Элективный курс на тему "Силы в механике" ( 7 класс)

Тема курса: Силы в механике.

При изучении данного курса вы познакомитесь с понятием силы-  физической величины ,видами сил в природе ,узнаете как применяются знания об этих силах в технике, а также научитесь решать задачи.

Курс предназначен для учащихся 7 классов. Рассчитан на 8 занятий.

Занятие 1. Сила

На этом занятии мы определим,   что такое сила с  точки зрения физики, какие единицы служат для измерения этой величины.

Мир динамичен и изменчив, многие окружающие нас тела находятся в движении, взаимодействуют друг с другом. В результате взаимодействия тел изменяются скорости этих тел

,а также может измениться форма и объем этих тел. В этом случае говорят, что тела  действуют друг на друга с некоторой силой

.

Итак: сила – это мера взаимодействия тел. Без взаимодействия тел  говорить о силе в физике смысла не имеет.

Сила – это векторная величина, т.е. величина ,имеющая числовое значение и направление. Обозначается буквой ,на рисунках –стрелочка. Единицей измерения является Ньютон (

Задание: прочитайте лекцию или параграф 23 учебника и дайте ответ на следующие вопросы:

1.В результате чего может измениться скорость тел?

2.Что такое сила?

3.Как обозначают и изображают силы на рисунках?

4.Что является единицей измерения сил?

              Занятие 2.Явление тяготения.

Вы продолжаете знакомиться с физической величиной – сила.

 Подобно тому как Луна движется вокруг Земли, Земля обращается вокруг Солнца .Вокруг Солнца обращаются Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и другие планеты Солнечной системы.

 Ньютон доказал, что движение планет вокруг солнца происходит под действием силы притяжения, направленной к солнцу и убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния от него.

Земля притягивает Луну ,а Солнце –Землю, Солнце притягивает Юпитер, а ,Юпитер –свои спутники .Луна ближайшее к Земле крупное космическое ,тело которое в свою очередь притягивает к себе землю. Именно Луна приближаясь к Земле .является причиной мощных приливных волн, заставляя перемещаться огромные массы воды. Особенно большие приливы бывают в узких бухтах, где приливная волна. идущая из океана,сильно повышается. Например, в Гижигинской губе на Охотском море высота прилива несколько метров….Если берега океана или моря достаточно плоские, приливная волна может на многие километры затоплять сушу. Приливы и отливы бывают не только в океане, но и на суше. В результате влияния Луны происходят вертикальные смещения земной поверхности до 50 сантиметров.

 Ньютон сделал вывод, что все тела во вселенной взаимно притягивают друг друга. Силу взаимного притяжения .действующую между Солнцем, планетами ,кометами, звездами другими телами во Вселенной, Ньютон назвал силой всемирного тяготения.

 Историческая справка «После обеда… мы перешли в сад и пили чай под тенью нескольких яблонь. Сэр Исаак Ньютон сказал мне , что точно в такой же обстановке он находился , когда ему впервые пришла мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока. Почему яблоко всегда падает отвесно? Должна существовать притягательная сила материи, сосредоточенная в центре Земли, пропорциональная ее количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю, точно также как Земля притягивает яблоко.»

Распространив установленные закономерности -зависимость силы взаимного притяжения от масс и от расстояний взаимодействующих тел ,И.Ньютон открыл в 1682 г.закон всемирного тяготения.

          Закон всемирного тяготения:

Все тела притягиваются к друг другу с силой прямо пропорциональной произведению масс тел и обратно пропорционально квадрату расстоянию между ними.

Чтобы лучше запомнить этот закон прочитайте стихотворение.

          Закон всемирного тяготения (В. Чикин)

Притяжение двух масс

Мы  видали и не раз,

Как привязанные где то,

К Солнцу тянутся планеты.

У луны  к  Земле давно

Притяжение дано,

И куда бы нас без знаний

В неизвестность занесло?

Подели без колебаний

 на квадраты расстояний

Масс умноженных число,

О всемирной постоянной,

Умоляю, не забудь,

С ней старухой окаянной,

При расчетах трудный путь,

Получили мы закон ,

В книгах так записан он.

Формула для расчета  силы всемирного тяготения:

               F=G(m1M2/R), где   G      гравитационная постоянная равная 6,67(Н*м2)/Кг       

Закон всемирного тяготения в такой форме можно применять для вычисления сил взаимодействия между телами любой формы ,если размеры тел значительно меньше расстояния между ними, этот закон может быть использован для любых шарообразных тел при любых расстояниях между ними. За расстояние между телами в этом случае принимают расстояние между центрами этих тел.

Пример решения задачи:

     Краткий конспект :

Сила всемирного тяготения.

           Факты:

1.Приливы и отливы.

2.Падение тел на землю.

3.Движение Земли вокруг Солнца.

4.Движение Луны вокруг Земли.

                  Исаак Ньютон 1665-1685г

                      Прочитайте лекцию и выполните  тест:

1.Ктро впервые сформулировал закон всемирного тяготения?

1)Аристотель                                    3)Ньютон

2)Галилей                                         4)Архимед

2.Закон всемирного тяготения справедлив

1)Для тел пренебрежимо малых размеров по сравнению с расстоянием между ними.

2)Если оба тела однородны и имеют шарообразную форму.

3)Если одно из взаимодействующих тел- шар , размеры и масса которого значительно больше ,чем у второго ,находящегося на поверхности этого шара или вблизи него.

4)Во всех трех случаях.

3.Какя из приведенных ниже формул выражает закон всемирного тяготения?

1) F=ma                                                  3)f=G(m1*m2)^r2

2) F=kx                                                      4) F=mn

 4.Космическиий корабль массой 8 т приближается к орбитальной станции массой 20 т на расстояние 100м.Найдите силу их взаимного притяжения.

1) 1*10,              

5)Определите силу взаимного тяготения двух кораблей, удаленных друг от друга на 100м, если масса каждого из них 10000 тонн.

1)6,67мН                                      3)6,67мкН

2)0,667Н                                       4)6,67кН

Занятие 3.

Сила тяжести.

На втором занятии вы познакомились с явлением всемирного тяготения ,а также с законом всемирного тяготения.

Нас как жителей планеты Земля интересуют явления происходящие на Земле: дождь(почему капли дождя падают на землю ), падение мяча, подброшенного вверх и т.д,т.е. почему все тела падают вниз на землю. Согласно закону всемирного тяготения все тела притягиваются друг к другу, значит и Земля притягивает все тела ,находящиеся на её поверхности и вблизи нее.

Силу, с которой Земля притягивает к себе тела, назвали силой тяжести.

Возникает вопрос, а почему и как происходит притяжение тел к Земле? «Действительно физика не объясняет тяготения, она не может установить его причину, хотя может сообщить о нем кое –что полезное..Мы можем сказать ,что тела падают, потому ,что их притягивает земля, но когда мы хотим объяснить, почему Земля притягивает тела, то все ,что мы можем сказать, это: «Просто потому ,что притягивает .Так устроена Природа» (Э.Роджерс).

Учитывая сказанное, постараемся выяснить, по каким законам это происходит.

Во, первых сила – это величина векторная,т.е имеет направление.  Сила тяжести направлена всегда вертикально вниз.

Во, вторых числовое значение силы тяжести находится по формуле

 -  ускорение свободного падения ,которое равно 9,8м/с2.

Что такое ускорение свободного падения?

В ходе экспериментов было установлено, что все тела падают на землю с одной и той же скоростью, независимо от их массы (попробуйте проверить самостоятельно).По мере приближения к Земле скорость ,,падающих тел каждую секунду увеличивается на одно и то же значение ,которое и назвали ускорением свободного падения.

Пример решения задач: Чему равна сила тяжести ,действующая на крота .массой 300 г?

Дано: m=300

СИ 300г=0.3кг

F=mg

F=0.3кг*9.8м/с2=2,94Н

Задания:

Составьте краткий конспект по теме сила тяжести ,опираясь на следующий план:

1.Какие тела взаимодействуют?

2.Куда направлена сила?

3.Законы,характеризующие силу

Выполните упр.9 №1 учебник для 7класса, Перышкин А.В.

Занятие 4.Сила трения

Французский физик Гильом писал о трении так:

«Всем вам случалось выходить в гололедицу: сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что обычно земля ,по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль у нас возникает, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой.

Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся по возможности устранить его в машинах  и хорошо делают.

Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно дает нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и ручки упадут со стола на пол, что стол не будет скользить по полу и т, д.

 Вообразим, что трение может быть устранено совершенно, тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинка, никогда не удержаться одно на другом: все будет скользить и катиться ,пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, земля представляла бы шар без неровностей ,подобно жидкому.»

Сила, возникающая при взаимодействии поверхности одного тела с поверхностью другого, когда тела неподвижны, либо перемещаются относительно друг друга, называется силой трения.

 Существует три вида трения:

1.  Трение покоя.

2.  Трение скольжения.

3.  Трение качения.

               О силе трения (Саяпин В.)

   Существует на свете сила трения

   Она имеет большое значение!

 Есть три вида трения: скольжения, покоя ,качения,

 Все по себе очень важны

И в этом мире , конечно, нужны

И в этом мире , конечно, нужны.

Трение покоя.

Сила трения покоя возникает на границе соприкосновения тел при отсутствии относительного движения тел. Причина возникновения силы трения –межмолекулярное притяжение между поверхностями трущихся тел. Сила трения покоя удерживает на наклонных плоскостях различные тела, при ходьбе сила трения покоя толкает человека вперед.

Трение скольжения.

Когда тело начинает двигаться по опоре, возникает сила трения скольжения, направленная в противоположную сторону движению. Сила трения скольжения зависит от материала,из которых изготовлены тела, от того насколько гладки или шероховаты поверхности соприкасающихся тел.

Трение качения.

Сила трения качения возникает, когда тело не скользит по поверхности , а катится. Сила трения качения намного меньше силы трения скольжения.

           

1.Когда возникает сила трения?

2.Куда направлена сила трения?

3.Законы характеризующие силу

Решите качественные задачи

1.Как увеличивают силу трения? Как ее уменьшают?

2.Приведите примеры, когда нужно уменьшать, а когда увеличивать силу трения.

3.Зачем зимой дорожки посыпают песком?

4.Зачем на обувь, шины наносят протектор?

5.Зачем спортсмены-лыжники на лыжи наносят особую смазку?

          Задачи по художественным произведениям

1.По произведению Н.В. Гоголя « Вечера на хуторе близ Диканьки»

-Но мы не поднимем их !-       закричала вся толпа ,силясь сдвинуть мешки.

-Постойте, - сказала Оксана, -побежим скорее за санками и отвезем на санках!

Вопрос: Какую силу необходимо приложить к саням, чтобы увезти два мешка массой 30 кг каждый,если сила трения саней о лед равен 0,1?

2.По произведению А.А. Блока «Двенадцать»

     Черный вечер.

Белый снег, Ветер, ветер!

На ногах не стоит человек.

Вопрос: Почему человек не может удержаться на ногах?

3.Под снежком - ледок.

Скользко ,тяжко,

Всякий холодок

Скользит - ах бедняжка!

Вопрос : А как можно увеличить силу трения?

Задание :  Проведите физический эксперимент по определению силы трения скольжения

Приборы и материалы: динамометр, деревянный брусок. Деревянная дощечка, полоска резины, полоска оргстекла, набор грузов

Примечание : Для определения коэффициента трения сначала измерьте силу трения, затем силу тяжести действующую на брусочек.

Номер опыта	Сила трения, Н	Сила реакции опоры, Н	Коэффициент трения
1.Дерево по дереву 1) 2) 3)
Дерево по резине 1) 2) 3)
Дерево по оргстеклу 1) 2) 3)

Примечание: Чтобы  измерить силу реакции опоры, считайте её равной силе тяжести.

Домашнее задание: Прочитайте  дополнительный материал к вопросам: 1Трение в живой природе.2.Трение в природе и технике.

Занятие 5. Сила упругости.

                           Роберт Гук