Мета уроку: ознайомити учнів із природою рівномірного руху по колу, з фізичними величинами, що характеризують цей рух.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку

Вивчення нового матеріалу

1. Рівномірний рух по колу

Увагу учнів слід звернути на те, що криволінійні рухи більш поширені, ніж прямолінійні. Будь-який криволінійний рух можна розглядати як рух по дугах кіл з різними радіусами. Вивчення руху по колу дає також ключ до розгляду довільного криволінійного руху.

Ми будемо вивчати рух тіл по колу з постійною за модулем швидкістю. Такий рух називають рівномірним рухом по колу.

Спостереження показують, що маленькі частинки, що відокремлюються від тіла, що обертається, летять із тією швидкістю, якою володіли в момент відриву: бруд з-під коліс автомобіля летить по дотичній до поверхні коліс; розпечені частинки металу, що відриваються при заточенні різця об точильний камінь, що обертається, також летять по дотичній до поверхні каменя.

Таким чином,

·         Під час руху по колу швидкість у будь-якій точці траєкторії спрямована по дотичній до кола в цій точці.

Необхідно звернути увагу учнів, що при рівномірному русі по колу модуль швидкості тіла залишається постійним, але напрямок швидкості увесь час змінюється.

2. Період обертання і обертова частота

Рух тіла по колу часто характеризують не швидкістю руху, а проміжком часу, за який тіло робить один повний оберт. Ця величина називається періодом обертання.

·         Період обертання — це фізична величина, що дорівнює проміжку часу, за який тіло, що рівномірно обертається, робить один оберт.

Період обертання позначається символом T. Наприклад, Земля робить повний оберт навколо Сонця за 365,25 діб.

При розрахунках період звичайно виражають у секундах. Якщо період обертання дорівнює 1с, це означає, що тіло за одну секунду робить один повний оберт. Якщо за час t тіло зробило N повних обертів, то період можна визначити за формулою:

Якщо відомий період обертання Т, то можна знайти швидкість тіла v. За час t, що дорівнює періоду Т, тіло проходить шлях, що дорівнює довжині кола:  . Отже,

Рух тіла по колу можна характеризувати ще однією величиною — числом обертів по колу за одиницю часу. Її називають обертовою частотою:

·         обертова частота дорівнює кількості повних обертів за одну секунду.

Обертова частота й період обертання зв’язані таким співвідношенням:

Частоту в СІ вимірюють в 

3. Обертовий рух

У природі досить поширений обертовий рух: обертання коліс, маховиків, Землі навколо своєї осі й т. ін.

Важливою особливістю обертового руху є те, що всі точки тіла рухаються з тим самим періодом, але швидкості різних точок можуть істотно відрізнятися, оскільки різні точки рухаються по колах різних радіусів.

Наприклад, при добовому обертанні Землі швидше за інші рухаються точки, що перебувають на екваторі, оскільки вони рухаються по колу найбільшого радіуса — радіуса Землі. Точки ж земної поверхні, що перебувають на інших паралелях, рухаються з меншою швидкістю, тому що довжина кожної із цих паралелей менше довжини екватора.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.      Наведіть два–три приклади криволінійних рухів.

2.      Наведіть два–три приклади рівномірного руху по колу.

3.      Що таке обертовий рух? Наведіть приклади такого руху.

4.      Як спрямована миттєва швидкість під час руху по колу? Наведіть два–три приклади.

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. З якою швидкістю рухаються кінці годинної, хвилинної й секундної стрілок настінних годинників? Прийміть, що довжина кожної із цих стрілок дорівнює 10 см.

Розв’язок. Використовуючи формулу, що зв’язує швидкість, період і радіус, одержуємо для кінців годинної й хвилинної стрілок:

Рух з такими малими швидкостями важко помітити оком, тому коли ми дивимося на настінні годинники, годинна й хвилинна стрілки здаються нерухомими. Кінець же секундної стрілки рухається зі швидкістю:

2. Чому дорівнює період обертання Землі навколо Сонця? Місяця навколо Землі?

3. Чому дорівнює період обертання годинної стрілки годинників? Хвилинної? Секундної?

Розв’язок. Годинна стрілка робить один повний оберт за 12 годин — це і є період її обертання. Період обертання хвилинної стрілки — 1 год, а секундної — 1 хв.

2. Поміркуй і відповідай

1. Обертова частота якої зі стрілок більше: годинної чи хвилинної? Чому?

2. Спостереження за яким процесом призвело до появи таких одиниць виміру, як місяць і тиждень?

Домашнє завдання-1

1. У-1: § 4.

2. Сб-1:

рів1 — № 4.5, 4.7, 4.8, 4.9, 4.10.

рів2 — № 4.13, 4.17, 4.18, 4.19, 4.21.

рів3 — № 4.25; 4.27, 4.28, 4.30, 4.31.

Домашнє завдання-2

1. У-2: § 5.

2. Сб-2:

рів1 — № 5.1, 5.3, 5.5, 5.7, 5.8.

рів2 — № 5.9, 5.10, 5.11, 5.12.

рів3 — № 5.13, 5.14, 5.15, 5.16, 5.17

3. Д: Виконати вдома самостійну роботу № 4 «Рух по колу. Обертова частота»

Завдання для самостійної роботи № 4 «Рух по колу. Обертова частота»

 Початковий рівень

1. Виберіть правильне твердження. Обертова частота — це фізична величина, що дорівнює...

А числу повних обертів за одну секунду;

Б часу одного повного оберту;

В числу повних обертів за 2π секунд.

2. Виберіть правильну відповідь. Рух автомобіля якою із трьох доріг можна вважати найменш близьким до руху по колу?

Середній рівень

1. Період обертання платформи карусельного верстата 4 с. Знайдіть швидкість крайніх точок платформи, віддалених від осі обертання на 2 м.

2. Хлопчик обертає камінь на мотузці, довжина якої 1,2 м. Визначте період обертання каменя, якщо середня швидкість його дорівнює 18 км/год.

Достатній рівень

1. У скільки разів швидкість кінця хвилинної стрілки баштових годинників більше за швидкість кінця хвилинної стрілки наручних годинників, якщо довжина стрілки баштових годинників 1,5 м, а довжина стрілки наручних годинників 1,5 см?

2. Знайдіть радіус колеса, що обертається, якщо відомо, що швидкість точки, що лежить на ободі, в 2,5 рази більше швидкості точки, що лежить на 5 см ближче до осі колеса.

Високий рівень

1. Перша у світі орбітальна космічна станція рухалася зі швидкістю 7,3 км/с і мала період обертання 88,85 хв. Уважаючи її орбіту круговою, знайдіть висоту станції над поверхнею Землі. Радіус Землі вважайте рівним 6400 км.

2. Знайдіть швидкість точок земного екватора, обумовлену добовим обертанням Землі. З якою швидкістю й куди повинен летіти літак поблизу екватора, щоб сонце на небі для нього «зупинилося»?