Методическая разработка к уроку по физике в 10 классе на тему "От равновесия тела к равновесию души"

• 1 слайд

  От равновесия тела
  к равновесию души
  
  Сарандаева Валентина Николаевна-
  Учитель физики высшей
  квалификационной категории.
  МБОУ «Бичурга - Баишевская СОШ» Шемуршинского района ЧР
  2015 год
  

• 2 слайд

  Цели урока:
  
  1. Образовательная:
  - сформировать понятие о равновесии тел;
  изучить условия и виды равновесия;
  - выяснить, какое значение имеет состояние равновесия в жизни человека.
  2. Развивающая:
  - научить учащихся применять полученные знания на практике;
  совершенствование способности наблюдать и делать выводы.
  3. Воспитательная:
  - раскрытие общекультурной значимости науки физики и формирование научного мировоззрения и мышления  учащихся;
  - развитие коммуникативных компетенций в ходе выполнения экспериментальных заданий в группах.
  
  

• 3 слайд

  Эксперимент 1
  Цель : перепрыгнуть через карандаш.
  Условия:
  а) не сгибать колен;
  б) не наклонять головы;
  в) не размахиваться руками.
  
  
  

• 4 слайд

  СТАТИКА –
  раздел механики, в котором изучают условия равновесия тел.
  

• 5 слайд

  Первое условие равновесия
  Тело, не имеющее ось вращения, находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю.
  
  ∑F=0
  

• 6 слайд

  Момент силы - это физическая величина, равная произведению модуля силы, приложенной к телу, на ее плечо
  
  Плечо силы – это расстояние от оси вращения до линии действия силы.
  
  
  М= F d
  

• 7 слайд

  Второе условие равновесия (правило моментов)
  Тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю.
  
  
  
  
  ∑ Mпо час.=∑ Mпротив час.
  
  

• 8 слайд

  Центр тяжести тела - точка, через которую проходит равнодействующая сил тяжести при любом расположении тела.
  

• 9 слайд

  Эксперимент 2
  Цель эксперимента: определить центр тяжести плоской фигуры неправильной формы.
  Материалы: плоская фигура произвольной формы, отвес, штатив, линейка миллиметровая.
  
  

• 10 слайд

  Как определить центр тяжести плоской фигуры?
  
  Вырежьте из картона фигуру произвольной формы
  Проколите в нескольких местах 2-3 отверстия.
  Вколите в вертикальную деревянную стену иголку и подвесьте на ней фигуру за любое отверстие.
  Отметьте на фигурке вертикальное направление нити.
  Снимите фигуру, подвесьте её за другое отверстие и снова отметьте уже новое направление нити отвеса.
  
  Точка пересечения вертикальных линий укажет
  положение центра тяжести данной фигуры.
  
  

• 11 слайд

  Центр тяжести тела.
  У однородных фигур, имеющих центр симметрии, центр тяжести совпадает с этим центром.
  
  

• 12 слайд

  ВИДЫ РАВНОВЕСИЯ
  Устойчивое
  Неустойчивое
  Безразличное
  

• 13 слайд

  УСТОЙЧИВОЕ РАВНОВЕСИЕ
  Равновесие тела называется устойчивым в некотором положении, если при малых отклонениях от этого положения возникает сила, стремящаяся вернуть тело в исходное положение.
  
  

• 14 слайд

  НЕУСТОЙЧИВОЕ РАВНОВЕСИЕ
  При отклонениях тела от положения равновесия возникает сила, стремящаяся еще больше отклонить тело от начального положения.
  
  

• 15 слайд

  БЕЗРАЗЛИЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ
  Равновесие тела в некотором положении называется безразличным, если при любых его отклонениях от этого положения не возникает сила, стремящаяся возвратить тело в начальное положение или еще более удалить его от этого положения.
  
  

• 16 слайд

  У неваляшки внутреннее устройство таково, что создает смещенный вниз центр тяжести. Поэтому такое положение равновесия является устойчивым: центр тяжести корпуса неваляшки и точка её опоры лежат на вертикали, причем расстояние между центром тяжести и точкой опоры, всегда наименьшее.
  
  

• 17 слайд

  Неваляшки в быту
  Удобная чашка для малышей, которые ещё не научились аккуратно кушать.
  Утяжеленное дно не позволяет чашке окончательно перевернуться, даже если ребенок неудачно ставит ее на стол.
  
  Чашка - неваляшка
  

• 18 слайд

  Шахматы "Неваляшки"
  
  Шахматные фигурки имеют округлую форму и снабжены встроенными металлическими грузами, которые играют роль балансирующего механизма.
  Это придает им свойства "неваляшек", - все фигуры возвращаются в исходное положение при любых наклонах. Шахматная доска внутри снабжена дубовой решеткой с вставленными в неё магнитами, к которым фигуры "неваляшки" притягиваются за счёт металлических грузов.
  
  

• 19 слайд

  Неваляшки своими руками
  Чтобы приготовить такую неваляшку, достаточно взять пустую капсулу из-под лекарства и положить во внутрь маленький стальной шарик.
  Эти капсулы оживают на руке!
  Как бы вы не опускали эти капсулы на поверхность, они все равно сохранят первоначальное вертикальное положение.
  А ещё они могут прыгать и кувыркаться!
  

• 20 слайд

  Мои куклы - неваляшки
  Взять обычное сырое яйцо.
  Освободить его от содержимого.
  Засыпать внутрь немного песка и залить расплавленным парафином.
  Дать ему остыть, не меняя положения яйца.
  Воск будет служить противовесом и всегда удерживать яйцо в вертикальном положении.
  Отверстие заклеить, а яйцо красиво раскрасить.
  

• 21 слайд

• 22 слайд

  Эксперимент
  Цель : определить центр тяжести человека.
  Сядьте на стул. Ноги поставьте вертикально, не подсовывая их под сиденье. Сидите совершенно прямо. Попробуйте встать, не нагибаясь вперед, не вытягивая руки вперед и не сдвигая ноги под сиденье. У вас ничего не получится — встать не удастся. Ваш центр тяжести, который находится где-то в середине вашего тела, не даст вам встать.
  Какое же условие надо выполнить, чтобы встать?
  Надо наклониться вперед или поджать под сиденье ноги. Вставая, мы всегда проделываем и то и другое. При этом вертикальная линия, проходящая через ваш центр тяжести, должна обязательно пройти хотя бы через одну из ступней ваших ног или между ними. Тогда равновесие вашего тела окажется достаточно устойчивым, вы легко сможете встать.
  Ну, а теперь попробуйте встать, взяв в руки какой-нибудь тяжёлый предмет. Вытяните руки вперед. Возможно, удастся встать, не наклоняясь и не подгибая ноги под себя.
  
  

• 23 слайд

  Равновесие тела на опоре.
  
  Тело на опоре не опрокидывается, если вертикаль, проведенная через центр тяжести, пересекает площадь опоры тела.
  Если же эта линия не пересекает площадь опоры, то тело опрокидывается.
  
  

• 24 слайд

  Дополнительная опора.
  
  Увеличение площади опоры за счет дополнительной опоры (одной или двух палок) помогает сохранить устойчивость и равновесие.
  
  

• 25 слайд

  Старые люди часто ходят, опираясь на палки.
  В роли Деда Мороза –
  Храмов Павел(8 «б» кл.)
  В роли Снегурочки–
  Драгунова Татьяна (8 «б» кл.)
  

• 26 слайд

  Петр Первый был высок ростом, более 204см.
  При огромном своем росте у него были узкие плечи и 38 размер ноги.
  Он мало стоял, а все время куда-то бежал, опираясь на большую трость.
  ИЗ ИСТОРИИ:
  

• 27 слайд

  Эксперимент 3
  Сядьте на стул.
  Ноги поставьте вертикально, не подсовывая их под сиденье.
  Сидите совершенно прямо.
  Попробуйте встать, не нагибаясь вперед, не вытягивая руки вперед и не сдвигая ноги под сиденье.
  

• 28 слайд

  У человека, ровно сидящего на стуле, центр тяжести проецируется на плоскость опоры позади того места, где стоят его ноги.
  Чтобы человек мог стоять, линия эта должна проходить между ступнями. Вставая, надо податься грудью вперед, размещая центр тяжести над площадью опоры, или же подвинуть ноги назад, чтобы подвести опору под центр тяжести.
  Обычно мы так и делаем, не осознавая необходимости этого движения, когда встаем со стула. Иначе встать просто невозможно!
  Встаем со стула.
  

• 29 слайд

  Проекция центра тяжести лежит в площади, ограниченной опорой, и равновесие сохраняется без труда.
  Человек не падает до тех пор, пока вертикальная линия из центра тяжести проходит через площадь, ограниченную его ступнями.
  
  Человек и равновесие
  

• 30 слайд

  Обычная походка.
  Центр тяжести находится между двумя точками опоры.
  В результате человек находится в равновесии.
  

• 31 слайд

  Бег.
  Когда человек бежит, центр тяжести находится впереди точки опоры.
  Такое состояние приводит к тому, что человек падает вперед.
  Он не упадет, потому что движется вперед и поочередно выставляет ноги вперед.
  

• 32 слайд

  При падении.
  Центр тяжести находится в стороне от точек опоры. В результате человек теряет равновесие и падает.
  
  

• 33 слайд

  Морякам на качающейся палубе корабля придает устойчивость походка "в развалку". При такой ходьбе ноги специально ставятся шире, чтобы захватываемая ступнями площадь опоры была как можно больше.
  
  
  

• 34 слайд

  Балансирование.
  
  Оно возможно благодаря относительной симметричности человеческого тела.
  

• 35 слайд

  Балансирование на одной ноге.
  
  Если встать на одну ногу, то площадь опоры уменьшится, и сохранять равновесие будет труднее.
  
  

• 36 слайд

  А ещё сложнее удерживать равновесие или, как говорят, балансировать на узком канате или проволоке артистам цирка.
  
  Ведь площадь опоры в
  этом случае ничтожно мала!
  

• 37 слайд

  Прислонившись к стене.
  Теперь человечек наклоняется вправо. Центр тяжести тоже немного смещается вправо.
  Человечек находится в равновесии, потому что центр тяжести находится между двух точек опоры: ноги и плеча. Вторая нога не принимает участия в удержании равновесия.
  
  

• 38 слайд

  Человек с тяжелым грузом за спиной наклоняется вперед, чтобы вертикаль, проходящая через центр тяжести, прошла бы через площадь опоры.
  
  

• 39 слайд

  Когда человек несет тяжелую сумку в правой руке, общий центр тяжести человека и груза тоже смещается вправо. Человеку приходится отклониться влево и отставить в сторону свободную левую руку для того, чтобы вернуть прежнее положение центра тяжести и восстановить равновесие.
  
  

• 40 слайд

  Интересно, что когда человек сидит, то он находится в более устойчивом положении, чем когда стоит. У сидящего человека центр тяжести расположен ниже, чем у стоящего.
  При спуске с горы опытный лыжник слегка приседает.
  При этом центр тяжести его опускается, и лыжник оказывается в более устойчивом положении.
  
  

• 41 слайд

  Весёлые качели
  Возьмите обыкновенную стеариновую свечу.
  Посередине свечи воткните стальную спицу.
  На металлический лист поставьте два одинаковых стакана и положи спицу на их края.
  Теперь зажгите тот конец свечи, который окажется наклоненным вниз.
  Когда свеча качнется и горящий конец подымется, зажгите второй конец.
  Стеариновый двигатель готов.
  

• 42 слайд

  Домашнее задание
  ВОРОБЕЙ НА ВЕТКЕ
  Сделай интересную игрушка с устойчивым равновесием.
  Тело и голову воробья вылепи из пластилина. Прекрасный клюв получится из семени подсолнуха.
  Глаза воробья —бусины или спичечные головки. Вместо хвоста воткни несколько перышек. Ноги — из спичек.
  На нижнем конце проволоки, воткнутой в тело воробья, укрепи противовес. Это может быть шарик из пластилина, небольшая картофелина или просто гайка, подвешенная на крючке. В тело воробья проволока должна входить позади лапок.
  При достаточно тяжелом грузе воробей будет отлично сидеть на пальце. А если посадить его на ветку в саду, он будет покачиваться, как живой. Можно сажать его и на новогоднюю елку.
  
  

• 43 слайд

  
  Ван Клив Дж. 200 экспериментов – М., Джон Уайли энд Санз, 1995г.
  Гальперштейн Л.Я. Забавная физика. – М.: Детская литература, 1993.
  Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чём не узнаешь на уроках – Ярославль: Академия развития, Академия, К0, 1999.
  Рабиза Ф.В. Опыты без приборов – М.: Детская литература, 1988.
  Семке А.И. Нестандартные задачи по физике – Ярославль, Академия развития, 2007.
  Энциклопедический словарь юного физика / Составитель Чуянов В.А. – М.: Педагогика, 1984г.
  Интернет ресурсы.
  Список литературы:
  
  

• 44 слайд

  Удачи вам и равновесия в жизни!
  СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ.:
  

• 45 слайд

  Мои пожелания 10 классу
  Пусть ваша голова будет не такой лёгкой, как у Ваньки – Встаньки, но и на подъём, вы будьте не так тяжелы!
  
  Пусть ваше тело всегда находится в равновесии с вашим умом и вашей душой!
  
  

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

 «Бичурга – Баишевская  СОШ»

Шемуршинского района Чувашской Республики

Методическая разработка к уроку в 10 классе

От  равновесия  тела  к равновесию  души

                                                          Автор:                                             

                                  учитель физики высшей

                                                квалификационной категории

                                                Сарандаева В.Н.

с.Бичурга - Баишево

Предмет: физика

Тема: «От равновесия тела к равновесию души».

Продолжительность: 45 минут

Класс: 10

Технологии: компьютер, мультимедиа- проектор, экран, презентация к уроку.

Приборы, материалы, оборудование: штативы лабораторные, плоские фигуры разной формы, коврики пластиковые, булавки английские, отвес с грузом, детская игрушка кукла-неваляшка, стеариновая свечка, зубочистки.

Тип урока: урок - беседа с элементами исследования.

Цели урока:

1. Образовательная:

• сформировать понятие о равновесии тел;
• изучить условия и виды равновесия;
• выяснить, какое значение имеет состояние равновесия в жизни человека.

2. Развивающая:

• научить учащихся применять полученные знания на практике;
• развить интерес к исследовательской деятельности;
• научить своими руками изготовить куклы-неваляшки.
• совершенствование  способности наблюдать и делать выводы.

3. Воспитательная:

•      раскрытие общекультурной значимости науки физики и формирование научного мировоззрения и мышления  учащихся;

•      развитие коммуникативных компетенций в ходе выполнения практической работы в группах.

Ход урока

1.     Организационный момент.

2.     Создание проблемной ситуации.

3.     Изучение нового материала.

4.     Разрешение проблемной ситуации.

5.     Исследовательская работа.

6.     Закрепление.

7.     Итоги урока.

8.     Домашнее задание.

Конспект урока

1.    Организационный момент.

Учитель: Здравствуйте, 10 класс. Спасибо вам большое, что вы предоставили мне возможность провести этот урок в вашем классе.

Когда я провожу такие открытые уроки, прежде всего я хочу показать красоту своего предмета, его неповторимость и уникальность. Физика хоть и нелёгкий предмет, но в то же время это одна из интереснейших и увлекательнейших наук.

Каждый из нас в своей повседневной жизни не раз сталкивался и сталкивается с обыденными с одной стороны, но вместе тем удивительными с другой стороны явлениями. При этом мы совершенно не задумываемся, с какими замечательными физическими явлениями имеем дело.

         Сегодня я хочу представить вашему вниманию свой урок «От равновесия тела к равновесию души». Проблема равновесия на сегодняшний день важна как никогда. Я думаю, что лично вам тоже не раз  приходилось сталкиваться с проблемами равновесия и разрешать эти проблемы.

2. Создание проблемной ситуации

Урок мы с вами начнём не совсем обычно…с зарядки! Нисколько не сомневаюсь, что класс ваш самый спортивный в школе  и что все вы готовитесь сдать нормы ГТО, в том числе по прыжкам в длину  с разбега и с места. В интернете я нашла нормативы  по прыжкам в длину  с места для 10 класса. Оказывается, чтобы получить оценку «5» по этому виду спорта мальчикам надо прыгнуть 220см, а девочкам – 185см.

         По сравнению с такими нормативами моё задание покажется вам сущим пустяком.

         А теперь слушайте задание.

ЭКСПЕРИМЕНТ №1.

«Перепрыгни через карандаш!»

1. Расположите на полу на расстоянии примерно 5-7 см от ваших ног карандаш.

2. Попробуйте перепрыгнуть через этот карандаш при соблюдении двух небольших условий:

а) совершенно не сгибать колен;

б) вовсе не наклонять головы.

По сравнению с нормативами моё задание для вас – это ничто!
         Ну и как?
Ни за что не получится! ПОЧЕМУ?

Вот ответ на этот вопрос и попробуем сегодня найти.

3.    Объяснение нового материала.

  Есть в курсе физики раздел, который занимается изучением равновесия тел – СТАТИКА.

         Равновесие – это состояние покоя. Если тело покоится относительно инерциальной системы отсчета, то говорят, что оно находится в равновесии.

Используя законы Ньютона, можно определить условие, при котором абсолютно твёрдое тело (в случае пренебрежения деформациями), будет находиться в состоянии равновесия.

Равномерное прямолинейное поступательное движение тела или его покой возможны только при равенстве нулю геометрической суммы всех сил, приложенных к телу.

Т.О. тело, не имеющее ось вращения,  находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к телу, равна нулю.

∑F=0.

Это первое условие равновесия тела.

Равновесие тел, имеющих ось вращения.

         В повседневной жизни и технике часто встречаются тела, которые не могут двигаться поступательно, но могут вращаться вокруг оси. Примерами таких тел могут служить двери и окна, колеса автомобиля, качели и т. д.

В таких случаях первого условия не достаточно для того, чтобы тело находилось в равновесии. Для того, чтобы сформулировать второе условие равновесия, необходимо ввести физическую величину, которая называется моментом силы:

М=F*d

Момент силы относительно оси вращения тела – это физическая величина, равная произведению модуля силы, приложенной к телу, на ее плечо. Плечо силы – это кратчайшее  расстояние от оси вращения до линии действия силы.

В Международной системе единиц момент силы измеряют в ньютон-метрах:

 [М] = 1Н*1м = 1Н*м.

Сформулируем теперь второе условие равновесия: тело, способное вращаться вокруг неподвижной оси, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех действующих на него сил относительно любой оси вращения равна нулю: 

∑ M_{по час.}=∑ M_{против час.}

Это условие также называют правилом моментов сил.

Общее условие равновесия тел.

Объединяя два вывода, можно сформулировать общее условие равновесия тела: тело находится в равновесии, если равны нулю геометрическая сумма векторов всех приложенных к нему сил и алгебраическая сумма моментов этих сил относительно оси вращения.

         При выполнении общего условия равновесия тело необязательно находится в покое. Согласно второму закону Ньютона при равенстве нулю равнодействующей всех сил ускорение тела равно нулю и оно может находиться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно.

Равенство нулю алгебраической суммы моментов сил не означает также, что при этом тело обязательно находится в покое. На протяжении нескольких миллиардов лет с постоянным периодом продолжается вращение Земли вокруг оси именно потому, что алгебраическая сумма моментов сил, действующих на Землю со стороны других тел, очень мала. По той же причине продолжает вращение с постоянной частотой раскрученное велосипедное колесо, и только внешние силы останавливают это вращение.

         На практике большую роль играет не только выполнение условия равновесия тел, но и качественная характеристика равновесия, называемая

устойчивостью.

         Для понимания понятия равновесия тел, при решении конструкторских задач, расчете устойчивости сооружений и во многих других случаях необходимо изучение такого свойства тел, как его центр тяжести.

Как определить центр тяжести плоской фигуры?

ЭКСПЕРИМЕНТ №2.

«Определение центра тяжести плоской фигуры».

Цель эксперимента: определить  центр тяжести плоской фигуры произвольной формы.

Оборудование: штатив лабораторный, плоская фигура произвольной формы, коврик пластиковый, булавки английские, отвес с грузом, линейка миллиметровая, кусок пластилина.

Порядок выполнения.

1. В лапках штатива закрепите пластиковый коврик в вертикальном положении.

2. В фигуре произвольной формы и проколите в нескольких местах хотя бы пару отверстий (для большей точности лучше ближе к краям).

3. Вколите в вертикальный  коврик иголку и повесьте на ней фигуру за любое отверстие. Помните: фигурка должна свободно качаться на игле!

4. Сделайте отвес из тонкой нити и груза (для этого один конец тонкой нити из набора закатайте в шарик из пластилина).

5. Завяжите петлю на свободном конце нити, и повесьте его на ту же иглу. Отвес будет указывать вертикальное направление на подвешенной фигуре.

6. Отметьте на фигурке вертикальное направление нити.

7. Повторите опыт, подвесив фигуру  за другое отверстие.

8. Точка пересечения вертикальных линий укажет положение центра тяжести данной фигуры.

Вывод:

1) У однородных фигур, имеющих центр симметрии, центр тяжести совпадает с этим центром.

2) Центр тяжести тела может находиться и вне тела, как, например, у бублика.

Виды равновесия.

В зависимости от взаимного расположения точки опоры и центра тяжести тела различают три вида равновесия тел: устойчивое, неустойчивое и безразличное.

Устойчивое равновесие.

Если попытаться вывести тело из состояния устойчивого равновесия, то обязательно возникнет сила, возвращающая его в исходное равновесное состояние.

  

Шарик на дне чаши находится в единственном состоянии устойчивого равновесия. В этом положении линия, соединяющая точку опоры и центр тяжести тела, вертикальна.


У неваляшки внутреннее устройство таково, что создает смещенный вниз центр тяжести. Поэтому такое положение равновесия является устойчивым: центр тяжести корпуса неваляшки и точка её опоры лежат на вертикали, причем расстояние между центром тяжести и точкой опоры всегда наименьшее.

Если тело подвешено на нити, то, как не изменяй его положение, оно будет стремиться занять положение устойчивого равновесия, когда линия, соединяющая центр тяжести тела и точку подвеса, принимает вертикальное положение. При этом центр тяжести всегда будет находиться ниже точки подвеса. Создатели архитектурных сооружений стремятся, чтобы созданные ими конструкции находились в состоянии устойчивого равновесия. Эйфелева башня в Париже, телевышки во всех странах мира имеют расширение при основании и смещенный вниз центр тяжести. Так Александрийская колонна на Дворцовой площади Санкт-Петербурга при её огромной высоте не имеет врытого в землю фундамента, а спокойно стоит на земле. И это состояние устойчивого равновесия объяснимо: смещенный вниз центр тяжести колонны.

Неустойчивое равновесие.

Если чуть-чуть сдвинуть или отклонить тело, находящееся в состоянии неустойчивого равновесия, то возникает сила, стремящаяся ещё больше отклонить его от равновесного состояния.

      


В качестве примера можно привести шарик, лежащий на выпуклой поверхности или неваляшку, поставленную с "ног на голову".

Безразличное равновесие.

Тело находится в безразличном равновесии, когда ось вращения тела проходит через его центр тяжести.

          

И шар, и линейка, подвешенная на гвоздике, находятся в состоянии безразличного равновесия.

 


Лежащий на горизонтальной поверхности цельный однородный или полый шар сам по себе (без воздействия посторонних сил) с места не сдвинется, и расстояние от точки опоры до центра тяжести будет всегда одинаково.




Линейка, подвешенная на горизонтальной оси вращения в точке, где расположен её центр тяжести, будет висеть в любом положении, в каком её оставили, не стремясь повернуться.

Неваляшки вокруг нас

Чашка-неваляшка
Удобная чашка для малышей, которые ещё не научились аккуратно кушать. Чашка – неваляшка с «носиком» и удобными ручками научит малыша, привыкшего к бутылочке, пить из чашки. Утяжеленное дно не позволяет чашке окончательно перевернуться, даже если ребенок неудачно ставит ее на стол. А носик кружки сделан так, что если ребенок и перевернет ее вверх дном, то из нее не выльется ни капельки. Когда малыш научится обращаться с чашкой, крышку с носиком для питья и утяжеленное дно можно будет снять.

Шахматы "Неваляшки"
Шахматные фигурки имеют округлую форму и снабжены встроенными металлическими грузами, которые играют роль балансирующего механизма, это придает им свойства "неваляшек", - все фигуры возвращаются в исходное положение при любых наклонах. Шахматная доска внутри снабжена дубовой решеткой с вставленными в неё магнитами, к которым фигуры "неваляшки" притягиваются за счёт металлических грузов.

Куклы – неваляшки своими руками.

Интересные и красочные куклы – неваляшки можно легко изготовить своими руками даже из подручных материалов.

Капсулы – неваляшки

•      Взять пустые  капсулы из-под лекарства.

•      Положить вовнутрь каждой капсулы маленький стальной шарик.

•      Капсулы – неваляшки готовы!

•  Как бы вы не опускали эти капсулы на поверхность, они все равно сохранят первоначальное вертикальное положение.

•      А ещё они могут прыгать и кувыркаться!

Кукла – неваляшка из обычного яйца

   

•      Взять обычное сырое яйцо.

•      Освободить его от содержимого.

•      Засыпать внутрь немного песка и залить расплавленным парафином.

•      Дать ему остыть, не меняя положения яйца.

•      Воск будет служить противовесом и всегда удерживать яйцо в вертикальном положении.

•      Отверстие заклеить, а яйцо красиво раскрасить.

•      Как бы Вы не ставили перед зрителями яйцо, оно всегда будет принимать вертикальное положение!

Равновесие тел на опоре.

Большинство тел покоится на опорах. Тело на опоре не опрокидывается, если вертикаль, проведенная через центр тяжести, пересекает площадь опоры тела.

Рассмотрим опыт с отклоняющейся призмой.

Поставим на доску призму с отвесом и начнем ее постепенно поднимать за один край. Что мы видим? Пока линия отвеса пересекает поверхность, ограниченную опорой, равновесие сохраняется. При устойчивом равновесии вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет проходить через площадь опоры.

         Заменив призму с отвесом на деревянный брусок ( размеры бруска 5, 10 и 15 см) и поместив его на наклонную доску разными гранями, легко убедиться  том, что чем больше площадь опоры, тем устойчивее его равновесие.

Дополнительная опора.

...........

Увеличение площади опоры за счет дополнительной опоры (одной или двух палок) помогает сохранить устойчивость и равновесие.

Интересный факт из истории.

Петр Первый был высок ростом, более 204см.

При огромном своем росте у него были узкие плечи и 38  размер ноги.

Он  мало стоял, а все время куда-то бежал, опираясь на большую трость.

4. РАЗРЕШЕНИЕ ПРБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ.

Итак, почему же вы не смогли перепрыгнуть через карандаш? Думаю, вы теперь легко можете объяснить это явление. Всё дело в том, что при данных в условии задания ваше тело находится в устойчивом равновесии. Вертикаль, проведённая через центр тяжести вашего тела, попадает на площадь опоры ступней ног. Чтобы выйти из этого положения надо сместить положение центра тяжести. Сделать это можно нарушив хотя бы одно из трёх условий.

5.  ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

ЭКСПЕРИМЕНТ №3.

Для закрепления изученного материала попробуем провести следующий эксперимент. Заодно это пусть будет и физкультпаузой для вас.

Центр тяжести человека

Есть вещи, над которыми мы никогда не задумываемся. Например, над тем, как нам встать со стула. А оказывается, чтобы встать со стула, обязательно нужно соблюсти одно условие. Какое это условие, будет сказано дальше, а пока проделаем такой опыт.
         Сядьте на стул. Ноги поставьте вертикально, не подсовывая их под сиденье. Сидите совершенно прямо. Попробуйте встать, не нагибаясь вперед, не вытягивая руки вперед и не сдвигая ноги под сиденье. У вас ничего не получится — встать не удастся. Ваш центр тяжести, который находится где-то в середине вашего тела, не даст вам встать.
         Какое же условие надо выполнить, чтобы встать?

Надо наклониться вперед или поджать под сиденье ноги. Вставая, мы всегда проделываем и то и другое. При этом вертикальная линия, проходящая через ваш центр тяжести, должна обязательно пройти хотя бы через одну из ступней ваших ног или между ними. Тогда равновесие вашего тела окажется достаточно устойчивым, вы легко сможете встать.
         Ну, а теперь попробуйте встать, взяв в руки какой – нибудь тяжёлый предмет, например, ваши портфели. Вытяните руки вперед. Возможно, удастся встать, не наклоняясь и не подгибая ноги под себя.

ЧЕЛОВЕК И РАВНОВЕСИЕ.

Человек - это "тело на опоре".
Центр тяжести человека расположен в нижней части живота, т.к. вес ног составляет около половины веса тела. Устойчивость тела зависит от положения центра тяжести и от величины площади опоры: чем ниже центр тяжести и больше площадь опоры, тем тело устойчивее. Расположение центра тяжести относительно точек опоры влияет на равновесие тела. Человек не падает до тех пор, пока вертикальная линия из центра тяжести проходит через площадь, ограниченную его ступнями.

      

Морякам на качающейся палубе корабля придает устойчивость походка "в развалку". При такой ходьбе ноги специально ставятся шире, чтобы захватываемая ступнями площадь опоры была как можно больше.

Если встать на одну ногу, то площадь опоры уменьшится, и сохранять равновесие будет труднее.

А ещё сложнее удерживать равновесие или, как говорят, балансировать на узком канате или проволоке артистам цирка. Ведь площадь опоры в этом случае ничтожно мала!

Во время движения человека точка центра тяжести его тела перемещается в зависимости от положения туловища и конечностей, и, конечно, это очень влияет на сохранение равновесия.

Обычно при ходьбе люди размахивают руками. Когда человек перемещает ногу вперед, вперед смещается и центр тяжести. Чтобы сохранить первоначальное положение центра тяжести, руку отводят назад. Такое чередование положений рук и ног повторяется при каждом шаге.

Когда человек несет на спине тяжелый груз, то он наклоняется вперед. Груз за спиной изменяет первоначальное положение центра тяжести, и человек попадает в неустойчивое положение. Ему приходится наклониться  вперед, чтобы вертикаль, проходящая через центр тяжести, прошла бы через площадь опоры.

Когда человек несет тяжелую сумку в правой руке, общий центр тяжести человека и груза тоже смещается вправо. Человеку приходится отклониться влево и отставить в сторону свободную левую руку для того, чтобы вернуть прежнее положение центра тяжести и восстановить равновесие.

Интересно, что когда человек сидит, то он находится в более устойчивом положении, чем когда стоит. У сидящего человека центр тяжести расположен ниже,  чем у стоящего. А более устойчивым считается положение, когда центр тяжести тела расположен как можно ниже.

Так при спуске с горы, опытный лыжник слегка приседает. При этом центр тяжести его опускается, и лыжник оказывается в более устойчивом положении.

        

Всем известно, как трудно стоять на одной ноге. В этом случае вдвое уменьшается площадь опоры. И даже при небольшом отклонении от положения равновесия вертикаль, проходящая обычно через центр тяжести, уже не будет более проходить через площадь опоры.

Штангисты в момент поднятия штанги всегда делают шаг вперед для того, чтобы увеличить площадь опоры и придать себе большую устойчивость в плоскости, расположенной перпендикулярно грифу штанги.

         

         Если вы, стоя на полу, начнете наклонять свое туловище вперед, а потом назад, то заметите, что вперед вы сможете наклониться значительно больше, чем в обратную сторону. По мере наклонения туловища человека вперед вертикальная линия, проходящая через центр тяжести его тела, некоторое время будет попадать на площадь, ограниченную точками опоры, так как ступни ног человека обращены вперед. При наклоне же туловища назад указанная вертикальная линия выходит из границы площади опоры быстрее, чем в первом случае.

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ ПО РАВНОВЕСИЫ ТЕЛ.

Странный коробок.

Если сделать в спичечной коробке двойное дно и спрятать туда маленький грузик, то можно с этим коробком показать фокус. Показать зрителям, что коробок “пуст”, и сдвинуть грузик к одному краю коробка. Установить коробок на край стола так, чтобы большая часть его свешивалась.

Почти весь коробок висит в воздухе, но не падает со стола! Если не знать о грузике, то кажется, что центр тяжести коробка уже не проецируется на площадь опоры, и коробок просто обязан по всем законам физики упасть. Однако, нет!

Устойчивый карандаш

Если же центр тяжести находится ниже точки опоры и точно под ней, то мы получим самое устойчивое положение равновесия.

Если поставить хорошо заточенный карандаш на кончик пальца, предварительно воткнув в него кончик раскрытого перочинного ножа, то оказывается, очень легко добиться равновесия на первый взгляд неустойчивой конструкции. Однако, все очень просто! Центр тяжести данной конструкции находится на пересечении вертикальной линии, проведенной через точку опоры и рукоятку ножа, т.е. в самой рукоятке ножа, значительно ниже точки опоры.

Равновесие вилок

Воткните в бутылочную пробку две вилки с противоположных сторон под некоторым углом. Снизу в пробку по центру можно воткнуть обычную иголку. А теперь поставьте иголку свободным концом, например, на крышку стоящей бутылки. Ура, оно не падает! А все потому, что и здесь центр тяжести системы "пробка-вилки" лежит на вертикали ниже точки опоры. Опять выполняется условие устойчивого равновесия.

Еще один цирковой трюк!

А что будет, если воткнуть в низ пробки предыдущего сооружения из вилок не одну иглу, а две - рядышком, как две ноги, и поставить эти "ножки" на линейку ?
"Ничего!" - скажете Вы. Ну тогда Вы просто ничего не понимаете в фокусах!
Слегка наклоните линейку и чуть-чуть качните вилки.
Они пошли! Сами! Вдоль линейки! Вы настоящий фокусник!

Сделайте такую игрушку, обладающую удивительным устойчивым равновесием!

Скатайте из пластилина шарик диаметром около 4 см. Воткните в шарик вилку. Вторую вилку воткните в шарик под углом в 45 градусов по отношению к первой вилке. Воткните зубочистку в шарик между вилками. Зубочистку поместите концом на край стакана и двигайте к центру стакана, пока не наступит равновесие.

Если равновесия достичь не удается, уменьшите угол между ними. При определенном положении зубочистки вилки уравновешиваются.

«ВЕСЁЛЫЕ КАЧЕЛИ»

v Возьмите обыкновенную стеариновую свечу.

v  Посередине свечи воткните стальную спицу.

v На металлический лист поставь два одинаковых стакана и положи  спицу на их края.

v  Теперь зажги тот конец свечи, который окажется наклоненным вниз.

v  Когда свеча качнется и горящий конец подымется, зажги второй конец.

Стеариновый двигатель готов.

ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ.

«ВОРОБЕЙ НА ВЕТКЕ»

Используя знания, полученные на этом уроке, попробуйте дома изготовить интересную игрушку с устойчивым равновесием.

Тело и голову воробья вылепи из пластилина. Прекрасный клюв получится из семени подсолнуха.        Глаза воробья — шляпки гвоздей, бусины или спичечные головки. Вместо хвоста воткни несколько перышек. Ноги — из спичек.
         На нижнем конце проволоки, воткнутой в тело воробья, укрепи противовес. Это может быть шарик из пластилина, небольшая картофелина, наконец, просто гайка, повешенная на крючок. В тело воробья проволока должна входить позади лапок.

При достаточно тяжелом грузе воробей будет отлично сидеть на пальце. А если посадить его на ветку в саду, он будет покачиваться, как живой. Можно сажать его и на новогоднюю елку

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Завершить свой урок  мне хочется стихотворением  замечательного детского  писателя  С.Я.Маршака.

ВАНЬКА – ВСТАНЬКА.     С.Я.Маршак

 Уснули телята, уснули цыплята,
    Не слышно веселых скворчат из гнезда.
    Один только мальчик по имени Ванька,
    По прозвищу Встанька, не спит
    никогда.
    У Ваньки, у Встаньки несчастные
    няньки:
    Начнут они Ваньку укладывать спать,
    А Ванька не хочет, приляжет
    и вскочит,
    Уляжется снова - и встанет опять.
    Укроют его одеялом на вате,
    Во сне одеяло отбросит он прочь.
    И снова, как прежде, стоит
    на кровати,
    Стоит на кровати ребенок всю ночь.
    Лечил его доктор из детской больницы,
    Больному сказал он такие слова:
    "Тебе, дорогой, потому не лежится,
    Что слишком легка у тебя голова".

Спасибо вам за этот урок. Пусть ваша голова будет не такой лёгкой, как у Ваньки – Встаньки, но и на подъём, вы будьте не так тяжелы!

Пусть всегда ваше тело находится в равновесии с вашим умом и вашей душой!

Краткое описание документа:

Предмет: физика

Тема: «От равновесия тела к равновесию души».

Продолжительность: 45 минут

Класс: 10

Технологии: компьютер, мультимедиа- проектор, экран, презентация к уроку.

Приборы, материалы, оборудование: штативы лабораторные, плоские фигуры разной формы, коврики пластиковые, булавки английские, отвес с грузом, детская игрушка кукла-неваляшка, стеариновая свечка, зубочистки.

Тип урока: урок - беседа с элементами исследования.