1/s; một viên đạn bắn ra từ súng trường tấn công Kalashnikov quay với tần số 3000 1/s.
Trượt 10. Mối quan hệ giữa chu kỳ và tần số:
Nếu trong thời gian t vật quay được N vòng thì chu kỳ quay bằng:
Chu kỳ và tần số là đại lượng nghịch đảo: tần số tỷ lệ nghịch với chu kỳ và chu kỳ tỷ lệ nghịch với tần số
Trượt 11. Tốc độ quay của cơ thể được đặc trưng bởi tốc độ góc.
Vận tốc góc(tần số tuần hoàn) -
số vòng quay trên một đơn vị thời gian, tính bằng radian.
Vận tốc góc là góc quay mà một điểm quay theo thời giant.
Vận tốc góc được đo bằng rad/s.
Trượt 12. (xem video "Đường đi và chuyển vị trong chuyển động cong.avi" (liên kết trên slide)
Trang trình bày 13 . Động học của chuyển động trong một vòng tròn.
Giáo viên. Với chuyển động tròn đều thì độ lớn vận tốc của nó không thay đổi. Nhưng tốc độ là một đại lượng vectơ và nó không chỉ được đặc trưng bởi giá trị số mà còn bởi hướng của nó. Với chuyển động tròn đều thì hướng của vectơ vận tốc luôn thay đổi. Do đó, chuyển động đều như vậy được tăng tốc.
Tốc độ tuyến tính: ;
Vận tốc tuyến tính và vận tốc góc có liên hệ với nhau bởi hệ thức:
Gia tốc hướng tâm: ;
Vận tốc góc: ;
Trang trình bày 14. (làm việc với hình ảnh minh họa trên slide)
Hướng của vectơ vận tốc.Tuyến tính (tốc độ tức thời) luôn có hướng tiếp tuyến với quỹ đạo được vẽ đến điểm hiện đang đặt cơ thể vật lý được đề cập.
Vectơ vận tốc có phương tiếp tuyến với đường tròn ngoại tiếp.
Chuyển động đều của vật chuyển động tròn đều là chuyển động có gia tốc. Với chuyển động đều của một vật theo đường tròn thì các đại lượng υ và ω không đổi. Trong trường hợp này, khi chuyển động, chỉ có hướng của vectơ thay đổi.
Trượt 15. Lực hướng tâm.
Lực giữ vật quay trên một đường tròn và hướng về tâm quay gọi là lực hướng tâm.
Để có được công thức tính độ lớn của lực hướng tâm, bạn cần sử dụng định luật thứ hai của Newton, áp dụng cho bất kỳ chuyển động cong nào.
Thay vào công thức giá trị gia tốc hướng tâmMột ts = , ta thu được công thức tính lực hướng tâm:
F=
Từ công thức đầu tiên, rõ ràng là ở cùng một tốc độ, bán kính của vòng tròn càng nhỏ thì lực hướng tâm càng lớn. Vì vậy, khi rẽ trên đường, vật thể chuyển động (tàu hỏa, ô tô, xe đạp) phải tác động về phía tâm đường cong, lực càng lớn thì khúc cua càng sắc nét, tức là bán kính đường cong càng nhỏ.
Lực hướng tâm phụ thuộc vào tốc độ tuyến tính: khi tốc độ tăng, nó tăng. Điều này được tất cả những người trượt ván, trượt tuyết và đi xe đạp biết đến: bạn di chuyển càng nhanh thì việc rẽ càng khó khăn hơn. Những người lái xe biết rất rõ việc rẽ ngoặt xe ở tốc độ cao nguy hiểm như thế nào.
Trượt 16.
Bảng tổng hợp các đại lượng vật lý đặc trưng cho chuyển động cong(phân tích sự phụ thuộc giữa đại lượng và công thức)
Các slide 17, 18, 19. Ví dụ về chuyển động trong một vòng tròn.
Giao thông vòng tròn trên đường. Sự chuyển động của các vệ tinh quanh Trái Đất.
Trượt 20. Điểm tham quan, băng chuyền.
Lời nhắn của học sinh 3. Vào thời Trung cổ, các giải đấu hiệp sĩ được gọi là băng chuyền (từ này khi đó mang giới tính nam tính). Sau đó, vào thế kỷ 18, để chuẩn bị cho các giải đấu, thay vì chiến đấu với đối thủ thực sự, họ bắt đầu sử dụng bệ xoay, nguyên mẫu của băng chuyền giải trí hiện đại, sau đó xuất hiện tại các hội chợ thành phố.
Ở Nga, băng chuyền đầu tiên được xây dựng vào ngày 16/6/1766 trước Cung điện Mùa đông. Băng chuyền bao gồm bốn vòng: Slavic, La Mã, Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ. Lần thứ hai băng chuyền được xây dựng ở cùng một nơi, cùng năm vào ngày 11 tháng 7. Mô tả chi tiết về những băng chuyền này được đăng trên tờ báo St. Petersburg Gazette năm 1766.
Một vòng quay ngựa gỗ thường thấy ở sân trong thời Xô Viết. Băng chuyền có thể được điều khiển bằng động cơ (thường là điện) hoặc bằng lực của chính người quay, những người quay nó trước khi ngồi lên băng chuyền. Những băng chuyền như vậy, cần phải do người lái tự quay, thường được lắp đặt trên các sân chơi dành cho trẻ em.
Ngoài mục đích thu hút, băng chuyền thường được gọi là các cơ chế khác có hoạt động tương tự - ví dụ: trong dây chuyền tự động đóng chai đồ uống, đóng gói các chất số lượng lớn hoặc sản xuất tài liệu in.
Theo nghĩa bóng, băng chuyền là một chuỗi các đồ vật hoặc sự kiện thay đổi nhanh chóng.
18 phút
Tổng hợp vật liệu mới. Vận dụng kiến thức, kỹ năng vào tình huống mới.
Giáo viên. Hôm nay trong bài học này chúng ta đã học về cách mô tả chuyển động cong, các khái niệm mới và các đại lượng vật lý mới.
Trao đổi các câu hỏi:
Một khoảng thời gian là gì? Tần số là gì? Các đại lượng này có mối liên hệ với nhau như thế nào? Chúng được đo bằng đơn vị nào? Làm thế nào họ có thể được xác định?
Vận tốc góc là gì? Nó được đo bằng đơn vị nào? Làm thế nào bạn có thể tính toán nó?
Vận tốc góc được gọi là gì? Đơn vị vận tốc góc là gì?
Vận tốc góc và vận tốc tuyến tính của vật có quan hệ như thế nào?
Gia tốc hướng tâm có hướng như thế nào? Nó được tính bằng công thức nào?
Trang trình bày 21.
Bài tập 1. Điền vào bảng cách giải các bài toán sử dụng dữ liệu nguồn (Hình 2), sau đó chúng ta sẽ so sánh các câu trả lời. (Học sinh làm việc độc lập với bảng, cần chuẩn bị trước bản in bảng cho từng học sinh)
Hình 2
Trượt 22. Nhiệm vụ 2.(bằng miệng)
Hãy chú ý đến hiệu ứng hoạt hình của bản vẽ. So sánh đặc điểm chuyển động đều của quả cầu xanh và quả cầu đỏ. (Làm việc với hình minh họa trên slide).
Trượt 23. Nhiệm vụ 3.(bằng miệng)
Bánh xe của các phương thức vận tải được trình bày thực hiện đồng thời số vòng quay bằng nhau. So sánh gia tốc hướng tâm của chúng.(Làm việc với vật liệu slide)
(Làm việc theo nhóm, tiến hành thí nghiệm, in hướng dẫn tiến hành thí nghiệm trên mỗi bàn)
Thiết bị: đồng hồ bấm giờ, thước kẻ, bi gắn vào sợi chỉ, chân máy có khớp nối và chân.
Mục tiêu: nghiên cứusự phụ thuộc của chu kỳ, tần số và gia tốc vào bán kính quay.
Kế hoạch làm việc
Đo lườngthời gian t 10 vòng quay đầy đủ của chuyển động quay và bán kính quay R của quả cầu gắn vào một sợi dây trong một giá ba chân.
Tính toánchu kỳ T và tần số, tốc độ quay, gia tốc hướng tâm.. Viết kết quả dưới dạng bài toán.
Thay đổibán kính quay (chiều dài của sợi dây), lặp lại thí nghiệm thêm 1 lần nữa, cố gắng duy trì tốc độ như cũ,áp dụng nỗ lực tương tự.
Rút ra kết luậnvào sự phụ thuộc của chu kỳ, tần số và gia tốc vào bán kính quay (bán kính quay càng nhỏ thì chu kỳ quay càng ngắn và giá trị tần số càng lớn).
Trang trình bày 24 -29.
Làm việc trực tiếp với một bài kiểm tra tương tác.
Bạn phải chọn một trong ba câu trả lời có thể; nếu câu trả lời đúng được chọn, câu trả lời đó vẫn còn trên trang chiếu và đèn báo màu xanh lục bắt đầu nhấp nháy; câu trả lời sai sẽ biến mất.
Một vật chuyển động tròn đều với vận tốc tuyệt đối không đổi. Gia tốc hướng tâm của nó sẽ thay đổi như thế nào khi bán kính đường tròn giảm đi 3 lần?
Trong máy ly tâm của máy giặt, trong quá trình vắt, đồ giặt chuyển động theo hình tròn với mô đun tốc độ không đổi trong mặt phẳng nằm ngang. Vectơ gia tốc của nó có hướng như thế nào?
Một vận động viên trượt băng chuyển động với vận tốc 10 m/s theo một vòng tròn có bán kính 20 m, hãy xác định gia tốc hướng tâm của người đó.
Gia tốc của một vật hướng về đâu khi nó chuyển động theo một vòng tròn với vận tốc không đổi?
Một điểm vật chất chuyển động theo một vòng tròn với vận tốc tuyệt đối không đổi. Mô đun gia tốc hướng tâm của nó sẽ thay đổi như thế nào nếu tốc độ của điểm tăng gấp ba lần?
Một bánh xe ô tô quay được 20 vòng trong 10s. Xác định chu kỳ quay của bánh xe?
Trượt 30. Giải quyết vấn đề(làm việc độc lập nếu có thời gian trên lớp)
Lựa chọn 1.
Một vòng quay có bán kính 6,4 m phải quay với chu kỳ bao nhiêu để một người trên vòng quay có gia tốc hướng tâm là 10 m/s? 2 ?
Trong rạp xiếc, một con ngựa phi nước đại với tốc độ chạy được 2 vòng trong 1 phút. Bán kính của đấu trường là 6,5 m, xác định chu kỳ, tần số quay, vận tốc và gia tốc hướng tâm.
Lựa chọn 2.
Tần số quay băng chuyền 0,05 s -1 . Một người đang quay trên một chiếc đu quay cách trục quay một khoảng 4 m. Xác định gia tốc hướng tâm, chu kỳ quay và vận tốc góc của đu quay.
Một điểm trên vành bánh xe đạp quay được một vòng trong 2 s. Bán kính của bánh xe là 35 cm Gia tốc hướng tâm của điểm vành bánh xe là bao nhiêu?
18 phút
Tóm tắt bài học.
Chấm điểm. Sự phản xạ.
Trang trình bày 31 .
D/z: đoạn 18-19, Bài tập 18 (2.4).
http:// www. thứ nhất. là/ Trung học phổ thông/ vật lý/ trang chủ/ phòng thí nghiệm/ phòng thí nghiệmĐồ họa. gif
