Поступательное и вращательное движения твердого тела - ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА В ПОЗНАНИИ ВЕЩЕСТВА, ПОЛЯ, ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

Цель: сравнить два вида движения; линейная и угловая скорость.

Ход урока

I. Вопросы для повторения

1. Точка движется равномерно по окружности. Имеет ли она ускорение?

2. Куда направлено ускорение конца стрелки часов?

3. Может ли криволинейное движение происходить без ускорения?

II. Решение экспериментальных задач Оборудование: часы, магнитофон, линейка.

1. Определите частоту вращения секундной стрелки часов, линейную скорость и центростремительное ускорение ее конца и средней точки.

2. Определите скорость движения магнитофонной ленты при ее обратной перемотке.

3. Используя линейку и часы с секундной стрелкой, определите скорость движения магнитофонной ленты при записи или воспроизведении звука на магнитофоне. Найдите время записи. Результат проверьте прямыми измерениями (задания могут быть даны на дом).

III. Изучение нового материала

Чтобы изучить движение тела, т.е. изменение положения в пространстве, нужно, прежде всего, уметь определять само это положение. Каждое тело имеет определенные размеры, и, следовательно, разные точки тела находятся в разных местах пространства. Это не нужно тогда, когда все точки тела движутся одинаково. Например, движение чемодана, который мы поднимаем с пола.

Движение тела, при котором все его точки движутся одинаково, называется поступательным.

Тело движется поступательно, если оно одновременно не вращается и даже не поворачивается.

Вращением твердого тела вокруг неподвижной оси, называется такое движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, перпендикулярной плоскостям этих окружностей. Сама эта прямая есть ось вращения. В технике такой вид встречается часто: вращение валов двигателей, генераторов, колес.

Линейная и угловая скорость

Рассмотрим движение материальной точки М по окружности радиусом R. Положение точки на окружности в произвольный момент времени t однозначно определяется, если задан угол Д радиуса ОМ, проведенного к точке относительно некоторого неподвижного радиуса ОА, положение которого условно примем за нулевое (рис. 55).

Положение точки может быть определено, если задана длина AM. Оба эти способа задания положения точки эквивалентны.

Пусть за малый промежуток времени Δt т. М проходит дугу длиной Δl, а радиус поворачивается на угол Δφ.

Линейная скорость:

Угловая скорость:

IV. Закрепление изученного

1. Что называют механическим движением?

2. Какое движение называют поступательным?

3. Какое движение называют вращательным?

4. Что называют линейной скоростью тела при движении его по окружности?

5. Что называют угловой скоростью?

6. Выведите формулу, выражающую зависимость между линейной и угловой скоростью.

Решение задач

1. Какова линейная скорость тела, движущегося равномерно по окружности радиусом 3 м, если центростремительное ускорение равно 12 см/с².

2. Шкив вращается с угловой скоростью 50 рад/с. Определить центростремительное ускорение точек, находящихся на расстоянии 20 мм и 80 мм от оси вращения.

3. Проследите за проигрыванием граммофонной пластинки. Какова траектория кончика иглы: а) относительно корпуса проигрывателя; б) относительно пластинки; в) относительно головки звукоснимателя.

4. Измерьте частоту вращения и угловую скорость граммофонного диска. Что обозначают числа на шкале регулятора скорости? Одинакова ли линейная скорость граммофонной иглы относительно пластинки в начале и в конце проигрывания?

Домашнее задание

П. 20, 21.