выступление. Роль механики в жизни человека велика, в связи с этим во всех школьных и вузовских курсах физики вопросам механики отводится достаточно широкое внимание
 Скачать 20.44 Kb.
|
|
Роль механики в жизни человека велика, в связи с этим во всех школьных и вузовских курсах физики вопросам механики отводится достаточно широкое внимание. Традиционно в механики изучается прямолинейное и криволинейное движение. Криволинейное движение сводится к вращательному движению, с вращательным движением человек встречается очень часто. В вузовском курсе вращательное движение изучается достаточно подробно, в то время как в школьном курсе физике вращательному движению уделяется достаточное меньшее внимание, чем поступательному. И даются только основные понятия кинематики вращательного движения, а динамика вращательного отсутствует вовсе. Однако, вращательное движение затрагивает, абсолютно все сферы жизни человека, начиная от вращения колес транспортного средства и заканчивая вращением центрифуги стиральной машины. Мы полагаем, что раздел кинематика динамика вращательного движения необходимо значительно расширить. При этом, как и в других разделах, основополагающую роль изучения данных вопрос, должен играть физический эксперимент, как демонстрационный, так и лабораторный. Увеличение времени на изучение одних вопросов неизбежно ведёт к сокращению времени на изучение других разделов. Чтобы изучение вращательного движения не шло в ущерб другим разделам, можно в основу изучения данного раздела положить метод аналогий. И изучать параллельно два вида движения поступательное и вращательное. 2. Приведем пример. Одним из опытов, на котором можно изучать два вида движения одновременно (вращательное и поступательное). На одном из штативов расположен вращающийся диск, на другом штативе закреплённый неподвижный блок. К диску привязана нить, проходящая через неподвижный блок, к ней прицеплен груз. Итак, есть тело, которое совершает поступательное движение, характеристикой данного движения является координата x0 и изменение координат x, характеристикой вращательного движения является угол ɸ0 и изменение угла ɸ. Зададим начальное положение x0, начальный угол ɸ0. Тело совершает некоторое перемещение, его новая координата x, новое положение ɸ. Тело совершает перемещение S. S определяется как 1 слайд. Перемещение соответствует углу поворота. Время в течении которого совершается движение t, время в течение которого совершается поворот t. При изменении времени изменяется перемещение, здесь изменяется угол. Рассматривая поступательное движение, вводим характеристику. Для равномерного движения V , а для вращательного движения ɷ. Таким образом мы можем установить связь между линейной и угловой скоростью., Можно установить связь между данными скоростями и радиусом окружности по которому движется точка, если поступательное движение проиллюстрировать таким образом, что скорость этого тела изменится, то мы будем вводить характеристику изменения скорости , которую назовём ускорением, а для изменения угловой скорости, угловое ускорение. И опеделим как: слайд Для прямолинейного движения, пользуясь графическим методом мы выводим уравнение для связи между перемещением начальной скоростью, конечной скоростью, ускорением и временем движения тела и запишем два уравнения : слайд. Соответственно следуя методу аналогий введём такие же уравнения для равноускоренного вращательного движения , если перемещение dɸ , ускорение ɷ, время одинаково. Времени требуется несколько больше на изучения, но это меньше чем изучать вращательное движение отдельно. Также методом аналогии можно изучать динамические характеристики движений. Некоторые предпосылки изучению для проведения подобных аналогий в школе, когда мы изучаем поступательное движение с динамической точки зрения. В поступательном движении, ускорение которое тело получает под действием силы, оно оказывается прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе этого тела. Во вращательном движении вместо силы используется момент силы, вместо ускорения формируется угловое ускорение а вместо массы, какое-то другое понятие. Для этого необходим какой-то опыт. Данным опытом может являться скамья Жуковского. На крутящийся расположенный вертикально диск встает человек, держащий в руках два одинаковых массивных груза. Когда человек разводит руки в разные стороны и платформа приводится во вращение , Ученик прижимает руки к груди и становится видно, что угловая скорость меняется . Также можно использовать вертикально установленный вращающийся диск. Сперва посмотреть с какой скоростью крутиться пустой диск, затем располагать прикрепленные грузы , меняя расстояние от оси вращения и также посмотреть с какой скоростью они будут крутиться. Таким образом угловая скорость, которую получает человек зависит от радиуса расстояния массивного груза, до оси вращения. Таким образом на качественном уроне показываем, что во вращении должна фигурировать другая величина, в которую входит масса этих тел и расстояние этих тел от оси вращения. Но мы не знаем, как будет зависеть угловое ускорение от массы (линейно, квадратично). Необходим какой-то эксперимент, который показывает что эта за величина, либо её можно ввести догматическим образом, этой величине присваивается наименование момент инерции, что зависит от квадрата радиуса. Таким образом мы полагаем, что на основе аналогий можно установить закон вращательного движения, аналогично второму закону Ньютона. Но введение на основе аналогий необходимо проверить. Целесообразно завершить изучение данного раздела постановкой лабораторного эксперимента, решением экспериментальных задач. Суть заключается в том что необходимо вращать тело, прибор с помощью которого можно зафиксировать угловое ускорение, либо рассчитать вращательное движение. Устройство с разными моментами инерции, в качестве такого могут использоваться шары пустотелые, либо наполненные. И устройство, которое будет вращаться и можно было бы менять момент сил действия на него. Таким будет являться шар который будет распологаться на разных расстояниях от оси вращения. |