Урок "Додавання сил. Рівнодійна. Графічне зображення сил."

7 клас

Тема уроку: «Додавання сил. Рівнодійна. Графічне зображення сил.»

Тип уроку: Урок вивчення нового навчального матеріалу.

Мета уроку: ввести поняття сили як характеристики взаємодії тіл,  формувати в учнів знання про силу як фізичну величину, що є  мірою впливу одного тіла на інше, розкривати 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.

План уроку:

1.              Організаційний етап.
2.              Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань.
3.              Вивчення нового матеріалу.
4.              Закріплення вивченого матеріалу.
5.              Підсумок уроку.
6.              Домашнє завдання.

Хід уроку

 2. Актyалізація  опорних знань учнів. 

Питання класу:

 1.Що є причиною зміни швидкості тіла? (Дія одного тіла на інше.)

2. Що називають взаємодією тіл? (Тіла діють одне на одне).

3. Назвіть приклади взаємодії тіл та опишіть її наслідки (Більярдні кульки внаслідок зіткнення змінять значення та напрямок швидкості свого руху, м’яч вдарили ногою).

3. Вивчення нового навчального матеріалу.

 3.1. Поняття «сила».

Сила - це фізична величина, яка є мірою дії одного тіла на інше. В результаті взаємодії тіла деформуються або ж змінюють свою швидкість.

Сила — це фізична величина, що кількісно характеризує дію  одного тіла на інше.

Одне на одного діють не тільки дотичні тіла. Наприклад, 3емля притягає літаючих птахів, не доторкаючись до них.

Тоді постає питання: як дізнатися. що на тіло діє сила? Для  цього служать ознаки дії сили: зміна щвидкості або напрямку руху тіпа, зміна форми або розмірів тіла. Наприклад, припинивши змахувати крильми, птах буде летіти не тільки вперед, але й униз. Тобто  тіло птаха змінить напрямок руху. В  міру падіння птаха швидкість руху його тіла також не буде залишатися постійною: вона буде збільшуватися.               

   У  фізиці часто не вказують, яке тіло і як діє на дане тіло, а говорять, що на тіло діє сила або до тіла прикладена сила. Під   дією               сили може змінюватися швидкість не тільки всього тіла в цілому, але й окремих його частин. Силу позначають літерою F.

Одиницею вимірювання сили є ньютон (Н) на честь англійського фізика Ісаака Ньютона. Разом з тим,   звертаю увагу на те, що фізична величина – сила, на відміну від маси, визначається не тільки чисельним значенням, а й напрямком. Адже  під дією сили певного значення, наприклад, 1 Н, важок можна  підняти, опустити, перемістити в той чи інший бік. Величину, яка визначається числовим значенням та напрямом, називають векторною. 

Cилa -  векторна величина, що є мірою взаємодїї  тіл.

Під дією сили тіло змінює свою швидкість. Але чим більша  маса тіла, тим повільніше змінюється його швидкість під дією певної  сили. На підставі цього можна ввести одиницю сили.

3а одиницю сили приймають 1 ньютон (1 Н).

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

Отже, сила є векторною величиною, щоб її описати, потрібно  знати:

- числове  значення;

- лінію, вздовж якої діє сила;

- напрям дії сили;

- точку прикладення сили.

      Кожна сила характеризується: 

1) значенням; 

2) напрямком у просторі; 

3) точкою прикладання.

2. Вимірювання сил. Динамометри.

Для вимірювання сили використовують спеціальні прилади – динамометри. 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.

3. Графічне зображення сили.

 Силу можна позначати аналітично та графічно. Далі з'ясовують, що графічно силу позначають напрямленим відрізком. Довжина відрізка в масштабі відображає числове значення сили. Один кінець відрізка розміщують у точці тіла, де прикладена  сила, на іншому кінці відрізка стрілкою вказують напрям дії сили.

  Виконання вправ на графічне зображення різних сил. Під час виконання вправ особливу увагу звертаю на дотримання послідовності дій:

- вказують точку прикладення сили на тілі;

- зображують лінію, вздовж якої діє сила;

- дотримуючись масштабу, на лінії дії сили відкладають відрізок, довжина якого вказує  на числове значення сили;

- стрілкою позначають напрям дії сили.

Дослідження.

Додавання сил, які діють уздовж однієї прямої.

На конкретних прикладах учням показують, що, як правило, на одне i те саме тіло діє кілька сил, тому існує необхідність враховувати  дію багатьох сил.

Найпростішим є  випадок, коли сили, які діють на тіло, напрямлені уздовж однієї прямої.

Спочатку розглянемо  випадок, коли сили спрямовані в одному напрямі, а потім – у протилежні.

(Учні демонструють досліди дії на тіло двох сил в одному та в протилежному напрямах).               

 У механіці вивчають взаємодії, обумовлені силами пружності, тяжіння й тертя.                На кресленнях сили, як й інші векторні величини, позначають стрілками. Початок стрілки збігаєься із точкою прикладання  сили, напрямок стрілки вказує на напрямок сили, а довжина стрілки nропорційна модулю сили.               

Якщо тіло лежить на похилій площині, на  нього  діють три сили: сила тяжіння  F, сила нормальної реакції N й сила тертя F, спрямована уздовж похилої площини догори.

3вернимо  увагу: сила пружності спрямована перпендикулярно до поверхні стола. Тому її називають звичайно силою нормальної реакції, тому що перпендикуляр називають також    нормаллю.

Досліди показують, що в тих випадках, коли розмірами тіла можна знехтувати, дію на тіло декількох сил можна замінити дією однієї сили, яку називають рівнодійною цих сил.

3находження рівнодійної декількох сил називають складанням цих сил. Оскільки сили є векторними величинами, їх складають за правилом складання векторів. Розглянемо спочатку складання двох сил, що діють уздовж однієї прямої .

Якщо дві сили спрямовані однаково, їх рівнодійна спрямована так само, а модуль рівнодійної дорівнює  сумі модулів сил – доданків.

Якщо дві не рівні за модулем сили спрямовані протилежно, їх рівнодійна спрямована як більша із цих сил, а модуль рівнодійної дорівнює різниці модулів сил-доданків.

Якщо рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, говорять, що ці сили врівноважуютъ (компенсують) одна одну. Урівноважувати одна одну можуть також сили, що діють на тіло, яке рухається. У такому випадку швидкість цього тіла залишається незмінною (за модулем і за напрямком).

4. Закріплення вивченого матеріалу.

1.  Якщо сума всіх  сил, прикладених до тіла уздовж однієї прямої, дорівнює  нулю, то тіло знаходиться в стані спокою. Силу, яка є сумою, результатом дії всіх сил, прикладених до тіла, називають рівнодійною. Якщо тіло знаходиться в стані спокою або ж рухається уздовж прямої з постійною швидкістю, рівнодійна всіх сил дорівнює нулю. При цьому говорять, що спостерігається рівновага всіх сил, тобто сили скомпенсовані.

Задача 1. Вантаж піднімається вертикально вгору під дією сили 40 Н. Зобразіть графічно силу, яка діє на вантаж.

Задача  2.  Два хлопчики тягнуть вантаж  із силами відповідно F1 = 200 Н, F2 = 250 Н. Чому дорівнює  рівнодійна цих сил, якщо сили спрямовані в одному напрямі, в протилежних? 3робити в зошиті відповідні малюнки для кожного випадку. (Відповідь: 450 Н, 50 Н в бік дії сили F2.)

Задача 3. На тіло діють три сили, спрямовані уздовж однієї прямої.  Перша i друга  сила мають відповідно значення 3 Н та 5 Н. Чому дорівнює значення третьої сили, якщо рівнодійна трьох сил становить 10 Н? Розв'язок задачі поясніть за допомогою малюнків. (Відповідь: задача має 4 розв'язки - 2 Н, 8 Н, 12 Н, 18 Н.

5. Підсумок уроку

6. 3авдання додому.

Опрацювати §10 (п.4),  §11.   Виконати Вправа №11(2,5)