Усі уроки фізики 10 клас І семестр - Рівень стандарт - 2018 рік

Розділ І. Механічний рух

2. ДИНАМІКА

УРОК № 29 / І.2-7. ВАГА ТІЛА. НЕВАГОМІСТЬ

Мета: 1) розширити знання учнів про вагу тіла та невагомість, сформувати навички обчислення ваги тіла у різних випадках, показати застосування теоретичних знань про вагу та невагомість у повсякденні, організації космічних польотів тощо;

2) продовжити ознайомлення учнів з навколишнім світом, навчити учнів давати пояснення явищам природи з фізичного погляду, продовжити формування вмінь аналізувати навчальну інформацію та робити відповідні висновки, продовжити формування критичного мислення учнів;

3) продовжити формування наукового світогляду через пояснення звичних явищ шляхом демонстрації наукових знань перед забобонами, причиною яких є нерозуміння природи фізичних явищ; ознайомити учнів з сучасними уявленнями про загальність закону всесвітнього тяжіння та його проявах.

Очікувані результати: учні формулюють поняття ваги тіла, відрізняють поняття ваги та маси тіла, застосовують закони динаміки для розрахунку ваги тіла.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 0,5 хв

II. ОГОЛОШЕННЯ ТЕМИ УРОКУ (ЦОР) 5 хв

ІІІ. ЕТАП ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 25 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель використовує інтерактивний плакат, вводить поняття ваги тіла, пропонує задачі як на збільшення, так і на зменшення ваги тіла

Формування предметної компетентності та світогляду учня, демонстрування зв'язку природничих наук з гуманітарними, формування культурної складової розвитку учнів

Учні конспектують навчальний матеріал уроку, усвідомлюють виведення формул збільшення та зменшення ваги тіла

1. Вага нерухомого тіла

· Вага тіла — це сила, з якою тіло, внаслідок притягання Землі, діє на горизонтальну підпору чи розтягує підвіс, на який його підвішено.

[P] = Н

На тіло, яке перебуває на горизонтальній підпорі чи висить на підвісі, діє дві сили: сила тяжіння Fтяж і сила нормальної реакції підпори N. На підставі другого закону Ньютона маємо:

А оскільки тіло перебуває в спокої, то тобто модулі цих сил рівні: N = mg. Крім того, за третім законом Ньютона, сила реакції підпори дорівнює за модулем і протилежна за напрямком

силі, з якими тіло діє на підпору, тобто вазі тіла.

Вага тіла чисельно дорівнює силі тяжіння, якщо тіло перебуває в спокої, і відрізняється від неї лише точкою прикладання (вектор ваги тіла, на відміну від сили тяжіння, що має гравітаційну природу, прикладено до підпори чи підвісу, а силу тяжіння — до тіла). Вага тіла також залежить від широти місцевості: максимальна на полюсах і мінімальна на екваторі.

2. Вага тіла, яке рухається з прискоренням

Якщо ж тіло чи підвіс будуть рухатись із прискоренням, то вага тіла відрізнятиметься від сили тяжіння, тобто P ≠ mg. Розглянемо це на таких прикладах:

І. Під час руху тіла (людини в ліфті) із прискоренням вага тіла дорівнюватиме:

вниз — P = m(g - а),

вгору — P = m(g + а).

1. Вага тіла, напрямок прискорення якого збігається з напрямком прискорення вільного падіння, менша за вагу тіла під час його перебування в спокої.

2. Якщо прискорення тіла напрямлене в бік, протилежний прискоренню вільного падіння, його вага стає більшою від ваги тіла під час його перебування в спокої.

ІІ. Під час руху тіла опуклим мостом доцентрове прискорення буде напрямлене вниз, відповідно вага тіла дорівнюватиме:

ІІІ. Під час руху тіла увігнутим мостом доцентрове прискорення буде напрямлене вгору, відповідно вага тіла дорівнюватиме:

3. Невагомість

Під час руху тіла на динамометрі із прискоренням прискорення можна підібрати таким, щоб воно дорівнювало g0 ( чи ). При цьому вага тіла дорівнюватиме нулю. У цьому

стані тіло не тисне на підпору і не розтягує підвіс (динамометр показує 0), тобто перебуває в стані невагомості.

· Невагомість — стан механічної системи, за якого дія на систему зовнішніх сил не спричиняє взаємного тиску частинок цієї системи. При цьому всі частинки системи перебувають у невагомості і вага тіла дорівнює нулю, а діє лише сила тяжіння. У цьому випадку сила тяжіння виявляється лише динамічно, надаючи всій системі і тілам (тілу, підпорі або підвісу), які перебувають у ній, однакового прискорення.

Взагалі тіло під дією зовнішніх сил перебуватиме у стані невагомості, якщо:

□ дія зовнішніх сил є силою тяжіння;

□ сили поля тяжіння надають всім частинкам тіла однакового прискорення у будь-якому його положенні;

□ початкові швидкості всіх частинок тіла однакові.

Досліди з тілом, підвішеним до динамометра, підтверджують також попередні розрахунки ваги.

4. Перевантаження

Якщо прискорення тіла напрямлене в бік, протилежний прискоренню вільного падіння, його вага стає більшою від ваги тіла під час його перебування в спокої.

· Збільшення ваги тіла, зумовлене його прискореним рухом, називають перевантаженням, тобто відношенням сили, з яким тіло діє на підпору під час прискореного руху вгору або сповільненого вниз, до його ваги в ІСВ.

Перевантаження, наприклад, зазнає пілот, що виводить літак з пікування. У нижній частині траєкторії літак рухається по колу з доцентровим прискоренням, напрямленим до його центра по вертикалі вгору.

Абсолютне значення прискорення:

Але його проекція на вертикальну вісь, напрямлену вниз, від’ємна:

Тому вагу пілота, тобто силу, з якою він діє на підпору (крісло), визначають за формулою:

Таким чином, вага пілота більша від його «нормальної» ваги, що дорівнює mg, на величину тобто пілот зазнає перевантаження. Якщо під час виходу із пікування доцентрове прискорення перевищує за абсолютним значенням прискорення вільного падіння g у n разів, то вага пілота:

тобто вона буде в (n +1) разів більшою від нормальної ваги пілота.

Під час перевантаження збільшують свою вагу і внутрішні органи організму пілота, збільшується сила, з якою вони діють один на одного і на його кістяк (скелет). Це викликає больові відчуття, а надмірні перевантаження можуть стати небезпечними для здоров’я. Треновані пілоти витримують перевантаження до 10mg (зазвичай перевантаження виражають не через величину mg, а через величину g і говорять, що перевантаження дорівнює, наприклад, 10g). Здорова людина може без шкоди для організму витримувати короткочасні триразові перевантаження, тобто збільшення ваги в 3 рази.

Перевантаження зазнають також космонавти під час запуску космічного корабля. У стані невагомості вони перебувають на орбіті.

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 7-8 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель пропонує запитання, умови 1-2 задач, виправляє неправильні відповіді

Формування швидкості та оперативності мислення, розвиток пам'яті та уваги, розвиток математичної компетентності — формування вмінь перетворювати формули, обчислювати значення математичних виразів

Учні дають відповіді на запитання, з'ясовують незрозумілі питання, розв'язують задачі на застосування закону всесвітнього тяжіння

Задача

Вага людини у нерухомому ліфті дорівнює 600 Н. Коли визначили вагу в рухомому ліфті, то вона дорівнювала 540 Н та 720 Н. Визначте, з яким прискоренням рухався ліфт та напрямок його руху.

IV. РЕФЛЕКСІЯ

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, формули, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Скласти таблицю «Вага тіла», відповідаючи на такі запитання:

а) Що називають вагою тіла?

б) Через що виникає вага тіла?

в) До чого прикладено вагу тіла?

г) Як напрямлена ця сила?

д) Від чого залежить вага тіла?

е) Яка природа цієї сили?

3. Підготувати повідомлення «Внесок українських космонавтів у розвиток космонавтики».






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.