Комбинированный урок: Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела

Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела

Комбинированный урок, 7-й класс

Задачи:

Образовательные:

¨      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.

Воспитательные:

¨      Продолжить:

™ воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке о мире частью которого являемся мы;

™ воспитывать в ребятах уважение друг к другу и преподавателю посредством положительной установки на доброжелательность через контакт;

™ воспитывать у учащихся умение слушать ответ товарища;

™ формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради, личным примером у доски.

Развивающие:

¨      Продолжить:

™ формирование умения высказывать умозаключения;

™ развитие самостоятельности в суждениях;

™  вырабатывать умение воспроизводить полученные знания по плану;

™ развитие логического мышления;

™ развивать у учеников память, внимание.

¨      Научить переводить числовое значение силы из одних единиц измерения в другие.

¨      Формирование умения изображать силы в заданном масштабе.

¨       

Ход урока:

1.      Организация начала урока

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку. Сообщение плана урока для учащихся.

2.      Всесторонняя проверка знаний.

Проверка полноты, систематичности, осознанности и прочности знаний, умений и навыков.

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.

Содержание карточек:

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) притягиваютcя 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:

a.       растянулась;

b.      сжалась;

c.       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:

 

Ответы на карточки:

Карточка №1

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.

2.      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.

3.       

Дано: m1<m2	Решение:
Изобразить графически силы

Карточка №2

1.      Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести. Сила тяжести обозначается буквой F с индексом: Fтяж. Она всегда направлена вертикально вниз.

2.      Сила тяжести прямо пропорциональна массе этого тела. Во сколько раз масса одного тела больше массы другого, во столько же раз и сила тяжести, действующая на первое тело больше силы тяжести, действующей на второе. Когда массы тел одинаковы, то и одинаковы и действующие на них силы тяжести.

3.       

Дано: m2=5m1	Решение:
Изобразить графически Fтяж

Карточка №3

1.      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.

2.      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.

3.       

Карточка №4

1.      Любое изменение формы и размера тела называется деформацией.

2.      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

3.       

Карточка №5

1.      Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Вес тела обозначается буквой P.

2.      Сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.

3.       

Предложения учащимся по ликвидации пробелов путем самостоятельной работы или с помощью товарищей…

3.       Изучение нового материала

Метод: объяснение с элементами беседа

В: Давайте вспомним, что же такое сила?

О1: Сила - это физическая величина.

О2: Сила - это векторная величина.

О3: Сила является мерой взаимодействия тел.

О4; Сила является причиной изменения скорости движения.

В: Раз сила — это физическая величина, то значит, ее можно измерить? Что же значит измерить какую-нибудь физическую величину?

О: Измерить какую-нибудь величину — это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.

У: 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.

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.

В: 1/9,8 кг... сколько же это грамм?

О: 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.

В: Ребята, а можете ли вы привести пример какого-нибудь тела, масса которого будет равна 100 г?

О: Плитка шоколада имеет массу равную 100г.

У: 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.

В: От чего зависит сила тяжести, действующая на тело?

О1: Сила тяжести, действующая на тело, зависит от массы тела. Чем больше масса тела, тем больше сила тяжести, действующая на него.

О2: Сила тяжести, действующая на тело, зависит от географической широты, на которой находится тело.

О3: Сила тяжести, действующая на тело, меняется, при изменении высоты над поверхностью Земли.

У: 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.

В: Как называется единица измерения силы?

О: Сила измеряется в ньютонах (Н).

В: А в каких единицах измеряется масса тела?

О: Масса тела измеряется в кг, г, т.

В: А какая единица измерения массы тела является основной?

О: Основной единицей измерения массы является кг.

У: 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:

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

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.

В: А можем ли мы зная массу тела рассчитать численной значение еще какой-нибудь силы? Давайте вспомним, какую силу мы называем весом тела?

О: Весом тела называется сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

В: А можем ли мы что-то сказать о числовом значении веса тела?

О: Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела по своему числовому значению равен силе тяжести, т.е.

P=Fтяж

У: Действительно, если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то P=Fтяж. Следовательно, вес тела можно определить по формуле:

	P=gm

 

 

Давайте теперь попробуем рассчитать для какого-нибудь конкретного тела силу тяжести, действующую на него, его вес, и изобразить эти силы графически.

Например, на столе стоит чайник массой 1,5 кг. Необходимо определить силу тяжести и вес чайника, и изобразить эти силы графически.

Дано: m=1,5 кг g=10Н/кг   Fтяж-? P-? Ответ: Fтяж=P=15Н.

Решение: Fтяж=gm. P=gm, Fтяж=P=10Н/кг * 1,5кг=15Н.

Теперь изобразим силы графически.

В: Для этого нам необходимо вспомнить, как же изображается сила на чертеже?

О: 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.

У: Таким образом, для того, чтобы нам изобразить наши силы нам необходимо выбрать масштаб.

В: Какой бы вы выбрали масштаб?

О: Пусть 1Н будет равен отрезку длиной 0,5см.

В: Если мы выберем такой масштаб, то какова будет длина отрезка условно обозначающего модуль силы тяжести?

О: Длина отрезка, обозначающего модуль силы тяжести, в выбранном нами масштабе, будет равна 7,5 см.

В: Не слишком ли длинный этот отрезок? Может удобнее будет выбрать другой масштаб?

О: 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.

В: Для того, чтобы изобразить ту или иную силу нам необходимо знать к чему эта сила приложена. Давайте вспомним, к чему приложена сила тяжести?

О: Сила тяжести приложена к самому телу.

В: А к чему приложен вес тела?

О: Вес тела приложен к опоре или подвесу.

Изобразим силы на чертеже…

4.      Закрепление нового материала

Метод: мини фронтальный опрос.

В: Что значит измерить какую-либо силу?

О: Измерить какую-либо силу, значит сравнить ее с силой, принятой за единицу.

В: Что принято за единицу силы?

О: За единицу силы принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.

В: Какие единицы силы вы знаете?

О: Н, кН, мН.

В: Чему равна в ньютонах (Н) сила равная 200кН?

О: 200кН=200000Н

В: Как рассчитать силу тяжести, действующую на тело любой массы?

О: 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

В: По какой формуле можно определить вес?

О: Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то P=Fтяж. Следовательно, вес тела можно определить по формуле:

P=gm

В: Как изображают силу на чертеже?

О: 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.

5.      Подведение итогов

Сегодня на уроке мы повторили понятия: понятие «сила» и ее характеристики (точка приложения, направление, величина); понятие «сила тяжести»; понятие «вес тела»; понятие «сила упругости». Вы познакомились с единицами измерения силы. Научились переводить числовое значение силы из одних единиц измерения в другие. Выяснили, как зависит сила тяжести от массы тела. Научились: рассчитывать значение силы тяжести, действующей на то или иное тело; рассчитывать значение веса тела, если оно находится на горизонтальной и неподвижной (или равномерно движущейся) опоре, изображать силу тяжести и вес тела графически, в выбранном вами масштабе.

6.      Домашнее задание

1.      §27;

2.      Упр. 9 стр. 64 – письменно.