Розробка уроку. Тема: Вага тіла та невагомість. Перевантаження+ Опорний конспект

Тема: Вага тіла та невагомість. Перевантаження

Мета:

Навчальна: повторити поняття ваги тіла, показати, чим поняття «вага» відрізняється від поняття «маса» та «сила тяжіння», з’ясувати, як змінюється вага тіла при його русі з прискоренням, закріпити знання здобувачів про поняття невагомості та перевантаження, навчити застосовувати набуті теоретичні знання з даної теми при розв’язуванні задач, показати значення фізики в повсякденному житті;

Розвивальна: формувати інтерес до вивчення фізики, розвивати інтелект, увагу, пам'ять здобувачів освіти, уміння аналізувати та робити висновки, вміння порівнювати, встановлювати зв’язки; формувати науковий світогляд;

Виховна: виховувати у здобувачів освіти охайність, самостійність, дисциплінованість, відповідальність, навички спілкування, вміння вислуховувати думки інших; національну свідомість, позитивні риси характеру: чесність і правдивість; культуру думки і поведінки.

Формування ключових компетентностей:

- Основні компетентності у природничих науках і технологіях,

- Інформаційно – цифрова компетентність,

- Математична компетентність,

- Уміння вчитися впродовж життя.

Тип уроку: комбінований

Обладнання: опорний конспект «Вага тіла та невагомість. Перевантаження», запитання до фізичного диктанту, ключ (відповіді до ФД), відео матеріал «перевантаження пілота літака за покликанням https://www.youtube.com/watch?v=Vr4EPZIhU2E, аркуш самооцінювання, заздалегідь викладене покликання на Google Classroom для проходження онлайн тесту на сайті «На урок» (https://naurok.com.ua/test/vaga-tila-ta-nevagomist-perevantazhennya-1223516.html)

Методична тема: Використання технологій вітагенного навчання при викладанні фізики і астрономії.

Міжпредметні зв’язки: математика, інформатика, географія.

Хід уроку

І. Організація початку уроку.

Доброго ранку! Я рада вас бачити.

Підготуйтеся до уроку. 

Сьогодні ми працюємо з аркушами самооцінювання, тобто оцінку своєї діяльності ви будете здійснювати самі. Ми працювали з аркушами багато разів, так що це не повинно викликати труднощів.

ІІ. Повідомлення теми, мети уроку та мотивація

Діти, ви любите відпочивати? Добре, а як саме?

Деякі вважають за краще активний відпочинок, а іншим подобається лежати на ліжку. І в цьому немає нічого поганого, адже третину життя ми проводимо уві сні. Ми не роботи і нам потрібно відновлювати свої сили, витрачені за день.

У США є навіть інститут сну, згідно з їхніми дослідженнями, людина краще відпочиває, якщо в кімнаті закриті штори, так званий блейк аут, постільна білизна світлих тонів, бажано натуральних тканин.

Уявіть собі, затишна кімната, ви лежите на дивані, накриті шотландським пледом, поруч потріскує камін, а за вікном, не на жарт, розігралася хуртовина. У руках у вас чашка з ароматним какао та новий бестселер або гаджет із фільмом «Людина павук. Немає шляху додому». У кімнаті затишно, і ви відпочиваєте.

А чи знаєте ви, що кілька років тому НАСА шукало добровольців для цікавого експерименту.

Суть експерименту полягала в тому, що людина повинна пролежати 70 днів у ліжку, і за це переможець отримав 18 тисяч доларів. Добровольців було 55 людей і лише одному дісталися гроші.

Ендрю Іваницькі, так зовуть переможця. На той час у хлопця не було роботи, але була дівчина… Все заради кохання.

А як би ви поступили? (Прийом вітагенних аналогій в освітніх проєкціях)

Формула цього прийому: «У житті немає нічого такого, чого б ще не було». Суть прийому полягає в тому, щоб використовувати життєвий досвід здобувачів у плані історичних проекцій.

Він необхідний у тих випадках, коли важливо показати значущість накопичення досвіду життя на відміну від життєвої інформованості.

Учасників експерименту поклали в ліжку, в яких вони мали лежачи вмиватися, їсти, пити і навіть ходити в туалет. При цьому ноги піддослідних підняли під кутом 6° - таке положення імітує умови невагомості.

Таким чином, вчені хотіли вивчити вплив мікрогравітації на організм людини. І розробити процедури та вправи, які б допомогли космонавтам швидше подолати наслідки невагомості.

Сьогодні на уроці ми розберемо такі поняття як невагомість, перевантаження, дізнаємося, що означає фраза «перевантаження в декілька g», згадаємо поняття «вага» та чим відрізняється вага від маси тіла та сили тяжіння і чому коли катаєшся на гойдалці «дух захоплює».

Отже, відкрили зошити та записали тему уроку.

Тема: Вага тіла та невагомість. Перевантаження

Але, перед тим, як це вивчати, згадаємо матеріал попереднього уроку.

ІІІ. Перевірка домашнього завдання: фізичний диктант (прийом «так» чи «ні»)

На сьогодні ви повинні були повторити теоретичний матеріал з теми «Сили в механіці».

Отже, зараз напишемо фізичний диктант. Запитання у вас на партах, питання переписувати не потрібно, відповідайте на запитання тільки «так» чи «ні».

Фізичний диктант

1. Сила  - це міра взаємодії тіл. (Так)

2. Маса – це міра інертності тіл. (Так)

3. Сила вимірюється в кг. (Ні)

4. Масу можна виміряти за допомогою динамометра. (Ні)

5. Законів Ньютона існує 5. (Ні)

6. Сила тяжіння – це сила, з якою Земля притягує до себе тіла. (Так)

7. Закон всесвітнього тяжіння був відкритий Г. Галілеєм. (Ні)

8. Інерція – це здатність  тіл  зберігати  свою  швидкість,  якщо  на  них  не  діють  інші  тіла  або  дія  інших  тіл  скомпенсована. (Так)

9. Інертність –це властивість  тіл,  яка  виявляється  в  тому,  що швидкість тіл залишається сталою до того моменту, доки на них не  подіють  інші  тіла. (Так)

10. Динаміка – розділ механіки. (Так)

Підведення підсумків етапу уроку:

На дошці є ключ до відповідей ФД, перевірте свою роботу та порахуйте бали, які отримали. Тепер, отримані бали запишіть у аркуш самооцінювання.

ІV. Актуалізація опорних знань

У повсякденному житті ми часто використовуємо поняття «вага». Нам доводиться визначати вагу продуктів, предметів, свого тіла та ін. Під словом «вага» найчастіше мається на увазі маса тіла. Але це все різні поняття.

Чи можете ви відповісти мені на такі запитання:

• Чи однакова вага пасажирів в салоні літака, коли він піднімається в повітря і здійснює посадку?
• Чому  невеликі мости і в старовину і тепер будують у вигляді опуклої дуги?
• Чому вага тіла на полюсі й на екваторі Землі є різною?

На всі ці питання ми сьогодні дамо відповідь.

Зараз  згадаємо, матеріал 7 класу.

Отже, що таке вага?

Відповіді здобувачів.

V. Вивчення нового матеріалу

5.1. Вага тіла.

Викладач демонструє дослід з гумовою кулею, яка наповнена водою

Запитання №1: - Що відбувається з кулею при його взаємодії з опорою?

Очікувана відповідь здобувачів: - Куля деформується.

Запитання №2: - Дія якої сили змушує кулю взаємодіяти з опорою?

Очікувана відповідь здобувачів: Сила тяжіння.

Запитання №3: - Яка сила виникає при деформації кулі?

 Очікувана відповідь здобувачів: Сила пружності.

Запитання №4: - До якого тіла прикладена сила пружності, що виникає при деформації кулі?

Очікувана відповідь здобувачів: - до поверхні столу (опори).

Вчитель робить на дошці малюнок, що фіксується учнями у зошитах

Вага—це сила пружності,  з  якою  тіло,  внаслідок  його притягання  до  Землі  діє  на  опору  або  підвіс.

Якщо тіло стоїть на опорі, то стискається не лише опора, а й саме тіло, яке притягується Землею. Якщо тіло підвішене на нитці (підвісі), то розтягнута як нитка (підвіс), так й саме тіло.

Вага позначається літерою Р, одиниці вимірювання Н

Експеримент: У викладача в руках динамометр із підвішеним вантажем. Викладач уточнює, що динамометр показує силу, тобто вагу вантажу. Повільно переміщаючи  динамометр ліворуч-праворуч по горизонталі. Покази динамометрів не змінюються.

Запитання до здобувачів: - Чи змінюється вага тіла, якщо змінюється швидкість, спрямована горизонтально?

Очікувана відповідь здобувачів: Ні, не змінюється.

Потім, викладач повільно рухає динамометр вгору-вниз. Покази динамометра змінюються.

Висновок: вага тіла змінюється, якщо змінюється швидкість, тобто тіло набуває прискорення,  спрямована по вертикалі.

Вага тіла, яке перебуває в спокої, дорівнює силі тяжіння, що діє  на  нього.  Це  справедливо  і  для  тіла,  що  рухається  зі  сталою швидкістю, бо рівнодійна всіх сил дорівнює нулю.

 

 

- прискорення вільного падіння – 9,8 м/с².

На всій планеті практично однаково, відрізняються тільки на полюсах (більше), та на екваторі – менш, через сплюснутість на полюсах.

Під час руху тіла (людини в ліфті) із прискоренням вага тіла буде дорівнювати:

Вниз

  Вгору   

 

 

Приклад № 1 (усно): Якщо ми купили 2 кг яблук, то чому дорівнює вага яблук?

Приклад № 2 (усно): Людина зібралася у відпустку, подивитися на піраміди в Єгипті, маса людина 50 кг, чому дорівнюватиме вага людини при зльоті літака і при посадці. 

Вага тіла і сила тяжіння це різні сили.

Відмінність між вагою та силою тяжіння

Вага тіла	Сила тяжіння
Точка прикладання Вага прикладена до опори	Точка прикладання Сила тяжіння прикладена до тіла
Фізична природа Вага – це електромагнітна сила	Фізична природа Сила тяжіння – це гравітаційна сила
Відмінність напрямку і числового значення Вага тіла та сила тяжіння можуть відрізнятися як числовим значенням так і за напрямком	Відмінність напрямку і числового значення Вага тіла та сила тяжіння можуть відрізнятися як числовим значенням так і за напрямком

 

Підведення підсумків етапу уроку: бесіда

Отже, спробуємо відповісти на запитання

•            Чи однакова вага пасажирів в салоні літака, коли він піднімається в повітря і здійснює посадку?
•            Чому  невеликі мости і в старовину і тепер будують у вигляді опуклої дуги?

Форма мосту впливає на міцність. Потрібно враховувати розподіл сил, які діють на міст. Для того, щоб міст був стабільний, необхідно щоб всі прикладені до нього сили знаходилися у рівноваги. 

•            Чому вага тіла на полюсі й на екваторі Землі є різною?
•            Чи правильне твердження, що моя вага 50 кг?

Вага будь-якого фізичного тіла залежить від географічної широти на якої  воно перебуває. Зумовлено це сплюснутістю біля полюсів планети та її добовим обертанням. Зі збільшенням географічної широти вага збільшується, а доцентровий ефект, що призводить до зниження ваги, зменшується. Таким чином, будь-яке тіло має мінімальну вагу на екваторі, максимальну – на Північному полюсі. Різниця між мінімальним і максимальним значенням ваги – 0,5 %.

(у опорному конспекті розміщений QR – код, за посиланням якого можна отримати більш детальну інформацію про прискорення вільного падіння).

5.2. Невагомість

• А чому коли катаєшся на гойдалці «дух захоплює»?
• Як ви гадаєте чи має вагу птиця, що літає?

В одному з епізодів документального серіалу «Руйнівники легенд» ведучі вирішили перевірити, як зміниться вага вантажівки, що перевозить голубів, якщо всі птахи в кузові злетять. В результаті показання терезів, на яких стояв трейлер, практично не змінилися.

Якби в кузові машини було лише кілька голубів, стрілка чутливих ваг дійсно мала б коливатися. Але коли птахів багато і всі вони махають крилами, кількість помахів вгору і вниз приблизно однакова, і загальна вага вантажу залишається стабільною.

• А що відбудеться в ситуації коли ліфт падає? Зникає вага, такий стан називається невагомістю.

Станом невагомості  називається стан, за  якого  вага тіла  дорівнює  нулю. 

Тіло  перебуває  у  стані  невагомості,  якщо  на  нього  діє тільки сила тяжіння. Невагомість пояснюється тим, що сила всесвітнього тяжіння, а отже й сила тяжіння, надають усім тілам однакове прискорення g.

Будь-яке тіло, на яке діє тільки сила тяжіння, знаходиться в стані невагомості. Зникає вага, а сила тяжіння залишається, бо вона причина вільного падіння. До речі, й маса тіла теж нікуди не зникає, адже властивості тіла не змінюються.

- Хто перебуває в стані невагомості?

Очікувані відповіді: космонавти, льотчики.

• Чому у космонавтів їжа в тюбиках, чому потрібно їсти і пити воду дуже акуратно?

Вода або крихта хліба потрапить у дихальні шляхи і людина задихнеться.

- А чи перебуває коли – небудь людина у невагомості в повсякденному житті?

Очікувані відповіді: так, у ліфті

Невагомість відчував кожен, але дуже малий проміжок часу. В такому стані знаходиться стрибун з моменту відриву від Землі й до моменту приземлення; пловець, що стрибає з вишки, до дотику з водою. І навіть, бігун у моменти між дотиками ногами землі. В Києві є атракціон, аеродинамічна труба дозволить зазнати почуття вільного падіння. Аеродинамічна труба – це весело та безпечно (1 людина – 4 хв – 800 грн)

• Як гадаєте, невагомість це добре чи погане явище?

Варіанти відповідей.

Негативні впливи невагомості:

• Атрофія м’язів, зниження м’язової та кісткової маси,
• Перерозподіл рідини в тілі,
• Порушення рівноваги та ослаблення імунної системи,
• Деформації очного яблука, зорового нерва і гіпофіза.
• Порушення роботи генів, які відповідають за клітинні процеси – метаболізм, імунну реакцію, захист від грибків, реакцію на тепло.

Ефекти на нелюдські організми:

Американські вчені спостерігали відмінності між т., народженими у космосі та їхніми земними родичами. Вирощені у космосі т. росли швидше і також були більшими та сильнішими.

Яйця домашньої птиці, які були запліднені у мікрогравітації дуже рідко розвивалися належним чином.

Підведення підсумків етапу уроку: бесіда

Отже,

• Як можна на короткий час створити невагомість? (стрибнути)
• Чому, коли катаєшся на гойдалці «дух захоплює»?
• Чи має вагу птиця, що літає?
• За яких умов тіло перебуває в стані невагомості?
• Чи відчували ви стан невагомості?
• Як впливає стан невагомості на людину?

5.3. Перевантаження.

Стан тіла при якому його вага більше ніж сила тяжіння називається перевантаженням.

Чим більше прискорення, тим більше вага, а сила тяжіння та сама.

Для того щоб охарактеризувати перевантаження вводиться величина, яка називається кратністю перевантаження.

 

Кратність перевантаження – це величина, яка показує у скільки разів вага більша за силу тяжіння і дорівнює відношенню ваги до сили тяжіння.

Для живих істот це дуже важливо. Якщо ми рухаємося с великим прискоренням, то сила пружності, яка виникає у наших кістках може достигнути критичного значення и привести до травми. Крім цього, якщо перевантаження велике, то серцю доводиться качати кров до голови під великим тиском і серце при цьому може не впоратися. Настає знекровлення мозку, людина втрачає свідомість. Для того, щоб це не трапилося, перевантаження легше переживати горизонтально.

- Де можна зустрітися з перевантаженням?

Очікувані відповіді: Космонавтика, авіація.

Потужні реактивні двигуни ракет і літаків дозволяють їм рухатися з великим прискоренням.

Космонавти, льотчики і пілоти «Формули – 1» відчувають великі перевантаження.

Якщо ви грали в авіасимуляторі, то можливо спостерігали наступну ситуацію на екрані.

Коли ви ведете літак за такою траєкторією, з великою швидкістю, то на екрані раптом все становиться червоним і картинка пропадає. Справа в тому, що при великому прискоренні, через те, що кров відливає від мозку, наступає так звана рожева вуаль.

Максимальне перевантаження, яке відчуває людина без незворотних наслідків – 10. Тому, всі конструктори авіа та ракетної техніки слідкують за тим, щоб кратність перевантаження не переважало це значення. Це критичне значення і лише для тренованих людей.

В повсякденному житті, в громадянський авіації ми  відчуваємо 2 .

Серед тваринного світу є також претенденти.

Жук- щелкун  (Athous haemorrhoidalis) зазнає в середньому 400-кратне навантаження, коли раптово злітає в повітря, щоб сховатися від хижаків. Один екземпляр, довжиною 1,2 см і вагою 40 мг, підстрибнув у висоту на 30 см. Було підраховано, що в кінці стрибка його мозок зазнав максимальне, 2300-кратне навантаження.

Коли червоноголовий дятел відкидає голову назад під час удару о кору дерева, його мозок відчуває перевантаження 10 g.

Перегляд відео матеріалу за покликанням, перевантаження пілотів літаків. 

Підведення підсумків етапу уроку: бесіда

Давайте згрупуємо ситуації у дві колонки «Невагомість», «Перевантаження»

• Космонавт перебуває на космічній станції,
• Ракета разом с космонавтом стартує із космодрому,
• Пілот перебуває у найнижчій точці, здійснюючи фігуру вищого пілотажу «мертва петля»,
• Пілот перебуває у найвищій точці, здійснюючи фігуру вищого пілотажу «мертва петля»,
• Автомобіль з’їжджає з опуклого мосту.

VІ. Закріплення отриманих знань:

Зараз заходимо в Google Classroom і за покликанням перейдемо на сайт «На урок» і пройдемо он лайн тестування. На тест у вас 2 хвилини, потім свою оцінку  запишіть в аркуш самооцінювання.

VІІ. Підведення підсумків уроку.

Викладач: Сьогодні на уроці ми розширили наші  знання про вагу та невагомість,  перевантаження.

А зараз повторимо найголовніше. ( метод «мікрофон»)

1.    Що на уроці було головним? Цікавим?
2.    Чого нового ви навчилися?
3.    Чим поповнили свої знання?

Полічіть суму балів, які ви собі поставили в «аркуші оцінювання» - це і буде ваша самооцінка за урок.

VIІI. Рефлексія. Отже, ми сьогодні добре попрацювали та узнали багато нового та цікавого. Пропоную вам висловити свою думку, починаючи зі слів

Учні висловлюються одним реченням, вибираючи запропонований початок фрази.

Сьогодні я дізнався...

Було цікаво...

Було важко...

Я зрозумів, що...

Тепер я можу...

Я навчився...

У мене вийшло ...

Мене здивувало…

Мені захотілося…

ІХ. Домашнє завдання: вивчити нові формули та означення, підготуватися до розв’язування задач за темою «Вага тіла та невагомість. Перевантаження».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опорний конспект

Тема: Вага тіла та невагомість. Перевантаження

Вага—це сила пружності,  з  якою  тіло,  внаслідок  його притягання  до  Землі  діє  на  опору  або  підвіс.

 

Вага тіла, яке перебуває в спокої, дорівнює силі тяжіння	Під час руху тіла (людини в ліфті) із прискоренням вага тіла буде дорівнювати: Вниз	Під час руху тіла (людини в ліфті) із прискоренням вага тіла буде дорівнювати: Вгору

 

- прискорення вільного падіння – 9,8 м/с².

Вага позначається літерою Р, одиниці вимірювання Н

Відмінність між вагою та силою тяжіння

Вага тіла	Сила тяжіння
Точка прикладання Вага прикладена до опори	Точка прикладання Сила тяжіння прикладена до тіла
Фізична природа Вага – це електромагнітна сила	Фізична природа Сила тяжіння – це гравітаційна сила
Відмінність напрямку і числового значення Вага тіла та сила тяжіння можуть відрізнятися як числовим значенням так і за напрямком	Відмінність напрямку і числового значення Вага тіла та сила тяжіння можуть відрізнятися як числовим значенням так і за напрямком

Питання для обговорення:

1. Чи однакова вага пасажирів в салоні літака, коли він піднімається в повітря і здійснює посадку?

2. Чому  невеликі мости і в старовину і тепер будують у вигляді опуклої дуги?

3. Чи правильне твердження, що моя вага 50 кг?

4. Чому вага тіла на полюсі й на екваторі Землі є різною?

 

 

Невагомостью  називається стан, за  якого  вага тіла  дорівнює  нулю. 

Тіло  перебуває  у  стані  невагомості,  якщо  на  нього  діє тільки сила тяжіння.

Невагомі,  наприклад,  штучні  супутники  Землі  на  своїй  орбіті,  космонавти  і  всі  предмети  всередині  космічного  корабля.  Невагомість  відчувають  плавці,  стрибнувши  з  вишки,  парашутисти в  перші  хвилини  падіння.  Характерною  властивістю  стану  невагомості  є  відсутність  «внутрішніх  напружень»  у  тілі,  наприклад тиснення одних органів на інші.
    Питання для обговорення:

• Як можна на короткий час створити невагомість?
• Чому, коли катаєшся на гойдалці «дух захоплює»?
• Чи має вагу птиця, що літає?
• За яких умов тіло перебуває в стані невагомості?
• Чи відчували ви стан невагомості?
• Як впливає стан невагомості на людину?

 

 

 

Стан тіла при якому його вага більше ніж сила тяжіння

називається перевантаженням.

 

Кратність перевантаження – це величина, яка показує у скільки разів вага більша за силу тяжіння і дорівнює відношенню ваги до сили тяжіння.

Перевантаження зазнають пасажири ліфта, який починає підніматися; космонавти в ракеті, що злітає у космос, льотчики, що виходять з пікіруванням чи в нижній частині «мертвої петлі».

Треновані пілоти витримують перевантаження до 10g.

Здорова людина може без шкоди для організму витримувати короткочасні триразові перевантаження, тобто збільшення ваги в 3 рази.

Перевантаження зазнають також космонавти під час запуску космічного корабля. У стані невагомості вони перебувають на орбіті.

Згрупувати ситуації у дві колонки «Невагомість», «Перевантаження»

•                    Космонавт перебуває на космічній станції,
•                    Ракета разом с космонавтом стартує із космодрому,
•                    Пілот перебуває у найнижчій точці, здійснюючи фігуру вищого пілотажу «мертва петля»,
•                    Пілот перебуває у найвищій точці, здійснюючи фігуру вищого пілотажу «мертва петля»,
• Автомобіль з’їжджає з опуклого мосту.