58716

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Цели урока. дидактическая: познакомить учащихся с особенностями движение тела, брошенного под углом к горизонту, а также с математическим описанием этого движения; развивающая: развивать образное мышление, качество речи, показать связь физических законов и явлений с математическими выражениями.

Русский

2014-04-29

57 KB

172 чел.

Пташинской О. И., 511 группа

План-конспект урока физики в 9-ом классе

Тема урока: Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: смешанный урок.

Цели урока.

дидактическая: познакомить учащихся с особенностями движение тела, брошенного под углом к горизонту, а также с математическим описанием этого движения;

развивающая: развивать образное мышление, качество речи, показать связь физических законов и явлений с математическими выражениями.

ТСО: пластиковая бутылка с окрашенной водой, штатив.

Демонстрации: опыт, показывающий зависимость характера полета струи воды от угла наклона и скорости вытекания воды.

Ведущая идея урока: Движение тела под углом к горизонту есть векторная сумма вертикальной и горизонтальной составляющих скоростей.

Структура урока:

1. Организационный этап 2 мин.

2. Проверка домашнего задания 10 мин.

3. Изучение нового материала 20 мин.

4. Практические упражнения 10 мин.

5. Домашнее задание 3 мин.

Содержание урока:

Организационный этап.

Захожу в класс, приветствую ребят, проверяю готовность доски, наличие мела, отмечаю отсутствующих, выясняю причины отсутствия, спрашиваю, какие проблемы возникли при подготовке домашнего задания.

Проверка домашнего задания.

Вопросы по теории.

1. Как направлена скорость движения в любой точке траектории?

Ответ: По касательной к параболе в этой точке.

2. Чем является траектория движения тела, брошенного горизонтально?

Ответ: Параболой.

3. Из каких составляющих состоит движение по параболе?

Ответ: Из равномерного движения в горизонтальном направлении и равноускоренного в вертикальном.

4. Записать законы изменения координат X и Y в зависимости от времени.

Ответ:  x=x0+v0t,

y=y0+gt2/2.

Изучение нового материала.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту, часто называют баллистическим движением. Баллистика (греч. ballo ― бросаю) ― наука, которая изучает законы движения артиллеристских снарядов, пуль, реактивных самолетов, ракет и т.д. Первым, кто правильно описал баллистическое движение, был Галилей.

Для простоты будем рассматривать движение тела без учета силы сопротивления движения, хотя далеко не всегда это можно сделать. Часто не учитывают эту силу, если тело имеет большую массу.

Проведем такой опыт. Пластиковую бутылку с окрашенной водой закрепим на штативе, отклонив от вертикали. Открыв отверстие в бутылке, будем наблюдать за траекторией движения струи воды. Из опыта видно, что траекторией будет парабола. Изменяя угол наклона и скорость вытекания воды в струе (нажатием на бутылку),

заметим, что меняются максимальная скорость подъема и дальность полета.

Определим характеристики движения тела. Пусть начальная скорость v0, а угол, который она составляет с горизонтом, ― α. 

Это движение равноускоренное с ускорением g, которое происходит только под действием силы тяжести. Значит, мгновенная скорость v изменяется по закону равноускоренного движения:

v = v0+gt.                                                         (1)

В проекции на ось OX gx = 0,

vx = v0x, или vx = v0 cos α.                                          (2)

Горизонтальная составляющая скорости vx от времени не зависит, т.е. по горизонтали движение равномерное. Это является результатом того, что в горизонтальном направлении на тело не действует сила. В проекции на ось OY уравнение (1) получим:

vy = v0y+gyt.

Так как v0y = v0 sin α, gy = -g, тогда

vy = v0 sin α – gt,                                                  (3)

т.е. в вертикальном направлении тело движется равноускоренно с ускорением gy<0.

Формулы (1) ― (3) позволяют записать законы движения тела в вертикальном и горизонтальном направлениях. Так как тело начинает движение с начала координат, то x0 = 0, y0 = 0. Тогда

x = v0 cos α t,                                                    (4)

y = v0 sin α tgt2/2.                                             (5)

Максимальное значение x = OC есть дальность полета L тела. Значит,

L = v0 cos α t.                                                  (6)

Из формулы (6) видно, что дальность полета при данной начальной скорости зависит от угла α, под которым бросают тело. Найдем α, при которой L максимальна. При этом y = 0. Тогда (5) имеет вид

0 = v0 sin α t – gt2/2, или

t = 2v0 sin α /g.                                                  (7)

Подставим (7) в (6). Получим:

L = 2v02 cos α sin α / g.

Известно, что 2 cos α sin α = sin 2α, тогда

L = v02 sin 2α/g.                                                  (8)

Исследуем (8). v0 и g ― постоянные, L зависит только от sin 2α. Максимальное значение sin 2α = 1, при 2α = 90º, а α = 45º.

Таким образом, дальность полета L тела, брошенного под углом α к горизонту, будет максимальной, если скорость бросания направлена под углом 45º к горизонту.

Итак, сделаем выводы:

1. Движение тела, брошенного под углом к горизонту, состоит из двух независимых движений: равномерного со скоростью vx = v0 cos α по горизонтали и равноускоренного со скоростью vy = v0 sin α – gt по вертикали.

2. Время движения по горизонтали в 2 раза большее за время подъема тела на максимальную высоту.

3. В самой высокой точке траектории движение тела (вершина параболы) вертикальная составляющая скорости равна нулю.

4. Максимальная дальность полета, без учета сопротивления движения, при данной начальной скорости достигается при угле бросания α = 45º.

Практические упражнения.

Упр.12. на стр.70.

Домашнее задание.

§ 18.

Оформление доски.

 

  vx = v0 cos α 

  vy = v0 sin α – gt 

1.11.2004. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Д/З. § 18.

Записи в рабочей тетради ученика.

1. Движение тела, брошенного под углом к горизонту, состоит из двух независимых движений: равномерного со скоростью vx = v0 cos α по горизонтали и равноускоренного со скоростью vy = v0 sin α – gt по вертикали.

2. Время движения по горизонтали в 2 раза большее за время подъема тела на максимальную высоту.

3. В самой высокой точке траектории движение тела (вершина параболы) вертикальная составляющая скорости равна нулю.

4. Максимальная дальность полета, без учета сопротивления движения, при данной начальной скорости достигается при угле бросания α = 45º.

v = v0+gt.

OX:  vx = v0x, или vx = v0 cos α.

OY:     vy = v0y+gyt.

Так как v0y = v0 sin α, gy = -g, тогда

vy = v0 sin α – gt,

x0 = 0, y0 = 0.

x = v0 cos α t,

y = v0 sin α t – gt2/2.

Максимальное значение x = OC есть дальность полета L тела. Значит,

L = v0 cos α t.

Найдем α, при которой L максимальна. При этом y = 0. Тогда

0 = v0 sin α tgt2/2, или

t = 2v0 sin α /g.

L = 2v02 cos α sin α / g.

Известно, что 2 cos α sin α = sin 2α, тогда

L = v02 sin 2α/g.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23116. Енергія електромагнітного поля. Густина потоку енергії ЕМП 98.5 KB
  Густина потоку енергії ЕМП. Енергія ЕМП може перетворюватись в інші види енергії наприклад у кінетичну енергію зарядів. Обчислимо роботу яку виконує ЕМП зміщуючи заряди. Якщо за час dt заряд зміщується на відстань то робота ЕМП буде .
23117. Принцип найменшої дії. Функція Лагранжа 43.5 KB
  Функція Лагранжа Найбільш загальне формулювання закону руху механічних систем дає так званий принцип найменшої дії або принцип Гамільтона. Функція L називається функцією Лагранжа даної системи а інтеграл дією. Функція Лагранжа залежить лише від q и а не від більш високих похідних що пояснюється тим що механічний стан повністю визначається завданням координат та швидкостей. Для спрощення запису формул припустимо спочатку що система має лише одну степінь вільності так що буде визначена лише одна функція qt.
23118. Гамільтонова форма рівнянь 90.5 KB
  Гамільтонова форма рівнянь. Підставляючи отримане в початкове рня маємо: Для переходу до змінних і додаємо і віднімаємо: Звідси Оскільки права частина виражена через диференціали то її можна розглядати як повний диференціал певної функції що залежить від яку позначимо і назвемо функцією Гамільтона: де Залишилося довести що Маємо Враховуючи це запишемо: звідки Ця система рівнянь називається канонічними рівняннями Гамільтона. рівн. рівн.
23119. Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла. Тензор інерції 77 KB
  Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла. Запишемо другий закон Ньютона для матеріальної точки з даної системи: 1 де сумарна зовнішня сила що діє на іту м. Записавши 1 для кожної точки системи та просумувавши всі отриманні рівняння маємо: 2. З урахуванням третього закону Ньютона тобто співвідношення перепишемо 2 як: 3 Нехай Rрадіус вектор даної системи: задає точкуцентр мас системи.
23120. Закони збереження та фундаментальні властивості простору-часу 263 KB
  Рух механічної системи описується 2S величинами де Sкількість ступенів вільності. системи вибір початку відліку часу одна з сталих в диф. рівняннях що описують динаміку може бути обрана сталою 1 При розвязанні системи 1 2S1 сталих де Отримані величини інтеграли руху визнач. системи явно не залеж.
23121. Рух тіл в інерціальній та неінерціальній системах відліку. Сили інерції. Коріолісівське прискорення 202 KB
  Коріолісівське прискорення. інваріантне 0 де прискорення в ІСВ швидкість в ІСВ маса тіла рівнодійна сил взаємодії які діють на тіло. Характеризуватимемо рух початку координат НеІСВ відносно ІСВ радіусвектором а обертання НеІСВ відносно ІСВ кутовою частотою х В НеІСВ вимагають аналогічного до 0 запису закону руху тіла відносно радіусвектора : Оскільки прискорення в НеІСВ внаслідок х нерівне та величина не змінюється при переході до НеІСВ необхідно щоб сумарна сила складалась не тільки з теж...
23122. Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла. Тензор інерції 159.5 KB
  Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла.Введемо вектор повної кількості руху систем частинок: Знайдемо його зміну з часом: Для першої суми: ТобтоТаким чином якщо сума всіх зовнішніх сил рівна нулю то має місце закон збереження імпульсу. Ведемо повний момент кількості руху:Знайдемо швидкість його зміни в часі: Другий доданок повний момент зовнішніх сил .Розглянемо перший доданок врахувавши : За умов виконання має місце закон збереження моменту кількості руху.
23123. Хвилі у пружньому середовищі. Хвильове рівняння. Звукові хвилі 59.5 KB
  Хвилі у пружньому середовищі. Звукові хвилі. Розрізняють хвилі повздовжні і поперечні в залежності від того чи рухаються частинки біля своїх положень рівноваги вздовж чи поперек напрямку розповсюдження хвилі. Розглянемо хвилі типу Позн.
23124. Рух ідеальної рідини. Рівняння Бернуллі 55.5 KB
  Нагадаємо що поле швидкостей характеризує не швидкiсть окремих частинок середовища а швидкiсть у данiй точцi в даний момент часу будьякої частинки рiдини або газу що знаходиться в цiй точцi в цей момент часу. Надалi будемо розглядати такi рiдини або гази для яких тензор пружних напругє iзотропним: pij = −pδij 14.10 для вязкої рiдини газу набуде вигляду: Це є рiвняння НавєСтокса де η коефiцiєнт зсувної вязкостi коефiцiєнт обємної вязкостi. Для повного опису руху рiдини необхiдно додати ще рiвняння неперервностi та...