Конспект уроку з фізики для 7 класу на тему "Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість"

Урок № 37

Тема: Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість

Мета: сформувати знання про гравітаційну взаємодію тіл, про силу тяжіння як прояв цього виду взаємодії, надати уявлення про невагомість та вагу тіла; показати, чим поняття «вага» відрізняється від поняття «маса» та «сила тяжіння»; розвивати логічне мислення, вміння спостерігати та аналізувати явища природи, робити висновки; виховувати інтерес до фізичної науки.

Очікувані результати: учень володіє поняттями (сила тяжіння, вага тіла, невагомість) та розуміє природу цих сил; уміє застосувати дані поняття і формули для розв’язування задач та визначати межі їх застосування, усвідомлює цінність знань про силу тяжіння, вагу та невагомість для власного розвитку.

Обладнання: технічне обладнання, мультимедійна презентація «Сила тяжіння», таблиця «Сили в природі», динамометр, важки, висок

 Тип уроку – формування нових знань і вмінь

Структура уроку

1. Організаційний етап.

Ключові компетентності: формування самоосвітньої компетентності, здатності до організації своєї навчальної діяльності.

2. Перевірка домашнього завдання:

А) вправа 19(1, 5)

Б) Практичний тренінг:

1) к=40Н/м, х=0,02м, Зн. F

2) к=500Н/м, х=20cм, Зн. F

3) к=100Н/м, , F=400Н.Зн. х

3.  Мотивація навчальної діяльності

Ключові компетентності: формування в учнів пізнавальної зацікавленості темою, що вивчається, розширення світогляду учнів про силу тяжіння, вагу та невагомість(предметна і самоосвітня компетентність), формування вмінь висувати гіпотези, обґрунтовувати свій вибір.

Задумався вчений: тут місця чимало,

А яблуко саме на мене упало.

Тай сили тяжіння якби не було ,

То яблуко б це у повітрі плило.

А звідки ж тяжіння? А, знаю вже я,

Тіла всі притягує, звісно, Земля!

4. Актуалізація опорних знань та умінь.

Методика «Гірлянда запитань»( Слайд 3)

• Куди впаде м’яч, кинутий вгору?
• Чому парашутист, який вистрибує з літака, падає вниз, Навіть тоді, коли парашут розкритий?
• Чому на санчатах легко з’їжджати згори, а вгору їх треба тягнути?

5. Формування нових знань.

Ключові компетентності: розвиток умінь аналізувати результати досліду, узагальнювати інформацію, записувати її у формі опорних сигналів.

Про те, що Земля притягує до себе всі тіла, які перебувають на її поверхні, люди здогадались ще в стародавні часи: адже як високо не закидай камінь, не запускай стрілу, не підстрибуй сам – все одно тіло повертається на Землю. Але англійський вчений І.Ньютон припустив, що між будь-якими тілами існує притягання, і знайшов точний кількісний закон, який описує цю взаємодію.

У розділі «Визначення» наукової «Математичні начала натуральної філософії» (1684-1686)  Ньютон чітко і зрозуміло визначив базові поняття механіки, включаючи такі найважливіші фізичні величини, як маса, кількість руху та зовнішня сила. (Слайд 4,5)

 Здатність притягувати до себе всі тіла має не тільки Земля, але всі тіла у Всесвіті! Тому таке притягання називають всесвітнім тяжінням. Притягуються Земля і Місяць, Сонце і планети, притягуються книги на вашому столі і ви один до одного!

• Чому ж притягання тіла до Землі помітне, притягання між двома учнями в класі ні? (Через різну масу)

Дійсно, сили гравітації стають помітними тоді, коли маса принаймні одного з тіл велика. Наприклад, дві кульки масою по 1 кг на відстані 1 м притягуються із силою 6,67. 10^-11 Н, а така сама кулька до Землі із силою вже 10 Н!

Силу, з якою Земля притягує до себе будь-яке тіло, називають силою тяжіння.

Сила тяжіння – прояв всесвітнього тяжіння. (Слайд6)

• Від чого залежить сила тяжіння?

Дослід: Підвісимо до одного динамометра важок, до іншого – два. Пружина більше видовжиться там, де два. Отже, сила тяжіння залежить від маси тіла.

 Позначимо масу тіла буквою m; сталу, що визначається параметрами нашої планети, буквою g,  а силу тяжіння F_тяж , то силу тяжіння дорівнює добутку маси тіла на величину g:

F_тяж=mg.

Для Землі g= 9,8 Н/м. (Слайд 7)

Але притягання існує не лише між Землею і тілами, які розміщуються на ній або поблизу неї. Притягання з боку Місяця спричинює на Землі припливи і відпливи води, величезні маси якої піднімаються в океанах і морях двічі за добу на висоту кілька метрів.

• А чи залежить сила тяжіння від маси самої Землі?

Звичайно залежить. Наприклад, на Місяці сила притягання у 6 разів менша.

• А який напрям має сила тяжіння?

Дослід: Якщо взяти висок або який-небудь предмет підвісити на нитці, то побачимо, що нитка завжди буде напрямлена вниз до Землі. Виконавши цей дослід у всіх точках планети, вчені переконалися, що сила тяжіння напрямлена до її центра.

Методика  «Фізичний слалом»

Учням пропонується текст для самостійного читання

Сила тяжіння на інших планетах

 Навколо Сонця рухається 9 великих планет. Всі вони утримуються навколо Сонця силами тяжіння. Ці сили дуже великі. Наприклад , між Сонцем і Землею діє сила тяжіння, яка наближено дорівнює 3.10²²Н. Велике значення цієї сили пояснюється тим, що маси Сонця і Землі дуже великі.

 Серед планет Сонячної системи найменшу масу має Меркурій – вона майже в 19 разів менша за масу Землі. Маса найбільшої планети – Юпітера – в 318 разів більша за масу Землі. Чим менша маса планети, тим з меншою силою вона притягає до себе тіла. Наприклад, на автомобіль, маса якого на Землі 600 кг, на  Місяці діяла б сила тяжіння не 6000Н, а лише 1000Н. Щоб покинути Місяць, тіла повинні мати швидкість не 11 км/с, як на Землі, а лише 2,4 км/с. А коли б людина висадилася на Юпітер, маса якого в багато разів більша за масу Землі, то там на неї діяла б сила тяжіння майже в 3 рази більша, ніж на Землі.(Слайд 8а)

 Після ознайомлення з текстом, учитель розділяє клас на групи, кожна з яких за текстом складає запитання для суперника.

Дослід: Поставимо тіло на опору. Унаслідок взаємодії деформується не лише опора, а й саме тіло, яке притягується Землею. Деформоване тіло тисне на опору із силою, яку називають вагою тіла.

Вага тіла – це сила, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на горизонтальну опору або підвіс.

Якщо опора або підвіс із тілом перебувають у стані спокою або рухаються прямолінійно і рівномірно, то вага тіла дорівнює силі тяжіння і визначається за формулою:

Р=gm,

 де Р – вага тіла, g=9,8 Н/кг, m – маса тіла.(Слайд 8б)

Починаючи з 4 жовтня 1957 року, коли космічна ракета вивела на орбіту перший штучний супутник Землі, почалася ера освоєння людиною космічного простору. Ми часто чуємо, що космонавти під час польоту перебувають в особливому стані який називають невагомістю.

•  Що це за стан?
•  Чи можна його спостерігати на Землі?

Дослід: Підвісимо важок до динамометра і відпустимо цю систему. Що показує динамометр під час падіння? Ми бачимо, що покази рівні нулю. Отже в час падіння тіло перебуває в стані невагомості.

6. Застосування знань і вмінь.

Ключові компетентності: формування самоосвітньої компетентності - гнучкості мислення, застосування отриманих знань для розв'язування розрахункових задач

Бліц опитування:

• Що свідчить про існування сили всесвітнього тяжіння?
• Від чого залежить сила тяжіння?
• Чи діє сила тяжіння на супутник, що перебуває на орбіті?
• Як змінюватиметься сила притягання до Землі у випадку віддалення від неї? (Слайд 9)

Розв’язування задач:

• Обчисліть силу тяжіння, що діє на одного із найбільших китів, виявлених людиною, масою 150 т і на найменшу пташку на Землі – колібрі масою 2г.(1500 кН; 0,02 Н) (Слайд10)
• М’яч, масою 1 кг лежить на підлозі. Зобразити графічно силу тяжіння, що діє на нього.(Слайд 11)
• Якою є сила тяжіння, що діє на відро з водою, якщо ємність відра 10 л, а маса порожнього відра 1 кг? (110Н)(Слайд 12)

7. Підбиття підсумків уроку.

1. Яка сила спричинює припливи і відпливи в морях і океанах на Землі?
2. Є дві однакові кулі. Одна з них лежить на березі океану, а друга – на вершині гори. На яку з них діє більша сила тяжіння?
3. За яких умов тіло перебуває в стані невагомості?
4. Чи відчували ви стан невагомості?
5. Як впливає невагомість на здоров’я людини?

Людина дуже добре адаптується до різних фізичних умов на Землі, але після тривалого часу перебування у стані невагомості  фізіологічні системи людини починаються змінюватись. У стані невагомості людина зазнає симптомів  синдрому космічної адаптації (космічна хвороба), що проявляється нудотою, запамороченням, млявістю, сильним головним болем. Сильні головні болі в стані невагомості викликає явище мікроскопічної гравітації, оскільки порушується  протікання крові в судинах мозку голови та зменшується доступ кисню. Кров під надмірним тиском надходить у  голову і тим самим викликає приступи  головного болю. Невагомість – пригнічує імунну систему. Зазвичай організм людини при появі певного типу вірусу, активує 99 генів, які в свою чергу, активують захисні Т-клітини - білі клітини крові, щоб знищити вірус. Однак в умовах невагомості активується тільки 8 генів з 99 і захисні функції  організму ослаблюються.

Найзначніші негативні впливи невагомості:

-  атрофія  м язів, зниження м’язової та кісткової маси;

-  перерозподіл  рідини в тілі ;

-  уповільнення серцево-судинної системи;

-  зменшення  виробництва еритроцитів;

-  порушення рівноваги  та ослаблення імунної системи;

- виявлені  деформації очного яблука, зорового нерва і  гіпофіза.

Тривале перебування в  стані невагомості за твердженням європейських біологів  має серйозні наслідки також для живих істот. Найбільше   відмічено  порушення роботи генів, які відповідають за клітинні процеси – метаболізм, імунну реакцію, захист від грибків, реакцію на тепло.

Отже, виходячи зі сказаного вище, можна зробити висновок про те, що  людський організм  зазнає досить суттєвих змін під час перебування в невагомості.   

8. Домашнє завдання: вивчити п20, вик. Вправа 20.