Гироскоп

Проект по физике для 10 класса

(68 часов)

Проект носит групповой характер и состоит из двух частей: изучения закономерностей вращательного движения и конструирования, демонстраций, подготовки письменных описаний приборов, сделанных самими детьми или учителем.

При этом последовательность работы над проектом выглядит следующим образом:
1. Демонстрация характерных экспериментов и постановка вопросов:
- Центрифуга (центробежная сила). - Существует ли центробежная сила в действительности?
- Изменение скорости вращения человека на скамье Жуковского при передвижении рук с гантелями (момент инерции).
- Скатывание двух цилиндров с наклонной плоскости при различном распределении массы внутри цилиндров (момент инерции).
- Различное направление движения катушки, вытягиваемой за нитку (момент силы). - Почему катушка движется в разные стороны?
- Маятник Максвелла (сохранение кинетической энергии вращения). - Почему рост скорости падения замедлен по сравнению с отвесным падением? Почему при столь малой скорости в нижней точке маятник все же поднимается обратно вверх? Действует ли здесь закон сохранения энергии?
- Ио-ио (сохранение энергии вращения).
- Волчок (сохранение момента импульса).
- Прецессия гироскопа (сохранение момента импульса). - Почему, вместо того, чтобы падать вниз под действием силы тяжести, гироскоп совершает дополнительное вращение вокруг вертикальной оси? Почему направление вращения (прецессии) сменяется на противоположное при перемене точки опоры?
- Движение сидящего на скамье Жуковского с гироскопом в руках при перемещении гироскопа (сохранение момента инерции).

2. Описание основных закономерностей, наблюдаемых в экспериментах и сопоставление явлений, законов и понятий поступательного и вращательного движений.

3. Объяснение наблюдавшихся экспериментов с использованием старых понятий (например, понятия инерции поступательного движения), а также новых (момент силы, момент инерции, момент импульса и энергия вращательного движения).

4. Рассмотрение многообразных технических применений изученных закономерностей вращательного движения, а также их проявлений в природе (гирокомпасы; пируэты; прецессия земной оси; центробежный регулятор; маховик; падающая кошка; поворот велосипеда при езде без рук; маятник Фуко…).

5. Подбор и изготовление приборов для экспериментов, наглядно разъясняющих законы и понятия вращательного движения.

6. Написание текстов, освещающих различные стороны изученного содержания.

7. Отчет-презентация проекта.

8. Подготовка сайта с материалами по проекту.

Литература:
1. Блудов М.И. Беседы по физике. Ч.1 - М., 1984. - стр.97-102.
2. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т. 1-2. - М.,1976. - стр.351-356.
3. Физика. Энциклопедия для детей. Т.16, ч.1. - М., 2000. - стр.378-393.
4. Роджерс Э. Физика для любознательных. Т.2. - М., 1972. - стр.262-275.
5. Кабардин О.Ф. и др. Факультативный курс физики. 8 класс. Пособие для учащихся. - М., 1973.
6. Краснов А.И. Волчок и применение его свойств. - М., 1958.
7. Baravalle H. Phisik als reine Phanomenologie. Bd. 1. - Stuttgart, 1993. - S.133-140.
8. Kuhl J. Zum Verstandnis des Kreisels. (Handschrift).
9. Магнус К. Волчок
10. Уокер Дж. Физический фейерверк. - М., 1989. - стр. 34-48, 183-189.
11. Поль Р.В. Введение в механику и акустику. - М.-Л., 193. - стр.88-132.
12. Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент в школах с углубленным изучением предмета. - М., 1994.
13. Шпрокхоф Г., Гирке Р. Эксперимент по курсу элементарной физики. Ч.1. - М., 1959.
14. Перри Дж. Вращающийся волчок. - Ижевск, 2001.