«Сила та одиниці сили. Графічне зображення сил. Рівнодійна сил, що діють вздовж однієї прямої»

Урок з теми «Сила та одиниці сили. Графічне зображення сил. Рівнодійна сил, що діють вздовж однієї прямої» (7 клас)

 

Мета уроку: сформувати в учнів поняття сили як міри взаємодії; розглянути різні види сил, які вивчаються в механіці; з’ясувати принцип дії динамометра; ознайомитися із правилами додавання сил і визначення їх рівнодійної, якщо сили діють вздовж однієї прямої; розвивати вміння самостійно отримувати знання; розвивати логічне мислення; виховувати в учнів любов до України, патріотизм, повагу до її захисників.

 Основні поняття: сила, вектор, додавання сил.

 

Обладнання: картки для роботи в парах, групах, презентація, динамометри,

тягарці.

Тип уроку: комбінований.

Хід уроку

І. Організаційна частина

Вчитель.

На землі великій є одна країна,

Гарна, неповторна, красна, як калина.

живуть тут люди добрі, працьовиті,

скажу, до речі, ще й талановиті.

Перевірка готовності учнів до уроку.

Перед вами на парті смайлики. Покажіть, який у вас настрій:

спокійний, врівноважений чи тривожний.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

Вчитель. Додому вам було розв’язати задачі. У мене на столі чотири конверти. Прошу бажаючого учня виконати задачу на дошці. А ви маєте завдання на партах.

 

Учень розв’язує задачу біля дошки (обирає методом випадкового вибору із запропонованих)

1. Із човна, що перебував у спокої, зіскочив хлопчик. Швидкість руху хлопчика становила 4м/с. Яка маса хлопчика, якщо човен масою 180 кг набув швидкості руху 1 м/с?
2. З рушниці здійснюється постріл у дерев’яний брусок. З якою швидкістю рухатиметься брусок, якщо куля, пробиваючи брусок, зменшить швидкість з 300 м/с до 100 м/с? Маса бруска дорівнює 500 г, маса кулі – 50 г.

 

3. З платформи, яка рухається зі швидкістю 3 м/с, зіскочив солдат. З якою швидкістю відносно Землі стрибнув солдат, якщо його маса становить 70 кг, а маса платформи – 150 кг? Після стрибка платформа зупинилась.
4. По рейках назустріч один одному рухаються два залізничні вагони зі швидкостями відповідно 0,2 м/с і 0,5 м/с. Маса першого вагона дорівнює 80 т. Якою є маса другого вагона, якщо після зчеплення вагони зупиняються?

ІІІ. Актуалізація знань учнів.

Вчитель. На минулому уроці ми говорили про інертність, інерцію, масу тіла. Перевіримо, як ви засвоїли попередній матеріал.

 

Інтерактивна вправа «Вірю – не вірю»

1. Інертність – властивість тіла, що полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину необхідно, щоб дія на нього іншого тіла тривала певний час. (Вірно)
2. Одиницею маси в СІ є 1 грам (кілограм). (Не вірно)
3. Властивість тіла – інертність – характеризується фізичною величиною: масою. (Вірно)
4. Явище збереження швидкості тіла за відсутності або скомпенсованості дії на нього інших тіл називають інерцією. (Вірно)
5. Під час взаємодії двох тіл відношення їхніх мас дорівнює (оберненому) відношенню змін швидкостей їхніх рухів. (Не вірно)
6. У фізиці рух тіла за будь-яких (ідеальних) умов (коли на тіло не діють інші тіла) називають рухом за інерцією. (Не вірно)
7. Галілео Галілей відкрив перший закон механіки, що називають законом інерції. (Вірно)
8. Вершник скаче швидко на коні. Кінь спіткнувся і вершник упав назад. (Не вірно)

Інтерактивна вправа «Розсипані слова».

Вчитель. Перед вами слова в хаотичному порядку. Ваше завдання: скласти їх у речення.

(Відповідь. «Від козаків до наших днів збережемо славу батьків»)

Напевне ви уже зрозуміли, що сьогоднішній урок у нас незвичайний. А чому, ви зрозумієте пізніше.

Девіз нашого уроку: «Не лише силою треба боротись, а й умінням». Ми не будемо з вами сьогодні перевіряти фізичну силу, я пропоную вам застосувати силу розуму.

ІV. Мотивація навчальної діяльності.

Щасливі ми, що народилися і живемо на такій чудовій, багатій, мальовничій землі – на нашій славній Україні! Тут жили наші діди й прадіди, тут живуть наші батьки – тут корінь роду українського, що сягає сивої давнини. Материнський образ України встає з полинових степів і глибинної чорноземної скиби, із зажури поліських озер, виростає недосяжно на повен зріст із карпатських верховин. Нема життя без України, бо Україна – це доля, яка випадає раз на віку, бо Україна – це мати, яку не вибирають, як і долю, бо Україна – це пісня, яка вічна на цій землі. Споконвіку наші пращури

славилися силою розуму, силою волі, силою духу. Українці – славний козацький рід. З незапам’ятних часів в Україні козаки славилися силою та спритністю, кмітливістю.

Всі тіла, які нас оточують, взаємодіють між собою. От і я хочу, щоб ви зараз уважно подивилися на екран, пригадали улюблений мультфільм про козаків і змогли побачити приклади взаємодії тіл та пояснити їх.

 

Бесіда.

• При грі у футбол м’яч, потрапляючи у сітку, зупиняє рух або відскакує назад, тобто, змінює напрям руху, а сітка здійснює коливальні рухи.
• Козак, працюючи веслами, взаємодіє з водою. У зв’язку з цим човен рухається по воді вперед, а вода відштовхується веслами назад.
• Козак, стрибнувши на батут, відскакує назад. При цьому він змінює напрям руху, а батут здійснює коливальні рухи (деформується).
• Козак  став  на  колоду.  Колода  прогнулася.  (сила  пружності,  сила

тяжіння)

Вчитель. З наведених прикладів, скажіть, що є наслідком взаємодії тіл? (зміна швидкості тіла і деформація)

22. Оголошення теми, мети, завдань уроку.

Вчитель.

Отож, тема нашого уроку: «Сила та одиниці сили. Графічне зображення сили.

Додавання сил.» (Відкривають зошити записують число, тему уроку)

Виходячи з теми уроку, яку мету ви поставили б до сьогоднішнього уроку?

(формування знань про силу як фізичну величину, що є мірою впливу одного

тіла на інше, розкрити роль фізичного знання в житті людини, виробництві і

техніці, сутність наукового пізнання засобами фізики; спонукати учнів до

критичного мислення, застосовувати набуті знання у практичній діяльностi

для адекватного відображення природних явищ засобами фізики).

VI. Пояснення нового матеріалу.

Вчитель. Дорогі діти! Ви вже восьмикласники. Кожен наступний клас – це новий щабель вашого фізичного, розумового і морального зростання, яке не відбувається само собою, для цього потрібна праця мускулів, розуму, серця. Тож я щиро бажаю, щоб ця праця не була для вас примусовою, хай вона приносить вам радість і хороші результати. У цьому допоможе усвідомлення високої мети, заради якої ви ходите в школу. Стати справжньою людиною, особистістю, – ось ваша головна ціль. До неї ви йдете не один рік, крок за кроком і на кожній вищій сходинці все більше усвідомлюєте у чому суть справді людського. І що цікаво: чим більше людина знає й розуміє, тим більше питань ставить перед нею життя, тим вищий ідеал особистості, тим вимогливіша вона до себе. Я сподіваюся, що ви розумієте, для чого вам потрібні знання, одержані в школі. Однією із сходинок до цього розуміння нехай буде цей урок. Адже кожен урок для вас – це нові знання та несподіванки, радість перемоги над невідомим.

Сила для вас не нова фізична величина, тож давайте пригадаємо, що ми вже про неї знаємо.

 

Вправа «Асоціативний кущ».

Вчитель. Слово «сила» в повсякденній мові має багато значень. Наприклад, можна сказати: «Всі взялися за роботу з новими силами», «Будуть працювати

усіх сил». Можна говорити «про силу звички», «про творчі сили», «про силу волі». Про слабку людину кажуть: «У неї не вистачило сил виконати ту чи іншу роботу». Про сильну людину кажуть: «Ну і сила!» Навіть нечиста сила існує в народних повір’ях.

 

(Учитель записує на дошці ключове слово ―СИЛА‖ і пропонує учням назвати все, що з ним асоціюється. Після складання ―куща‖, яке супроводжується коментарями учнів, з’ясовуєтся ступінь сформованості їхніх базових знань.)

 

СИЛА – це: фізична величина;

тіло діє на тіло з певною силою;

причина зміни швидкості тіла;

причина деформації тіла.

Вчитель. Для характеристики дії одного тіла на інше вводять фізичну величину – силу. Можна говорити, що одне тіло діяло на інше, а можна просто сказати, що на перше тіло діяла певна сила. Саме сила – причина зміни швидкості тіла і деформації. Вводиться позначення сили. Силу позначають літерою F.

Демонстрація. За допомогою пружини надають руху тілам різної маси. Помічають, що деформація пружини для кожного випадку – різна. На цьому принципі ґрунтується будова приладу для вимірювання сили – динамометра (грецькою мовою слово «динаміс» означає «сила», а «метро» – «вимірюю»).

Демонструється динамометр і пояснюється принцип його дії.

Будова динамометра

Найпростіший динамометр складається з пружини, стрілки та шкали, яка проградуйована в одиницях сили. Якщо до гачка динамометра прикласти силу, то стрілка відхилиться на певну кількість щілок. Щоб визначити числове значення сили, необхідно ціну поділки помножити на кількість поділок. В основу приладу покладено явище пружної деформації. Будова динамометрів може бути різною, але принцип дії однаковий: у них використано властивість тіл видовжуватись, вигинатись або стискатись при пружних деформаціях прямо пропорційно до прикладеної сили.

Одиницею вимірювання сили є ньютон (Н). Так її названо на честь відомого англійського вченого Ісаака Ньютона.

1Н – це сила, що діє нa тіло масою 1 кг протягом 1с, змінює його швидкість щосекунди на 1 м/с.

 

Вчитель. Зараз ви прослухаєте коротку інформацію про відомого вченого, на честь якого названа одиниця сили.

(Повідомлення про Ісаака Ньютона)

Вчитель. Коли треба підняти вгору вантаж, зіштовхнути предмет на задану відстань, то не достатньо тільки прикласти силу, треба прикласти її у потрібному напрямку. Таким чином, характеризуючи силу, ми повинні не тільки вказати її величину, а й напрям, уздовж якого вона діє.

 

Сила – це векторна величина, що характеризує механічну дію даного тіла на інше і є мірою цієї взаємодії.

 

Важливо знати напрямок сили й точку її прикладання. Сила у кожний момент часу характеризується:

 

1. числовим значенням;
2. напрямком у просторі;
3. точкою прикладання.

 

– Що ви можете сказати про силу?

 

Вчитель. Про силу ми говорили, описували її словами, але як ми говорили, сила – величина векторна. Навчимося зображати її графічно.

 

Алгоритм «Графічне зображення різних сил»

1. Вказують точку прикладання сили на тіло.
2. Креслять лінію, вздовж якої діє сила.

         3.Обирають масштаб, та відкладають відрізок, довжина якого вказує на    

             числове значення сили.

         4.Стрілкою позначають напрям дії сили.

Вчитель. Дуже часто дивлячись, як хтось не може підняти вантаж, ви згадуєте, що і самі часто опинялися у подібних ситуаціях. Є два виходи: покликати на допомогу дорослого або двох – трьох однолітків, тобто, прикласти 2-3 сили одночасно. Заміну кількох сил, що діють на тіло, однією силою, називають додаванням сил. Сила, яка заміняє дію на тіло декількох сил, називається рівнодійною.

При додаванні сил спочатку краще виконати два рисунки: на одному вказати складові сили, а на другому — їх рівнодійну. Якщо складові й рівнодійну показувати на одному рисунку, то він виходить невиразним і, головне, у деяких учнів створюється враження, нібито на тіло діють три сили: дві складові й рівнодійна.

 

Дослід 1.

До пружини підвішуєм два тягарці, масою по 100 г. Отже, загальна маса вантажу 200 г. На тіло діє сила тяжіння, яка рівна 2 Н. Зобразимо графічно. Масштаб: в 1 одиничному відрізку – 1 Н. Прикріпимо ще один тягарець. Пружина розтягнулася ще більше. Динамометр показує нам загальну силу 3 Н. Зобразимо силу тяжіння, яка діє на додатковий тягарець. Зверніть увагу, що обидві сили напрямлені вздовж однієї прямої в одному напрямку. Для того, щоб знайти їх рівнодійну, необхідно додати модулі цих сил. Напрямлена рівнодійна сила буде в той бік, що і сили.

Дослід 2.

Зараз звернемося з вами до випадку з життя, який дасть нам змогу розв’язати завдання, коли сили напрямлені в протилежні сторони. І так уявимо, як дві команди перетягують канат. Загальна сила однієї команди становить 500 Н, іншої – 700 Н. Вибираю масштаб: одиничний відрізок – 100 Н. І тоді на рисунку чітко видно 5 одиничних відрізків, сила першої команди складає 500 Н, 7 одиничних відрізків – сила другої команди складає 700 Н. На рисунку видно, що ці сили напрямлені в протилежні сторони вздовж однієї прямої. Для того, щоб знайти рівнодійну, необхідно від більшої за модулем сили, відняти меншу за модулем силу і рівнодійна сила буде направлена в бік більшої за модулем сили.

Увипадку, коли на тіло діють не одна, а декілька сил, потрібно знайти рівнодійну цих сил.

Дослід 3.

Треба пам’ятати, що коли на тіло діє декілька сил вздовж однієї прямої і вони між собою рівні за модулем і протилежні за напрямком (три тягарці на пружині). Сила тяжіння спрямована вниз, а сила пружності – вгору. В даному випадку тіло буде перебувати в стані спокою, або рухатися рівномірно прямолінійно.

Якщо на тіло діють дві сили, а воно не змінює своєї швидкості або залишається в спокої, то ці сили врівноважують одна одну, і значить, їх величини рівні, а напрями їх дії протилежні..

 

Інтерактивна вправа «Знайди правильні слова»

1). Якщо сили напрямлені в один бік, то рівнодійна (не буде, буде) мати (точку, риску) прикладання, яка збігається з точкою прикладання цих сил; напрямлена в (протилежний бік, бік дії цих сил) і за модулем дорівнює (сумі, різниці) модулів цих сил.

2). Якщо на тіло діють дві сили, напрямлені в різні боки, то рівнодійна цих сил (має, не має) точку прикладання, яка (не збігається, збігається) з точкою прикладання сили; напрямлена в бік (меншої, більшої) за модулем сили і за модулем дорівнює (різниці, сумі) модулів цих сил.

VІІ. Закріплення вивченого матеріалу

Вчитель. Вслухаємось у гомін сивої давнини: звідти крізь віки долинає тупіт розвихрених коней, брязкіт шабель із козацького шаленого герцю, гучна яса стрілецької слави. Як же довго наш народ ішов до незалежності! Ішов через утиски, в’язниці й Сибір упродовж усієї історії від часів Київської Русі до наших днів. На цьому шляху загинула незлічена кількість кращих синів і дочок України, які відстоювали її незалежність. Україна – країна трагедій і краси, країна, де найбільше люблять волю і найменше знали її, країна гарячої любові до народу і чорної йому зради. Довгої вікової героїчної боротьби за волю. Сьогодні Україна переживає важкі часи – війну на Сході нашої держави. Але ми переможемо. Тому що український народ – розумний,

ильний, мудрий, працьовитий, вільнолюбивий народ. Тому сьогодні, як ніколи, нам потрібна згуртованість, ми переживаємо часи відновлення української армії, військово-патріотичного виховання. Ваші попередники, учні нашої школи, були учасниками обласної військово-спортивної гри «Джура», ви були учасниками цьогорічної військово-патріотичної фізкультурно-оздоровчої гри школярів «Січ», яка проходить в урочищі «Червоне» Заліщицького району. Під час фізкультурно-оздоровчого випробування «Нащадки козацької слави», естафети «Герць козацьких джур» ви проходили ряд випробувань. Давайте зараз пригадаємо ці моменти і виконаємо завдання та вправи.

Вчитель. Діти, пропоную вам уважно прослухати задачі. Подумайте, які запитання можна поставити.

Вправа «Задача без запитань»

1). Під час змагань учасники команди «Соколята» та учасники команди «Козаки» змагалися у перетягуванні линви: двоє з них тягли линву в один бік із силами 330 і 380 Н, а двоє інших — у протилежний із силами 300 і 400 Н.

(Хто переможе? Зобразіть схематично.)

2). Сила, яка втримує палатки та спальні мішки на землі, дорівнює 320 Н. Роман тягне, прикладаючи силу 100 Н, Максим – із силою 80 Н, Богданна –70 Н, Іра – 60 Н, Марічка – 30Н. Поставте запитання до задачі. Розв’яжіть.

(Чому дорівнює рівнодійна всіх цих сил, напрямлених уздовж однієї прямої в одну сторону? Чи змогла б упоратися з мішком ця команда без Марічки?).

3). Люда тягне ковдру на себе із силою 0,05 кН, а Іра ту ж ковдру тягне на себе із силою 60 Н. (Визначте рівнодійну цих двох сил, якщо вони напрямлені в різні сторони, і здогадайтесь, у кого з дівчат більше змерзнуть ноги вночі.)

Види сил.

 Діти, подивіться уважно на ці світлини і скажіть, які види сил тут діють.

Цікаві факти.

Вчитель. Як ми вже зазначили на початку уроку, всі механічні явища можна описати пояснити за допомогою сил трьох видів: сили всесвітнього тяжіння; сили пружності; сили тертя. Та існують і інші види сил.

Іноді взаємодія тіл відбувається не тільки при їх зіткненні, а й на відстані. Так, Земля притягує всі тіла, і силу, з якою вона на них діють, називають силою тяжіння. Земля притягує Місяць, а Сонце – Землю, і тому Місяць обертається навколо Землі, а Земля – навколо Сонця. Сили тяжіння, які ще називають гравітаційними, діють між усіма тілами навколо, однак, вони стають помітними, тільки тоді, коли одне або обидва тіла мають розміри планет або зірок

До сил, що діють на відстані, відносять також електромагнітні сили. Намагнічена стрілка компаса повертається уздовж лінії магнітного поля, хоча ніяке тіло, торкаючись, не змушує її це робити. Також, що не контактуючи з яким або тілом, наелектризовані волосся починає рухатися при наближенні гребінця.

Природа України дуже цікава і різноманітна. То ж давайте зараз послухаємо виступ учня, який підготував нам матеріал про прояви сили тяжіння, сили тертя та сили пружності у живій природі.

(Виступ учнів про значення сили в живій природі).

Робота в парах.

Завдання: графічно зобразити сили:

Пара №1

1.До тіла прикладена сила 20 Н, спрямована вверх, і сила 30 Н, спрямована вниз. Покажіть рівнодійну цих сил.

2.До тіла прикладена сила 150 Н, спрямована ліворуч, і сила 250 Н, спрямована так само. Покажіть рівнодійну цих сил.

 

Пара № 2

1. До тіла прикладена спрямована вправо сила 300 Н, і сила 250 Н, спрямована вліво. Покажіть рівнодійну цих сил.

2.До тіла прикладена сила 35 Н, спрямована вертикально вниз, і сила 15 Н, спрямована в ту саму сторону. Покажіть рівнодійну цих сил.

Пара № З

1.До тіла прикладена сила 12 Н, спрямована вправо, і сила 15 Н, спрямована так само. Покажіть рівнодійну цих сил.

2.До тіла прикладена сила 500 Н, спрямована вверх, і сила 300 Н, спрямована вниз. Покажіть рівнодійну цих сил.

Пара №4

До тіла прикладена сила 50 Н, спрямована горизонтально, і сила ЗО Н, спрямована так само. Покажіть рівнодійну цих сил.

До тіла прикладена сила 400 Н, спрямована вправо, і сила 600 Н, спрямована вліво. Покажіть рівнодійну цих сил.

Сила в усній народній творчості.

– Коли всім народом дмухнути, то ураган буде.

–  Не лише силою боротися треба, а і вмінням.

–  Не той козак, що за водою пливе, а той, що проти.

– Коса любить брусок і сала кусок. (Щоб коса була гострою, її точать бруском. Тоді за рахунок тертя з коси знімається шар за шаром частина металу, роблячи його тоншим, тобто гострішим. Сало необхідно косареві для відновлення сил.)

– Не кінь везе, а дорога. (Якщо дорога нерівна, має багато виступів, ямок, піску і пилу, то, відповідно, зростає сила опору коліс об таку дорогу.)

–  Тоді в колесі тичка, як з гори їде бричка. (Сила тертя ковзання в десятки,

то й сотні раз більше сили тертя кочення. Тички в колеса ставляться, щоб колесо не оберталось, таким чином, тертя кочення замінюється на тертя ковзання.)

– Товстий дуб ламається, а лозинка нагинається. (Деформація згину складається з двох видів деформації — розтягу та стискання. Із збільшенням товщини стовбура дерева під час його згинання пропорційно зростатиме в місці згину видовження «Х». Такої великої деформації волокна деревини не витримають і розірвуться, тобто дерево зламається.)

–   Дятел  довбає  —  голови  не  зламає.  (У  голові  дятла,  в  основі  дзьоба,

містяться хрящові прокладки, які пом’якшують удар по стовбуру дерева.)

–  Гуртом і слона можна подолати.   (Рівнодійна сил)

–  Сплетені нитки – сильніші однієї.  (Рівнодійна сил)

–  Перед розумом і сила поступається.  (Рівнодійна сил)

VІІІ. Узагальнення знань.

Диктант «Закінчи речення».

1.Сила – це міра взаємодії ……….тіл.

2.Сила характеризується числовим значенням і напрямком, її вимірюють за допомогою…….динамометра.

3.Одиниця вимірювання сили є …….ньютон (Н).

4.Є сили ………..тяжіння, тертя, пружності та інші.

5.Завдяки силі тяжіння тіла утримуються …………на поверхні Землі.

6.Сила тертя – умова існування……….. механічного руху в природі.

7.Сила пружності – джерело міцності ………живих організмів.

8.Сила – величина векторна, й у кожний момент часу вона характеризується:

числовим…….значенням, напрямком ……у просторі, точкою

….прикладання.

9.Сила, яка заміняє дію на тіло декількох сил, називається……..рівнодійною.

ІХ. Підсумки уроку

Інтерактивна вправа «Інтерв’ю».

Учитель бере інтерв’ю в учнів:

– Що ви нового дізналися з цієї теми?

– Який досвід ви здобули на сьогоднішньому уроці?

– Які запитання з цієї теми у вас виникли?

Гра «3:2:1»

Учні визначають:

• 3 факти, які зацікавили вас на уроці;
• 2 повідомлення про які хотілося б дізнатися детальніше;
• 1 положення, яке ви використаєте

Немає на світі кращого неба, ніж небо України! Подивімось на своє

небо і думкою, як у тій чудовій пісні, полиньмо аж до Бога і гляньмо на зелено-блакитну Землю – і тоді відкриється нам на зелено-блакитному суцвітті планети край, що нагадує собою серце,- Україна! Ні! Як нема кращого неба, ніж небо України, так і немає кращої землі, ніж наша Україна! Обєднаймося ж усі задля миру та спокою на рідній землі.

Індикатор настрою.

Х. Домашнє завдання