РАЗРАБОТКА сценария урока с использованием программного продукта нового поколения «Интер@ктивная физика»
план-конспект урока по физике (9 класс) по теме

РАЗРАБОТКА

сценария урока с использованием программного продукта нового поколения «Интер@ктивная физика»

учитель физики

МАОУ «СОШ №123» г.Перми

Ижболдина Е.В.

Тема урока: Равномерное движение по окружности

Тип урока: изучение нового материала и первичное закрепление знаний

Вид урока: комбинированный с элементами исследования

Форма организации обучения: фронтальная, групповая

Цели урока:

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

Задачи.

Образовательные

Повторить виды механического движения. Познакомить с новыми понятиями: движение по окружности, центростремительное ускорение, период, частота. Выявить связь периода, частоты и центростремительного ускорения с радиусом обращения. Использовать учебное лабораторное оборудование и программный продукт «Интер@ктивная физика» для решения практических задач.

Развивающие

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

Воспитательные

Воспитание интереса к предмету и окружающему миру через призму знаний; трудолюбие, дисциплинированность. Воспитание коммуникативной (умение работать в парах) и информационной культуры учащихся.

Оборудование и материалы для урока:

компьютер, мультимедиа проектор, презентация к уроку, программа «Интер@ктивная физика»,  цифровой секундомер,  линейка, циркуль,  шарик на нити, штатив с муфтой и кольцом, желоб, шарик, инструкции №1, №2

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний:

Учитель Сегодня мы продолжим изучение видов движения в механике.

Назовите  виды движения, которые уже изучили.

Ученик (ответ: равномерное прямолинейное и равноускоренное прямолинейное движения)

Учитель Назовите физические величины, характеризующие  любое движение

Ученик (ответ: координата, путь, перемещение, средняя и мгновенная скорость, среднее и мгновенное ускорение)

Учитель Какие из величин являются векторными, т.е. величины для которых одинаково важны как модуль так и  направление

Ученик (ответ: перемещение, средняя и мгновенная скорость, среднее и мгновенное ускорение)

Учитель Хорошо. Вспомним, что называется траекторией

Ученик (ответ: траектория – линия, вдоль которой движется тело)

Учитель Верно. Какие виды траекторий вам известны?

Ученик (ответ: прямолинейная и криволинейная траектории)

Учитель проводит  демонстрации: падение шарика по прямой, скатывание шарика по прямому желобу, вращение шарика на нити, движение шарика, брошенного под углом к горизонту. Учащиеся определяют вид траектории.

Учитель Существует множество различных криволинейных траекторий. Если внимательно рассмотреть криволинейное движение, то можно, разбив его на небольшие участки, увидеть, что движение по такой линии – это движение по дугам окружностей различных радиусов (см. слайд)

Поэтому во многих случаях изучение криволинейного движения тела сводится к изучению движения по окружности. Запишите в рабочих тетрадях тему урока «Равномерное движение по окружности».

3. Изучение нового материала

Учитель В природе и технике движение по окружности достаточно распространено (см. слайд)

Приведите свои примеры движения по окружности (учащиеся приводят примеры)

Ранее мы изучили с вами равномерное движение по прямой. Вспомним определение (используется ВУО – анимация 7-9.2.2.3). Подумайте и ответьте на вопрос: меняется   ли модуль и направление  скорости при таком движении?

Ученик (ответ: скорость по модулю и направлению неизменна)

Учитель Давайте понаблюдаем за движением тела по окружности с помощью модели и посмотрим как направлена мгновенная скорость, т.е. скорость в данной точке траектории или в данный момент времени (учащиеся проводят исследование с помощью ВУО – модели 7-9.2.8.2 и инструкции №1)

В результате работы с моделью учащиеся самостоятельно делают вывод: мгновенная скорость тела в любой точке при движении по окружности направлена по касательной в этой точке (запись вывода в тетради с рисунком, изображенным с левой стороны) (см. слайд)

Учитель Хорошо видно, что при обработке детали на точильном круге искры, отрывающиеся при трении, летят со скоростью, направленной по касательной к окружности.  Аналогично движутся брызги и камушки из - под колеса автомобиля (см. слайд)

Обратите внимание, что при любом криволинейном движении вектор скорости направлен по касательной к окружности (см. ВУО – модель 7-9.2.8.4)

И, так, мы видим, что в каждой точке траектории вектор скорости меняет свое направление. Попробуем наиболее точно сформулировать определение равномерного движения по окружности.

Ученик (ответ: равномерное движение по окружности - это движение по окружности с неизменной по модулю скоростью. Запись в тетради)

Учитель Ранее вы сказали, что при равномерном движении по прямой скорость по модулю и направлению неизменна и поэтому ускорение равно нулю; при равномерном движении по окружности модуль скорости остается неизменным, а направление вектора скорости в каждой точке обязательно меняется, из этого следует, что

Движение тела по окружности – это движение с ускорением (запись в тетради)

Как направлено среднее и мгновенное ускорение? Давайте вспомним формулу для вычисления ускорения и посмотрим от какой величины зависит направление ускорения.

Ученик (ответ: вектор ускорения должен быть сонаправлен  с вектором, равным разности скоростей)

Учитель Давайте посмотрим видеодемонстрацию, которая позволит нам определить направление вектора ускорения (см. ВУО – видео 7-9.2.8.16)

Ученик формулирует вывод: ускорение при движении по окружности в любой ее точке направлено по радиусу к центру окружности и поэтому называется центростремительным (запись в тетради).

Учитель Отметьте на своем рисунке с окружностью несколько точек окружности и покажите в этих точках направление векторов скорости и ускорения (см. слайд)

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

Запись на доске и в тетрадях:

1. Период - время одного полного оборота по окружности. Период обозначается буквой Т. Формула для нахождения периода , где – время всех оборотов,  – количество оборотов. Единицей измерения периода в СИ является секунда.
2. Частота - число колебаний за единицу времени (секунду). Частота обозначается буквой  («ню»). Формула для нахождения частоты  Единицей измерения частоты в СИ является об/с =    = с-1 = 1 Гц (Герц в честь немецкого ученого Генриха Герца)

Обратите внимание на эти формулы. Что вы можете сказать о связи между величинами период и частота?

Ученик (ответ: период и частота – взаимообратные величины)

Учитель Поэтому можно данную зависимость записать так:

       или   (запись в тетради)

Используя ВУО репетитор 7-9.2.8.23 и 7-9.2.8.24 измерьте период и частоту вращения.

Покажите учителю на экране своих компьютеров  результат своих измерений.

Учитель Как можно рассчитать скорость вращения, зная период вращения? (учащиеся делают предположения) (запись формулы в тетради)

Учитель Как вы думаете, от каких величин может зависеть модуль ускорения? (учащиеся высказывают предположения)

Учащиеся работают с ВУО – моделью 7-9.2.8.19: выясняют зависимость ускорения от скорости движения

Учащиеся работают с реальным оборудованием: выясняют зависимость ускорения от радиуса окружности по инструкции №2

Ученик формулирует вывод: ускорение пропорционально квадрату скорости, ускорение обратно пропорционально радиусу окружности

Учитель На основании ваших выводов составьте формулу расчета центростремительного ускорения. Записывают формулу в тетради:

где v – линейная скорость, R – радиус окружности

Согласно второму закону Ньютона, ускорение всегда сонаправлено с силой, в результате действия которой оно возникает. Сила, под действием которой тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, в каждой ее точке направлена по радиусу к центру и называется центростремительной. В соответствии со вторым законом Ньютона и формулой ускорения составьте  выражение для вычисления этой силы и запишите в тетрадь:

 Виды сил при движении по окружности различны. Я буду называть ситуации, а вы называете силу:

1. Движение планет вокруг Солнца (ответ: силы всемирного тяготения)
2. Поворот автомобиля (ответ: сила трения колес о дорогу)
3. Движение электронов вокруг ядра атома (ответ: силы электрического притяжения)
4. Спортсмен раскручивает шар легкоатлетического молота (ответ: сила упругости троса)

4. Первичное закрепление знаний (вопросы на слайде)

1. Как направлена мгновенная скорость при криволинейном движении?
2. Как направлено ускорение тела, движущегося по окружности с постоянной по модулю скоростью?
3. Что называется периодом и частотой обращения? В каких единицах они измеряются?
4. Как эти величины связаны между собой?
5. Чему равны периоды вращения: часовой, минутной и секундной стрелок часов; Земли вокруг своей оси; Земли вокруг Солнца; Луны вокруг Земли?
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. В какой из указанных точек траектории движения автомобиля, движущегося с постоянной по модулю скоростью, центростремительное ускорение минимально?

9.  Сравните центростремительные ускорения двух тел, которые движутся с одинаковыми скоростями по окружностям радиусами R1 = R и R2 = 2R.

5. Подведение итогов, выставление оценок за урок.

6. Домашнее задание: по тетради выучить все определения и формулы; устно  упр.17 стр.68; письменно упр. 18 (задачи 3,4) стр.73

ПРИЛОЖЕНИЯ К УРОКУ:

Инструкция №1

для  работы с моделью

 «Вектор скорости при равномерном движении по окружности» 7-9.2.8.2

Задание 1

Цель: установить,  как направлен вектор средней скорости при равномерном движении по окружности

1. Красной кнопкой установите скорость 1 ед.
2. Кнопкой «пуск» запустите модель
3. Кнопкой «пауза» отобразите направление вектора перемещения
4. Кнопкой «пауза» отобразите направление вектора средней скорости. Сравните,  как направлен вектор скорости по направлению к вектору перемещения
5. Повторите опыт при значении скорости 2ед., 3 ед. В каждом случае сравнивайте,  как направлен вектор скорости по направлению к вектору перемещения

Сделайте вывод, ответив на вопрос: как направлен вектор средней скорости при равномерном движении по окружности? (по направлению вектора перемещения)

Задание 2

Цель: установить,  как направлен вектор мгновенной скорости при равномерном движении по окружности

1. Красным ползунком уменьшите пройденное шариком расстояние в 2 раза
2. Кнопкой «пуск» запустите модель
3. Кнопкой «пауза» отобразите направление вектора перемещения
4. Кнопкой «пауза» отобразите направление вектора средней скорости
5. Повторите опыт, уменьшив пройденное расстояние в 3 раза
6. Повторите опыт для случая, когда интервал времени для прохождения пути будет минимальным

Обратите внимание на последний случай, и ответьте на вопросы:

А) как направлен вектор мгновенной скорости по отношению к радиусу окружности

Б) как называется в математике прямая, перпендикулярная радиусу окружности (в нашем случае вектор)

Сделайте вывод, ответив на вопрос: как направлен вектор мгновенной скорости при равномерном движении по окружности?

Инструкция №2

Оборудование: цифровой секундомер,  линейка, циркуль,  шарик на нити, штатив с муфтой и кольцом

Цель: выяснить зависимость ускорения от радиуса окружности

План выполнения:

1. Начертите окружность максимального радиуса на листе формата А4
2. Измерьте радиус окружности
3. Измерьте время 5 полных оборотов
4. Вычислите период по формуле
5. Вычислите скорость по формуле
6. Вычислите ускорение по формуле

7. Уменьшите радиус окружности примерно в три раза, и, приложив прежнее усилие для того, чтобы модуль скорости сохранялся прежним. Повторите опыт с самого начала.
8. Сравните ускорения, полученные в первом и во втором опыте и

Сделайте вывод: как зависит ускорение  от радиуса окружности