Единицы силы. Динамометр
План-конспект урока по физике в 7 классе
ТЕМА УРОКА: «Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела»
Планируемые результаты:
Личностные
Формирование у школьников умения вести диалог на основе равноправных отношений и взаимного уважения и принятия других решений;
Формирование у них выраженной устойчивой учебно-познавательной мотивации и интереса к учению;
Повышать готовность учащихся к саморазвитию;
Развивать креативность мышления
Предметные
Продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе;
Повторить понятия: «сила», «сила тяжести», «вес тела», «сила упругости»;
Познакомить с единицами измерения силы;
Установить связь между силой тяжести и массой тела.
Метапредметные
Формирование у школьников умения самостоятельно анализировать условия достижения цели (в выполнении конкретного задания) на основе учета выделенных учителем ориентиров действия в новом учебном материале;
Грамотно использовать речевые средства для представления полученного результата, формирование умения следовать морально-этическим и психологическим принципам общения и сотрудничества на основе уважительного отношения к партнерам (однокласникам);
Развивать интерес к предмету.
Тип урока: Комбинированный
Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная.
Необходимое оборудование: ПК, проектор, интерактивная доска.
Ход урока.
1.Мотивация к УД.
Приветствие отметка отсутствующих.
2.Актуализация знаний.
Опрос по карточкам.
На доске заранее нарисованы картинки для каждой из карточек (под номерами). К доске вызываю пятерых учащихся, которые тянут по одной карточке и в течение пяти минут готовятся к ответу у доски. Во время ответа одного из учащихся остальные его слушают, и если отвечающий испытывает некоторые затруднения, то помогают ему выстроить правильный ответ. После того, как учащийся ответил на один, из поставленных вопросов, учитель может, с целью закрепления, либо еще раз повторить его ответ, либо попросить одного из учащихся повторить ответ на этот вопрос.
Карточка №1
Почему сила тяжести на полюсах Земли несколько больше, чем на экваторе, и других широтах?
Два тела, разной массы (м1 и м2) притягивают c
Карточка №2
Какую силу называют силой тяжести? Как направлена сила тяжести? Как она обозначается?
Как зависит сила тяжести от массы тела?
Масса одного тела в пять раз больше массы другого. Изобразите графически действующие на тела силы тяжести.
Карточка №3
растянулась;
сжалась;
не изменила свою длину.
Возрастет, уменьшится или не изменится значение силы тяжести действующей на тело, если его поднять на вершину горы?
Тело, подвешенное на пружине, подняли на вершину горы, при этом пружина:
Обоснуйте ответ.
Изобразите графически действующие на тела силы тяжести в каждой из ситуаций:
Карточка №4
Что такое деформация?
Какая сила называется силой упругости? Как обозначается сила упругости?
Изобразите графически действующие на тела силы упругости в каждой из ситуаций.
Карточка №5
Какая сила называется весом тела? Как обозначается вес тела.
В чем заключается существенное отличие веса тела от силы тяжести?
Изобразите графически вес тела в каждой из ситуаций:
Ответы на карточки:
Карточка №1
Силы взаимного притяжения между телами зависят от массы тел и расстояния между ними. Силы притяжения между телами тем больше, чем больше массы этих тел. Силы притяжения между телами уменьшаются, если увеличивается расстояние между ними.
Земной шар немного сплюснут у полюсов, поэтому тела, находящиеся около полюсов, расположены немного ближе к центру Земли. В связи с этим сила тяжести на полюсе немного больше, чем на экваторе или на других широтах.
Карточка №2
Карточка №3
Так как силы притяжения между телами уменьшаются, если увеличивается расстояние между ними, то сила тяжести на вершине горы будет несколько меньше, чем у ее подножия.
Так как значение силы тяжести, действующей на тело, на вершине горы будет меньше, чем значение силы тяжести у подножия, то и сила упругости, действующая на тело, со стороны пружины на вершине горы будет меньше. Следовательно, меньше будет и деформация пружины. Пружина сожмется.
Карточка №4
Любое изменение формы и размера тела называется деформацией.
Сила, возникающая в результате деформации тела, и направленная в сторону противоположно перемещению частиц тела, называется силой упругости. Сила упругости обозначается буквой F с индексом упр: Fупр
Карточка №5
Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Вес тела обозначается буквой P.
Сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.
Предложения учащимся по ликвидации пробелов путем самостоятельной работы или с помощью товарищей…
3.Самоопределение к УД.
- Давайте вспомним, что же такое сила?
Сила - это физическая величина.
Сила - это векторная величина.
Сила является мерой взаимодействия тел.
Сила является причиной изменения скорости движения.
- Раз сила - это физическая величина, то значит, ее можно измерить? Что же значит измерить какую-нибудь физическую величину?
Измерить какую-нибудь величину - это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.
- Действительно, силу, как и любую физическую величину можно измерить, т. е сравнить с силой, принятой за единицу. Единицы физических величин, как вы помните, выбирают условно. Например, можно в качестве единицы силы принять силу тяжести, действующую на то или иное тело. За единицу силы можно принять и силу упругости какой-то пружины, растянутой до определенной длины.
4.Усвоение новых знаний
Вы знаете, что сила является причиной изменения скорости тела. Именно поэтому за единицу силы принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.
В честь английского физика Исаака Ньютона эта единица названа ньютоном (1Н). Часто применяют и другие единицы - килоньютоны (кН), миллиньютоны (мН):
1кН=1000Н, 1Н=0,001 кН.
Таким образом, единицей измерения силы является ньютон (Н).
Давайте теперь попробуем определить величину силы в 1Н.
Установлено, что 1Н приблизительно равен силе тяжести, которая действует на тело массой 1/10 кг, или более точно 1/9,8 кг.
- 1/9,8 кг... сколько же это грамм?
Так как в 1 кг - 1000 г, то в 1/9,8 кг - 1000/9,8 г или приближенно: 1/9,8 кг - 102 г.
- Ребята, а можете ли вы привести пример какого-нибудь тела, масса которого будет равна 100 г?
Плитка шоколада имеет массу равную 100г.
- Действительно, плитка шоколада имеет массу 100 г, но ведь она еще завернута в фантик! Фантик ведь то же имеет какую-то массу. Значит, масса шоколадки с фантиком должна быть чуточку больше, чем масса шоколадки без фантика. Если масса фантика равна приблизительно 2 г, то масса шоколадки с фантиком равна 102г. Значит, на плитку шоколада будет действовать сила тяжести равная 1Н.
Таким образом, на тело массой 102г. (на шоколадку) действует сила тяжести равная 1Н.
От чего зависит сила тяжести, действующая на тело?
Сила тяжести, действующая на тело, зависит от массы тела. Чем больше масса тела, тем больше сила тяжести, действующая на него.
Сила тяжести, действующая на тело, зависит от географической широты, на которой находится тело.
Сила тяжести, действующая на тело, меняется, при изменении высоты над поверхностью Земли.
- Так, как сила тяжести действующая на тело прямо пропорциональна массе тела, то во сколько раз масса одного тела больше массы другого, во столько же раз сила тяжести, действующая на первое тело, больше силы тяжести, действующей на второе тело. Если известно, что единицей силы является 1Н, то как рассчитать силу тяжести, которая действует на тело любой массы?
Если мы возьмем одну шоколадку, то на нее будет действовать сила тяжести равная 1Н. Если мы возьмем две шоколадки, то на них уже будет действовать сила тяжести равная 2Н. Если мы возьмем три шоколадки, то на них будет действовать сила тяжести, равная 3Н... Посмотрите, если мы берем тело массой 1/9,8 кг (одна шоколадка), то на нее действует сила тяжести равная 1Н. Если мы берем тело массой 2/9,8 кг (две шоколадки), то на него действует сила тяжести равная 2Н. ...3/9,8 кг - 3Н. ...4/9,8 кг - 4Н. ...9,8/9,8 кг - 9,8Н, т.е. 1кг - 9,8Н.
Значит, если на тело массой 1кг действует сила тяжести равная 9,8 Н, то на тело массой 2 кг действует сила, в два раза большая. Она равна 19,6Н. На тело массой 3 кг - в 3 раза большая и равная 29,4 Н и т. д.
Таким образом, чтобы определить силу тяжести, действующую на тело любой массы, необходимо 9,8 умножить на массу этого тела. Давайте выясним, какую же размерность имеет величина 9,8. Для этого, нам необходимо вспомнить, единицы измерения силы.
- Как называется единица измерения силы?
Сила измеряется в ньютонах (Н).
- А в каких единицах измеряется масса тела?
Масса тела измеряется в кг, г, т.
- А какая единица измерения массы тела является основной?
Основной единицей измерения массы является кг.
- Таким образом, у нас получается, что Fт=9,8m Н= кг, для того, чтобы выполнялось наше равенство необходимо, чтобы наш коэффициент 9,8 имел размерность Н/кг.
Вместе делаем вывод:
F тяж =9,8 Н/кг * m
Величину 9,8 Н/кг обозначают g, и формула для силы тяжести имеет вид:
F тяж =gm
где m - масса тела, g - называют ускорением свободного падения.
Понятие ускорения свободного падения будет изучено вами в девятом классе.
Обратите внимание на то, что при подстановки массы того или иного тела в эту формулу ее надо выражать в кг.
При решении задач, когда не требуется большой точности, g=9,8Н/кг округляют до g=10Н/кг.
Теперь вы знаете, как зная массу того или иного тела, рассчитать численное значение силы тяжести, действующей на него.
- А можем ли мы зная массу тела рассчитать численной значение еще какой-нибудь силы? Давайте вспомним, какую силу мы называем весом тела?
Весом тела называется сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
- А можем ли мы что-то сказать о числовом значении веса тела?
- Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела по своему числовому значению равен силе тяжести, т.е.
P=Fтяж
Действительно, если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то P=Fтяж. Следовательно, вес тела можно определить по формуле:
Например, на столе стоит чайник массой 1,5 кг. Необходимо определить силу тяжести и вес чайника, и изобразить эти силы графически.
Ответ: Fтяж=P=15Н
Теперь изобразим силы графически.
- Для этого нам необходимо вспомнить, как же изображается сила на чертеже?
- Таким образом, для того, чтобы нам изобразить наши силы нам необходимо выбрать масштаб.
- Какой бы вы выбрали масштаб?
Пусть 1Н будет равен отрезку длиной 0,5см.
- Если мы выберем такой масштаб, то какова будет длина отрезка условно обозначающего модуль силы тяжести?
Длина отрезка, обозначающего модуль силы тяжести, в выбранном нами масштабе, будет равна 7,5 см.
- Не слишком ли длинный этот отрезок? Может удобнее будет выбрать другой масштаб?
Удобнее будет изображать силы на чертеже, если, например, 1Н будет равен отрезку длиной 0,2 см. Тогда силу в 15Н необходимо будет начертить отрезком длиной 3 см.
- Для того, чтобы изобразить ту или иную силу нам необходимо знать к чему эта сила приложена. Давайте вспомним, к чему приложена сила тяжести?
Сила тяжести приложена к самому телу.
- А к чему приложен вес тела?
Вес тела приложен к опоре или подвесу.
Изобразим силы на чертеже…
5.Первичная проверка понимания.
Метод : мини фронтальный опрос.
Что значит измерить какую-либо силу?
Измерить какую-либо силу, значит сравнить ее с силой, принятой за единицу.
Что принято за единицу силы?
За единицу силы принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.
Какие единицы силы вы знаете?
Н, кН, мН.
Чему равна в ньютонах (Н) сила равная 200кН?
200кН=200000Н
- Как рассчитать силу тяжести, действующую на тело любой массы?
Для того, чтобы определить силу тяжести, действующую на тело любой массы, необходимо 9,8 Н/кг умножить на массу этого тела:
F тяж =9,8 Н/кг * m
- По какой формуле можно определить вес?
Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то P=Fтяж. Следовательно, вес тела можно определить по формуле:
P=gm
- Как изображают силу на чертеже?
На чертеже силу изображают в виде отрезка прямой со стрелкой на конце. Начало отрезка - точка приложения силы. Длина отрезка условно обозначает в выбранном масштабе модуль силы.
6. Рефлексия
7. Информация о Д/З
§27; Упр. 9 стр. 64 – письменно.
Карточка №1
1. Зависит ли сила взаимного притяжения между телами от их массы и расстояния между ними? Если да, то как?
2.Почему сила тяжести на полюсах Земли несколько больше, чем на экваторе, и других широтах?
3.Два тела, разной массы (м1 и м2) притягивают c я друг к другу с силой равной 6 ед. силы. Изобразите силы взаимного притяжения между телами графически.
Карточка №2
1.Какую силу называют силой тяжести? Как направлена сила тяжести? Как она обозначается?
2.Как зависит сила тяжести от массы тела?
3.Масса одного тела в пять раз больше массы другого. Изобразите графически действующие на тела силы тяжести.
Карточка №3
1.Возрастет, уменьшится или не изменится значение силы тяжести действующей на тело, если его поднять на вершину горы?
2.Тело, подвешенное на пружине, подняли на вершину горы, при этом пружина:
растянулась;
сжалась;
не изменила свою длину.
Обоснуйте ответ.
3.Изобразите графически действующие на тела силы тяжести в каждой из ситуаций:
Карточка №4
1. Что такое деформация?
2.Какая сила называется силой упругости? Как обозначается сила упругости?
3.Изобразите графически действующие на тела силы упругости в каждой из ситуаций.
Карточка №5
1.Какая сила называется весом тела? Как обозначается вес тела.
2.В чем заключается существенное отличие веса тела от силы тяжести?
3.Изобразите графически вес тела в каждой из ситуаций:
По разному ли Земля притягивает тела? По-разному ли она тянет нас, сумку с продуктами у нас в руке и машину, на которой мы приехали из супермаркета?
То есть, говоря физическими терминами, есть ли связь между массой тела и силой тяжести? Связь между массой тела и силой тяжести самая, что ни на есть, прямая.
Связь между силой тяжести и массой тела
Чем больше масса, тем сильнее тело притягивается к земле. Это выражается напрямую, например, при взвешивании тела. Чем больше вес тела, тем сильнее он давит на весы, увеличивая их показания. И связь эта выражается в виде следующей формулы:
F_тяж = g * m,
где g - это ускорение свободного падения, величина постоянная = 9,8 м/с^2,
а m - масса тела.
То есть, зная массу тела, мы всегда можем рассчитать силу, с которой Земля будет притягивать данное тело. А это бывает очень нужно при некоторых расчетах, например, при падении метеоритов, приземлении космических челноков, конструировании различных механизмов и так далее.
Динамометр: показания динамометра, какие бывают динамометры?
Когда мы становимся на весы, то они, вследствие силы притяжения Земли , показывают нам массу нашего тела, выраженную в килограммах. Но вес - это сила, которая измеряется в ньютонах. Как же нам измерить вес, да заодно и всякую другую силу, если весы показывают нам только массу? Для этого и существует специальный прибор, называемый динамометр, который показывает нам величину приложенной силы в ньютонах. Что же это за зверь, и как пользоваться динамометром? Простейший пример динамометра - это пружинный динамометр, в основе которого лежит пружина, прикрепленная к деревянному или пластмассовому основанию с нанесенной шкалой в ньютонах. На конце пружины находится крючок, на который можно подвешивать груз и по показаниям динамометра судить о приложенной силе.
Динамометр своими руками
Как можно сделать простейший динамометр своими руками? Для этого понадобится пружина с двумя крючками на концах, а также деревянное или пластмассовое основание, к которому мы прикрепляем эту пружину. Теперь ее надо проградуировать. Для этого на свободный конец пружины мы подвешиваем груз массой 102 грамма. Положение на деревянном основании, до которого растянется пружина, отмечаем значением 1 Н. Потом подвешиваем 204 грамма, отмечаем величину 2 Н и так далее. А для того, чтобы отметить десятые доли ньютона расстояния между каждыми целыми значениями делим на 10 и размечаем соответственно 0,1; 0,2; 0,3 и так далее.
Какие бывают динамометры?
Какие бывают динамометры? Мы говорили о простейшем примере динамометра - пружинном динамометре. Это динамометр растяжения. То есть, он показывает величину силы в зависимости от величины растяжения пружины. Но существуют еще и динамометры сжатия , например - ручной динамометр, или так называемый силомер, с помощью которого измеряют мышечную силу. В данном случае нам надо, наоборот, сжимать динамометр, чтобы узнать силу воздействия. Кроме того, существуют также ртутные, гидравлические, электрические и разные другие виды динамометров.
Урок, на котором необходимо выяснить физический смысл веса тела, ввести единицы силы и определить связь между массой тела и силой тяжести, сформировать умение пользоваться полученными знаниями при решении задач, уметь графически изображать силы; дать понятие единицы силы в 1Н; обосновать необходимость введения силы в 1Н как результат изменения скорости тела массой 1 кг за 1 с на 1 м/с.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Урок Вес тела. Связь между массой тела и силой тяжести
Цель урока: выяснить физический смысл веса тела, ввести единицы силы и определить связь между массой тела и силой тяжести, сформировать умение пользоваться полученными знаниями при решении задач, уметь графически изображать силы; дать понятие единицы силы в 1Н; обосновать необходимость введения силы в 1Н как результат изменения скорости тела массой 1 кг за 1 с на 1 м/с.
Методические цели урока:
Образовательные: изучить и сравнить различные виды сил, дать понятие веса тела и силы реакции опоры на тело, получить связь между силой тяжести и массой тела, показать роль физических законов в изучении взаимодействия тел, а также многообразие сил в механических явлениях.
Развивающие: развитие умения решать качественные и количественные задачи на расчёт силы упругости, силы тяжести, развитие речи, мышления; способность наблюдать, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, строить план эксперимента.
Воспитательные: формировать познавательный интерес, логическое мышление, формировать познавательную мотивацию осознанием ученика своей значимости в образовательном процессе.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний .
Ход урока
1.Организационный этап
Приветствие учителя. Подготовка учащихся к работе на уроке: готовность класса и оборудования. Проверка наличия учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.
2. Этап повторения изученного материала
Проверка письменного домашнего задания
3.Этап актуализации знаний
Решение задач
Задача 1. Определите удлинение пружины жесткостью 105 Н/м, если на неё действует сила 21Н?
Дано: | СИ | Решение: |
F = 21Н k =105 | 1. F= k ∆ l , → = ; 2. [ ∆ l ] = 3. ∆ l = = 0,2 (м) |
|
∆ l –? |
Фронтальный письменный опрос
- Что такое сила?
- Перечислите признаки действия на тело силы.
- Чем характеризуется сила?
- Как обозначается сила, в чём измеряется?
- Какую силу называют силой тяжести?
- Как обозначают эту силу?
- Как она направлена?
- От чего зависит сила тяжести?
- Когда возникает сила упругости?
- Что называется деформацией тела?
- Какие виды деформации вы знаете?
- Как формулируется закон Гука?
- Как записывается закон Гука?
4. Этап постановки целей и задач урока
Проблемная ситуация.
В технике и быту часто используют понятие вес тела . Вес тела, в отличие от массы, легко изменить. Например, для тренировки космонавтов используют специальные центрифуги и самолёты. В центрифуге вес человека увеличивается в несколько раз. Во время же свободного полёта самолёта, напротив, возникает невесомость. Почему возможны такие изменения? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо выяснить при каких условиях возникает вес тела, что является точкой приложения веса тела, каково направление этой силы, по какой формуле можно её рассчитать.
- Как вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?
Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: дать понятие веса тела, дать определение этой физической величины, выяснить условия возникновения веса тела, как обозначается, какие существуют единицы измерения, ввести формулу для расчёта силы тяжести, научиться использовать данную формулу для решения задач.
Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Вес тела. Связь между силой тяжести и массой тела».
5. Этап усвоение новых знаний и способов действий
Обратимся к экспериментам, которые проводили на прошлом уроке: груз помещён на доску – доска под действие груза деформируется, а значит, в ней возникает сила упругости, которая действует на тело.
Если поместить на пружину цилиндр, то можно увидеть, как цилиндр растягивает пружину, и как следствие, в деформированной пружине возникает сила упругости, стремящаяся вернуть пружину в исходное положение, тем самым не давая упасть цилиндру под действием силы тяжести.
Итак, в ходе экспериментов установили, что опора или подвес могут деформироваться.
А что при этом происходит с телом? Может ли он деформироваться при взаимодействии с опорой или подвесом? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к опыту.
Опыт 1.
Положим на опору воздушный шар, заполненный водой. Обратите внимание на формы этих взаимодействующих тел.
- Что мы видим теперь?
Теперь закрепим воздушный шар на пружине. Я поддерживаю шар рукой.
- Что произойдет, если руку убрать?
- Куда и почему будет двигаться шар?
- Почему шар не падает вниз на Землю?
- Что произошло с пружиной?
- Что можно сказать о формах пружины и шара?
Вывод: При взаимодействии деформируются оба тела – опора и воздушный шар. Деформированное, сжатое тело давит на опору с силой, которую называют весом тела.
Вес тела - это сила, с которой тело, вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
Вес тела - это векторная физическая величина, обозначается буквой Р и стрелкой на верху.
Однако следует помнить, что сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.
Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела по своему числовому значению равен силе тяжести, т. е. P=F тяж .
Следует помнить, что сила тяжести возникает вследствие взаимодействия тела и Земли. Вес тела возникает в результате взаимодействия тела и опоры (подвеса). Опора (подвес) и тело при этом деформируются, что приводит к появлению силы упругости.
Практическая работа: изобразить силу тяжести и вес тела, приложенный к опоре. P=F тяж =20Н.
Если сила физическая величина, то она должна иметь единицу измерения. В каких же единицах измеряется сила? Эта единица названа в честь английского учёного И. Ньютона.
- Что представляет сила в 1Н?
За единицу силы можно взять любую силу, т. е. силу тяжести, силу тяготения, силу упругости, вес тела. Но, практически это сделать невозможно, т.к.:
- не состоятельность силы тяготения (т.к. они малы.)
- не состоятельность силы упругости (в пружине с течением времени возникают остаточные деформации, пружина с течением времени приходит в негодность, т.е. любая пружина не может являться эталоном бесконечно долго).
Мы с вами познакомились, с эталоном массы в 1кг. Вот это и используется для определения силы в 1Н.
На тело действует сила в 1Н, если тело массой 1кг за 1с изменяет свою скорость на 1м/с. (Запишите: 1кг – за 1с – на 1м/с) Т.е. за единицу силы принята сила, которая является причиной изменения скорости.
Можно взять за определения силы в 1Н и силу тяжести. Почему?
- Она долго в данном месте является неизменной, если масса не меняется. Установлено, что сила в 1Н численно равна силе тяжести, действующей на тело массой 102г.
Значит, на тело массой в 1кг действует сила тяжести 9,8Н. Поскольку на 1кг массы действует сила тяжести в 9,8Н, то эту величину обозначают буквой g = 9.8Н/кг.
Какая сила тяжести действует на тело массой 2кг? – (2 9,8Н)
Массой 3кг? – (3 9,8Н)
Массой m кг – (m 9,8)
Значит, F тяж = mg.
В формулу для решения задач мы будем подставлять g=9,8Н/кг , а при расчётах будем использовать 10Н/кг. Напомнить, что g зависит от географической широты места и наличия полезных ископаемых.
Цели урока:
- Обобщить опыт учащихся по наблюдениям за притяжением тел Землей и дать количественную меру этого притяжения – силу тяжести.
- Подтвердить теорию фронтальными опытами.
- Ввести новое для учащихся понятие – “g”.
Ход урока:
- Вспомнить понятие силы как меры взаимодействия и что сила является величиной векторной.
- На нити, закрепленной на штативе, висит шарик (рис. 1).
нить пережечь
Вопрос к классу: Почему шарик падает?
Ответ: потому, что его притягивает Земля.
ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ: “СИЛА ТЯЖЕСТИ. ПОЛЕ ТЯГОНЕНИЯ”
Идею этой сказки, а может и не сказки,
Поймет не только взрослый, но даже карапуз!
Не стойте и не прыгайте, не пойте, не пляшите,
Там где идет строительство или подвешен груз! (Э. Успенский)
Действительно, ведь груз всегда падает вертикально вниз! А почему именно вертикально вниз, а не куда-нибудь в сторону? Причина в том, что все тела притягиваются Землей.
Все принадлежности для проведения опытов должны лежать в коробочке.
Опыт 1. Камешки в руке.
Оборудование: два камешка, один маленький, а другой побольше.
Возьми в руку камешек, который побольше. Ты чувствуешь тяжесть, не так ли? Пусть на одной ладони у тебя будет прежний камешек, а на другой – который поменьше. Ты чувствуешь, что маленький камешек значительно легче.
Тяжелое и легкое – это означает сильное слабое притяжение к Земле.
Опыт 2. Бросание предметов в воздухе.
Оборудование: кусочек пластилина.
- Возьми кусочек пластилина.
- Подними его над полом и отпусти. Проследи за его падением.
- Подбрось кусочек пластилина вверх т снова проследи за его падением.
- Опиши свои наблюдения и объясни, почему пластилин всякий раз оказывается на полу?
! По окончании опыта подбери с пола пластилин и положи в коробку.
Опыт 1. Почему не падали камешки на землю? Что им мешало? Рука, на которой они лежали.
Опыт 2. Почему брошенный вверх кусочек пластилина падает на Землю? Земля его притягивает.
А почему в нашем опыте с шариком, который висел на нити, не падал на Землю? Что ему мешало? Нить.
Опыт 3. проводимый учителем.
Взять два одинаковых шарика – один из пластмассы, а другой из стали (одинакового цвета) и подвесить их на шляпную резинку одинаковой длины. Обратить внимание на то, что оба шарика растянули резинку. Но резинка, стараясь сократиться до прежнего размера, действует на шарик с силой направленной вертикально вверх.
Стальной шарик растянул резинку сильнее, следовательно, ее действие на шарик большее (рис. 2).
СИЛОЙ ТЯЖЕСТИ НАЗЫВАЕТСЯ СИЛА, ЧС КОТОРОЙ ЗЕМЛЯ ПРИТЯГИВАЕТ К СЕБЕ ТЕЛО.
Чем отличаются друг от друга стальной и пластмассовый шарики одинакового объема? Массой.
Сила притяжения масса
Знак “ = ” ставить нельзя, следовательно должен быть коэффициент пропорциональности, который был определен опытным путем и равен 9,8. Обозначается он “g” (от латинского слова “гравитация”).
Учитывая это, мы можем записать:
F тяж = 9,8 н/кг m кг
Отсюда следует:
F тяж = gm
Мы получили формулу для расчета численного значения силы тяжести.
Но сила – вектор.
Вопрос к классу: Что кроме численного значения определяет векторную величину? Направление.
Вопрос к классу: куда направлена сила тяжести? Вниз. А как вниз?
(вернуться к рис. 1)
А если нить отвести в сторону (рис. 3)?
Разобрать рисунки:
Направление силы тяжести не зависит от положения тела.
Вертикальность предмета на Земле можно проверить отвесом.
Опыт 4. Отвес
Цель: научиться делать отвес и с его помощью определять вертикальное направление.
Оборудование: пуговица с ушком, нить длиной 60 см.
- Сделай отвес: к ушку пуговицы привяжи нить длиной 60 см. Этим простым прибором можно определять вертикальность направления.
- Проверь с помощью отвеса вертикальность ножек стола, стула, стены.
Почему отвесом можно проверять вертикальность?
Обсуждение опыта.
Закрепление материала.
- Движение падающего яблока (притча об открытии И. Ньютона).
- Провести “живой опыт”. К пуговице ученика привязать отвес. Попросить его наклониться вперед, вбок на одной ноге, на другой.
Домашнее задание.
Во время объяснения нового материала учителем были использованы беседы с учащимися, эксперимент, фронтальное проведение опытов.
Цель урока была достигнута с наибольшим эффектом, так как введение понятия силы тяжести опиралось на жизненный опыт учащихся, использовалось их умение привлечь уже изученный материал.
Нам уже известно, что для описания взаимодействия тел используется физическая величина, называемая силой. На этом уроке мы подробнее познакомимся со свойствами этой величины, единицами силы и прибором, который используется для ее измерения - с динамометром.
Тема: Взаимодействие тел
Урок: Единицы силы. Динамометр
Прежде всего, вспомним, что такое сила. Когда на тело действует другое тело, физики говорят, что со стороны другого тела на данное тело действует сила.
Сила - это физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое.
Сила обозначается латинской буквой F , а единица силы в честь английского физика Исаака Ньютона называется ньютоном (пишем с маленькой буквы!) и обозначается Н (пишем заглавную букву, так как единица названа в честь ученого). Итак,
Наравне с ньютоном, используются кратные и дольные единицы силы:
килоньютон 1 кН = 1000 Н;
меганьютон 1 МН = 1000000 Н;
миллиньютон 1 мН = 0,001 Н;
микроньютон 1 мкН = 0,000001 Н и т. д.
Под действием силы скорость тела изменяется. Другими словами, тело начинает двигаться не равномерно, а ускоренно. Точнее, равноускоренно : за равные промежутки времени скорость тела меняется одинаково. Именно изменение скорости тела под действием силы физики используют для определения единицы силы в 1 Н.
Единицы измерения новых физических величин выражают через так называемые основные единицы - единицы массы, длины, времени. В системе СИ - это килограмм, метр и секунда.
Пусть под действием некоторой силы скорость тела массой 1 кг изменяет свою скорость на 1 м/с за каждую секунду . Именно такая сила и принимается за 1 ньютон .
Один ньютон (1 Н) - это сила, под действием которой тело массой 1 кг изменяет свою скорость на 1 м/с каждую секунду.
Экспериментально установлено, что сила тяжести, действующая вблизи поверхности Земли на тело массой 102 г, равна 1 Н. Масса 102 г составляет приблизительно 1/10 кг, или, если быть более точным,
Но это означает, что на тело массой 1 кг, то есть на тело в 9,8 раз большей массы, у поверхности Земли будет действовать сила тяжести 9,8 Н. Таким образом, чтобы найти силу тяжести, действующую на тело любой массы, нужно значение массы (в кг) умножить на коэффициент, который принято обозначать буквой g :
Мы видим, что этот коэффициент численно равен силе тяжести, которая действует на тело массой 1 кг. Он носит название ускорение свободного падения . Происхождение названия тесно связано с определением силы в 1 ньютон. Ведь если на тело массой 1 кг действует сила не 1 Н, а 9,8 Н, то под действием этой силы тело будет изменять свою скорость (ускоряться) не на 1 м/с, а на 9,8 м/с каждую секунду. В старшей школе этот вопрос будет рассмотрен более подробно.
Теперь можно записать формулу, позволяющую рассчитать силу тяжести, действующую на тело произвольной массы m (Рис. 1).
Рис. 1. Формула для расчета силы тяжести
Следует знать, что ускорение свободного падения равно 9,8 Н/кг только у поверхности Земли и с высотой уменьшается. Например, на высоте 6400 км над Землей оно меньше в 4 раза. Однако при решении задач этой зависимостью мы будем пренебрегать. Кроме того, на Луне и других небесных телах также действует сила тяжести, и на каждом небесном теле ускорение свободного падения имеет свое значение.
На практике часто приходится измерять силу. Для этого используется устройство, которое называется динамометр. Основой динамометра является пружина, к которой прикладывают измеряемую силу. Каждый динамометр, помимо пружины, имеет шкалу, на которую нанесены значения силы. Один из концов пружины снабжен стрелкой, которая указывает на шкале, какая сила приложена к динамометру (Рис. 2).
Рис. 2. Устройство динамометра
В зависимости от упругих свойств пружины, использованной в динамометре (от ее жесткости), под действием одной и той же силы пружина может удлиняться больше или меньше. Это позволяет изготавливать динамометры с различными пределами измерения (Рис. 3).
Рис. 3. Динамометры с пределами измерения 2 Н и 1 Н
Существуют динамометры с пределом измерения в несколько килоньютонов и больше. В них используется пружина с очень большой жесткостью (Рис. 4).
Рис. 4. Динамометр с пределом измерения 2 кН
Если подвесить к динамометру груз, то по показаниям динамометра можно определить массу груза. Например, если динамометр с подвешенным к нему грузом показывает силу 1 Н, значит, масса груза равна 102 г.
Обратим внимание на то, что сила имеет не только численное значение, но и направление. Такие величины называют векторными. Например, скорость - это векторная величина. Сила - также векторная величина (говорят еще, что сила - вектор).
Рассмотрим следующий пример:
Тело массой 2 кг подвешено на пружине. Необходимо изобразить силу тяжести, с которой Земля притягивает это тело, и вес тела.
Вспомним, что сила тяжести действует на тело, а вес - это сила, с которой тело действует на подвес. Если подвес неподвижен, то численное значение и направление веса такие же, как у силы тяжести. Вес, как и сила тяжести, рассчитываются по формуле, изображенной на рис. 1. Массу 2 кг необходимо умножить на ускорение свободного падения 9,8 Н/кг. При не слишком точных расчетах часто ускорение свободного падения принимают равным 10 Н/кг. Тогда сила тяжести и вес приблизительно будут равны 20 Н.
Для изображения векторов силы тяжести и веса на рисунке необходимо выбрать и показать на рисунке масштаб в виде отрезка, соответствующего определенному значению силы (например, 10 Н).
Тело на рисунке изобразим в виде шара. Точка приложения силы тяжести - центр этого шара. Силу изобразим в виде стрелки, начало которой расположено в точке приложения силы. Стрелку направим вертикально вниз, так как сила тяжести направлена к центру Земли. Длина стрелки, в соответствии с выбранным масштабом, равна двум отрезкам. Рядом со стрелкой изображаем букву , которой обозначается сила тяжести. Так как на чертеже мы указали направление силы, то над буквой ставится маленькая стрелка, чтобы подчеркнуть, что мы изображаем векторную величину.
Поскольку вес тела приложен к подвесу, начало стрелки, изображающей вес, помещаем в нижней части подвеса. При изображении также соблюдаем масштаб. Рядом помещаем букву , обозначающую вес, не забывая над буквой поместить небольшую стрелку.
Полное решение задачи будет выглядеть так (Рис. 5).
Рис. 5. Оформленное решение задачи
Еще раз обратите внимание на то, что в рассмотренной выше задаче численные значения и направления силы тяжести и веса оказались одинаковыми, а точки приложения - различными.
При расчете и изображении любой силы необходимо учитывать три фактора:
· численное значение (модуль) силы;
· направление силы;
· точку приложения силы.
Сила - физическая величина, описывающая действие одного тела на другое. Обычно она обозначается буквой F . Единица измерения силы - ньютон. Для того чтобы рассчитать значение силы тяжести, необходимо знать ускорение свободного падения, которое у поверхности Земли составляет 9,8 Н/кг. С такой силой Земля притягивает к себе тело массой 1 кг. При изображении силы необходимо учитывать ее числовое значение, направление и точку приложения.
Список литературы
- Перышкин А. В. Физика. 7 кл. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
- Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. - М: Издательство «Экзамен», 2010.
- Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. - 17-е изд. - М.: Просвещение, 2004.
- Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
- Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
- Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
Домашнее задание
- Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов №327, 335-338, 351.