Конспект уроку з фізики "Взаємодія тіл. Результат взаємодії – деформація і зміна швидкості. Інерція. Інертність. Маса як міра інертності тіла"

Дата _____________

Тема. Взаємодія тіл. Результат взаємодії – деформація і зміна швидкості. Інерція. Інертність. Маса як міра інертності тіла

Мета уроку:

• Навчальна: формувати знання про взаємодію тіл, результат взаємодії: деформацію, зміну швидкості, інерцію, інертність; розкрити суть поняття «маса тіла».
• Виховна: виховувати культуру спілкування, мовлення.

• Розвиваюча: розвивати вміння спостерігати та описувати різні прояви та наслідки механічної взаємодії; спонукати учнів до критичного мислення, вміння застосовувати  набуті знання у практичній діяльності для адекватного відображення природних явищ засобами фізики.

Основні поняття: взаємодія тіл, інерція, інертність, деформація, маса.

Обладнання: таблиця «Взаємодія тіл», прилади для демонстрацій.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

Повторення основних відомостей про механічний рух.

Бесіда з учнями по основних положеннях попереднього розділу.

Аналіз контрольної роботи.

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку

У попередньому розділі ми розглянули рівномірний і нерівномірний рухи, кожен з яких за траєкторією може бути як прямолінійним так і криволінійним. Під час рівномірного прямолінійного руху тіло рухається зі сталою за значенням і напрямом швидкістю. Швидкість нерівномірного руху змінюється з часом. Розглянемо тепер явища, внаслідок яких тіло змінює власну швидкість руху або її напрям.

ІV. Формування нових знань

Повсякденні  спостереження підтверджують: для того, щоб тіло почало рухатися (тобто набуло швидкості), на нього має подіяти інше тіло. Наприклад, м’яч, що лежить на футбольному полі, почне рухатися тільки тоді, коли на нього налетить інший м’яч, або по ньому ударять ногою. Але якщо на м’яч не діють інші тіла, то він сам собою не змінить власної швидкості, не почне рухатися відносно Землі.

Із взаємодією тіл ми зіштовхуємось на кожному кроці. Наприклад:

• Хокейна шайба, що лежала на льоду, після удару ключкою змінює свою швидкість.
• Спортсмен розтягує тятиву спортивного лука. У цьому випадку взаємодія руки й тятиви призводить до зміни форми тятиви, тобто її розмірів.
• Вантаж, підвішений до пружини, розтягує її, тобто тут також взаємодія тіл викликає деформацію.
• Спортсмен у човні, працюючи веслами, взаємодіє з водою, відкидаючи її веслами назад. При цьому човен рухається вперед.
• Космонавт для зміни свого положення у відкритому космосі використовує балон із стиснутим газом. Струмінь газу, що витікає з балона, взаємодіє з ним, відштовхуючи його разом з космонавтом в протилежний бік.

Отже, у результаті дії на тіло його швидкість може змінюватися, а в результаті взаємодії тіла можуть деформуватися.

Тривалий час вважали, що якщо на тіло не діють інші тіла, воно може перебувати тільки в спокої.

Давньогрецький учений Аристотель стверджував: щоб тіло рухалося, його необхідно увесь час «рухати», причому чим більше швидкість тіла, тим більше зусиль треба для цього докласти. Цей вплив одного тіла на інше він назвав силою. За Аристотелем, сила – причина руху.

У другій половині ХVІІ століття англійський учений Ісак Ньютон здогадався, що причиною зміни швидкості тіл при падінні є притягання їх до Землі. Воно діє на відстані: Земля притягує тіла, які не тільки перебувають поблизу її поверхні, притягання Землі поширюється набагато далі. Саме воно, подібно до туго натягнутого каната, утримує Місяць на його круговій орбіті навколо Землі. Якби це притягання зникло, Місяць полетів би у космічний простір, немов камінь, що зірвався з натягнутої мотузки, на якій його розкручували. Отже, зміна швидкості тіла або його деформація можуть служити мірою дії на це тіло інших тіл.

Тривалий час панувала думка, що якщо на тіло не діють інші тіла, воно може перебувати лише у спокої.

Галілей першим із учених перейшов від спостереження до дослідів. Він помітив: коли куля котиться по похилій площині вниз, її швидкість збільшується. А коли куля котиться нагору, її швидкість зменшується. Галілей припустив: якщо куля котитиметься по горизонтальній площині, її швидкість повинна залишатися постійною. Поставивши нові досліди, учений виявив, що під час руху по горизонтальній площині куля все таки зупиняється.

Демонстрації: Рух кульки по похилій площині вниз, вгору; Рух кульки по горизонтальній поверхні з перешкодами (пісок); Рух кульки по гладенькій горизонтальній поверхні.

Галілей зрозумів, що причина  сповільнення руху – тертя між кулею і площиною. Він зробив висновок: якби площина була ідеально рівною й строго горизонтальною, куля котилася б по ній вічно. Це означало, що здатність до «збереження руху» властива самому тілу, а вплив інших тіл проявляється в тому, що швидкість тіла змінюється.

Так Галілей відкрив перший закон механіки, що називають законом інерції: якщо на тіло не діють інші тіла, воно рухається з постійною за модулем швидкістю або зберігає стан спокою.

Здатність тіла зберігати свою швидкість незміною, якщо на нього не діють інші тла, називають явищем інерції. Інерція – це латинське слово, яке означає нерухомість, бездіяльність. Явище інерції широко використовують у побуті і техніці. Прикладом руху за інерцією є рух молекул газу – кожна молекула в інтервалі часу між двома послідовними зіткненнями з іншими молекулами рухається за інерцією. Інерцію можна спостерігати, коли пасажири, їдучи в транспорті, раптом нахиляються вперед під час гальмування або притискаються вбік на крутому повороті. Автомобіль, людина не можуть зупинитися миттєво, набравши велику швидкість, а рухаються, ще певний час за інерцією.

За тієї самої дії, швидкості різних тіл змінюються по різному. Наприклад, той самий поштовх надає порожньому візку, що стоїть на столі, більшу швидкість, ніж навантаженому візку. Властивість тіла, що визначається, яку силу треба прикласти до тіла, щоб змінити його швидкість на певну величину, за певний час, називають інертністю.

Про тіло, яке при взаємодії менше змінює свою швидкість, говорять, що воно більш інертне, ніж друге із двох взаємодіючих тіл. Менш інертне те тіло, яке за час взаємодії більше змінює свою швидкість.

Але будь якому тілу для зміни швидкості потрібний певний час. Ні в якого тіла за жодних взаємодій швидкість на може змінюватися миттєво.

Інертність – властивість, що полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину необхідно, щоб дія на нього іншого тіла тривала певний час.

Властивість тіла – інертність – характеризується фізичною величиною: масою.

Маса – міра інертності тіла.

Позначають масу буквою m. Одиницею маси в СІ є 1 кілограм (кг). Це маса еталона (зразка), яким служить зроблений зі спеціального сплаву циліндр, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг у Франції. Приблизно можна вважати, що 1кг дорівнює масі 1л прісної води.

Використовують і похідні одиниці маси: 1г = 0,001кг; 1т = 1000кг.

Крім системних існують й інші одиниці маси тіла. Наприклад:

• Масу дорогоцінного камінні вимірюють у каратах: 1 карат = 0,2г.
• У Київській Русі одиницею маси була 1 гривня, яка дорівнювала приблизно 410г.
• Пізніше гривню стала називатися фунтом: 1 фунт = 0,025 пуда = 32 лоти = 96 злотників = 9216 долей = 0,4кг.
• Поширеною була й така одиниця маси, як пуд (близько 16кг).
• Для зважування ліків використовують грани: 1 гран = 0,6г.
• За традицією ще застосовують унцію, значення якої залежно від галузі лежить у межах 28-31г.

Маси двох тіл можна порівняти, якщо виміряти, як змінюються їхні швидкості при взаємодії.

Вимірюють масу терезами, які можуть бути як механічними та к електронними.

Зафіксовані цікаві факти по зважуванню тіл. Наприклад відвідувачі виставки в 1905р в бельгійському місті Льєж, стали одного разу свідками експерименту. У їх присутності на чутливих терезах було почергово зважено дві візитні картки, бельгійського короля. На одній монарх написав своє ім’я загостреним олівцем повністю – Леопольд, а на другій не дописав одну літеру. Терези безпомилково визначили різницю карток, таким чином зважили масу букви «д». через п’ятдесят років у Бельгії було створено терези, на яких зважили крапку, яку ми ставимо над буквою «і». Виявилось крапка поставлена чорнилом у 10 разів важча за крапку, поставлену олівцем.

Демонстрація.  Взаємодія візків.

Візьмемо два візки масами m₁ і m_2. На одному з них закріпимо пружину, зігнемо й зафіксуємо ниткою. Якщо нитку перепалити, то під дією пружини візки набувають швидкості υ₁ і υ_2.

За відношенням швидкостей візків можна порівняти й відношення їхніх мас: = .

Таким чином, відношення мас тіл обернено пропорційно відношенню їхніх швидкостей. А якщо маси тіл можна порівняти, то їх можна і виміряти.

Порівнюючи швидкості, яких набувають тіла в результаті взаємодії, що до цього перебували у спокої, можна визначити у скільки разів маса одного тіла більша, ніж другого. Цим способом можна визначити маси тіл, якщо масу одного з тіл взяти за еталон.

V. Закріплення вивченого матеріалу

Робота з підручником. Складання опорного конспекту.

Інтерактивна вправа  «Ланцюжок».

Учні відповідають на запитання, що заздалегідь записані вчителем на дошці. Причому учень, що дав відповідь на запитання передає хід своєму однокласнику вказавши його ім’я.

Запитання для учнів:

• Що таке взаємодія?
• Що в фізиці розуміють під словом «сила»?
• Як впливає сила на характер руху тіла?
• Як може змінюватись швидкість тіла під час взаємодії?
• Наведіть приклади, коли внаслідок взаємодії змінюється і форма тіла і швидкість його руху.
• Як рухається тіло, яке не взаємодіє з іншими тілами?
• Наведіть приклади, які показують, що внаслідок взаємодії змінюється швидкість руху обох тіл.
• Опишіть досліди, які показують, що тіла під час взаємодії можуть зазнавати деформації.
• Що таке інерція? Хто відкрив явище інерції?
• Як рухалося б тіло, якби зовсім небу лоб опору рухові?
• Чому не можна вмить зупинити автомобіль, мотоцикл, потяг, що рухаються?
• На столі лежить книжка. Внаслідок взаємодії з якими тілами, вона перебуває у спокої?
• Чому внаслідок розбігу можна стрибнути на більшу відстань, ніж без розбігу?
• Чому більшість велосипедів мають привід гальма на заднє колесо, а не на переднє?
• Пасажири автобуса відчули, що вони нахилилися ліворуч. Як рухався в цей момент автобус?

Розв’язування задач:

1. З гармати масою 3т вистрілили в горизонтальному напрямі ядром масою 20кг. При цьому ядро набуло швидкості 300м/с. Якої швидкості набула гармата, при віддачі? (Відповідь: 2м/с).
2. Куля масою 10г, що летить горизонтально, потрапила в  дерев’яний брусок масою 500г, що лежав на гладкій горизонтальній поверхні, і застрягла в ньому. Якою була швидкість кулі, якщо брусок після пострілу набув швидкості 10м/с?( Відповідь: 510м/с).
3. Фігурист масою 60кг, стоячи на ковзанах на льоду, кинув уперед шматок льоду зі швидкістю 3м/с. Знайдіть масу цього шматка льоду, якщо в момент кидка фігурист відкотився зі швидкістю 40см/с.
    

VІ. Підсумок уроку

Інтерактивна вправа «Коло знань».

Учитель починає речення, учень закінчує і продовжує ланцюжок. «Взаємодія тіл…»

VІІ. Домашнє завдання