Урок 36 Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість Мета уроку: 

• навчальна: увести поняття сили тяжіння та ваги тіла, ознайомити учнів з природою цих сил; надати уявлення про невагомість; показати, чим поняття «вага» відрізняється від поняття «маса тіла»; показати відмінність ваги та сили тяжіння; познайомитись з природою цих сил;

• розвивальна: розвивати творчі здібності та логічне мислення учнів; показати учням практичну значущість набутих знань; формувати в учнів алгоритмічні прийоми розв’язування фізичних задач на визначення сили тяжіння та ваги тіла; розвивати вміння спостерігати та аналізувати явища природи, комунікативне вміння й навички під час роботи в класі;

• виховна: виховувати культуру оформлення задач; сумлінне ставлення до праці.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу. Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер.

План уроку: 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 

III.   МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

IV.   АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

V.      ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

VІ. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

VІІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ VІІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Хід уроку І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Вітання. Перевірка присутніх та готовності учнів до урока.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Аналіз виконання лабораторної роботи №8, коментування та розбір помилок.

ІІІ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 

Сьогодні ми з вами познайомимось із чудовою силою, завдяки якій утворилась Земля і обертається навколо Сонця. Завдяки якій Місяць обертається навколо Землі, існує Сонячна система. Ви вже здогадались, що ця сила називається силою всесвітнього тяжіння.

Отож ви розумієте, що якби не було цієї сили, то не було б життя на Землі, та й самої Землі теж не було б. Тому ви повинні дізнатись все про цю силу. Знати від чого вона залежить, як її виміряти, куди вона напрямлена.

IV. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Сила пружності – не єдина. Сьогодні на уроці ми поринено в пошуки нових сил.

ØЧому будь-яке тіло: м’яч, дощ, яблука з дерева, олівець, рюкзак  — прямує донизу? 

ØЧому м’яч, який кинуто горизонтально падає на землю? 

ØЧому Місяць рухається навколо Землі? 

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1.   Гравітаційна взаємодія (Всесвітнє тяжіння)

Причина всіх цих явищ полягає в тому, що Земля притягує до себе всі тіла. 

Усі тіла також притягують до себе Землю. 

Наприклад, притягання Місяця спричиняє на Землі приплив, а завдяки притяганню Сонця наша планета й усі інші планети Сонячної системи рухаються навколо Сонця по певних орбітах.

Цю взаємодію називають гравітаційною, а силу, з якою взаємодіють тіла, називають гравітаційною силою.

Всесвітнє тяжіння — це явище притягання всіх тіл Всесвіту одне до одного.

Ньютон довів, що сила притягання тим більша, чим більша маса тіла і менша відстань між ними.

2.   Сила тяжіння 

Спостерігаючи падіння тіл, можна помітити, що «важкі» тіла падають звичайно швидше, ніж «легкі». Але…

Ще в давнину Арістотель стверджував, що легкі тіла мають властивість падати повільніше, ніж важкі. Це переконання вважалося правильним понад дві тисячі років, поки його не спростував італійський учений Галілей, що перейшов від спостережень до дослідів. Якщо Арістотель має рацію, то тіла рівної маси повинні падати однаково.

Перевіримо на досліді: чи так це?

Демонстрація падіння тіл на землю.(Дослід з листочками паперу).

Відпустимо з однієї й тієї ж висоти аркуш паперу й зроблену з такого ж аркуша паперову грудку. Аркуш падає набагато повільніше від грудки хоча їхні маси однакові. Виходить, тіла рівної маси не обов’язково падають однаково — дослід спростовує це положення Арістотеля, а це значить, що воно неправильне. Галілей припустив, що в ідеальній ситуації — якби опору повітря не було зовсім — всі тіла падали б однаково. Щоб перевірити своє припущення, Галілей кинув з Пізанської вежі одночасно кулю й гарматне ядро. Хоча їхні маси відрізняються в багато разів, куля та ядро впали практично одночасно, підтвердивши припущення Галілея.

Падіння тіл за відсутності опору повітря називають вільним падінням.

Отже, при вільному падінні всі тіла падають однаково.

ØЯк розрахувати Земне тяжіння?

Сила тяжіння ⃗𝑭⃗ _тяж — сила, з якою Земля притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.

Сила тяжіння прикладена до центра тіла яке притягується Землею, і напрямлена вертикально вниз.

Одиницею сили тяжіння в СІ є H (ньютон)

𝐹_тяж = 𝑚𝑔

𝑚 — маса тіла

𝑔— прискоренням вільного падіння

Н

𝑔 = 9,8 кг

3.   Вага тіла

Вага тіла ⃗𝑷⃗  — це сила, з якою внаслідок притягання до Землі тіло тисне на опору або розтягує підвіс.

Одиницею ваги в СІ є H (ньютон)

Якщо тіло перебуває в стані спокою або прямолінійного рівномірного руху, то його вага збігається за напрямком із силою тяжіння і дорівнює їй за значенням:

𝑃 = 𝑚𝑔

Вага тіла не завжди дорівнює силі тяжіння. При русі тіла його вага може зменшуватися або збільшуватися. 

а) Тіло рухається рівномірно або перебуває у спокої:

Р = mg

б) Тіло рухається вертикально вгору: 

Р > mg

в) Тіло рухається вертикально вниз: Р < mg

Треба розрізняти силу тяжіння і вагу тіла.

Сила тяжіння діє на тіло, вага тіла діє на опору.

4.   Стан невагомості

Невагомість — це такий стан тіла, за якого тіло не діє на опору чи підвіс.

Тобто вага  тіла дорівнює нулю (𝑃 = 0).

Найвідомішим прикладом невагомості є невагомість в умовах космічного корабля.

Стан невагомості є зовсім не рідкісним для людини. У такому стані знаходиться стрибун із моменту відриву від землі і до моменту приземлення; плавець, який стрибає з вишки; людина, яка стрибає з мосту.

ØЯк впливає невагомість на здоров’я людини? (демонстрація відео)

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.

VІ. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Розв’язування задач

1.               Обчисліть силу тяжіння, що діє на одного із найбільших китів, виявлених людиною, масою 150 т і на найменшу пташку на Землі — колібрі масою 2 г? 

Дано:                         Розв’язання

𝑚_кит = 150 т                                                                  𝐹_тяж = 𝑚𝑔

= 150000 кг                                                                

𝑚=кол0,002= 2 кг г                                [𝐹тяж] = кг∙кгН = Н

                       Н                                                                                   

𝑔 = 10кг                                     𝐹тяж кит = 150000∙10 = 1500000 (Н)

𝐹_тяж кит − ?                                                                    

𝐹тяж кол − ?                                       𝐹тяж кол = 0,002∙10 = 0,02 (Н)

Відповідь: 𝐹_{тяж кит} = 1500 кН;𝐹_{тяж кол} = 20 мН.  

2.               Транспортний літак має вагу 2,85 МН. Визначте його масу.

Розв’язання

𝑃

𝑃 = 𝑚𝑔        =>        𝑚 =  

𝑔

                                                                                                                           Н        Н∙кг

                                                                                                        [𝑚] =        =              = кг  

                                                                                                                           Н            Н

 кг

𝑚 =  = 285000 (кг)  

Відповідь: 𝑚 = 285 т.  

3.               Скільки важить гас об’ємом 20 л?

Розв’язання

𝑃 = 𝑚𝑔;           𝑚 = ρ𝑉

𝑃 = ρ𝑉𝑔                                   кг  3 ∙ Н = Н м

                                                                                                                                                м              кг

𝑃 = 800∙0,02∙10 = 160 (Н)  

Відповідь: 𝑃 = 160 Н.  

4.               Визначте вагу дубового бруска розміром 150×500×150 мм.

Дано:                             Розв’язання

                          кг                                             𝑃 = 𝑚𝑔;           𝑚 = ρ𝑉;         V = 𝑎∙𝑏∙𝑐

ρ = 800м₃                            

𝑎 = 150 мм = 0,15 м                                                         кг                        Н

𝑏 = 500 мм = 0,5 м𝑃 = ρ∙𝑎∙𝑏∙𝑐∙𝑔          [𝑃] м кг Н 𝑐 = 150 мм = 0,15 м  

                       Н                                                 𝑃 = 800∙0,15∙0,5∙0,15∙10 = 90 (Н)  

𝑔 = 10         

                      кг                                  

𝑃− ?                                _{Відповідь:} 𝑃 = 90 Н.  

5.               (Усно). Визначте вагу космонавта масою 60 кг, якщо космічний корабель: 

а) перебуває на старті; б) рухається по навколоземній орбіті.

VІІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1.               Чи діє на вас сила притягання до Місяця? 

2.               Чи притягує Землю автомобіль, який стоїть на автостоянці? космічна станція, що перебуває на орбіті? 

3.               Хто відкрив закон, згідно з яким між усіма тілами Всесвіту існує взаємне притягання? 

4.               Що називають силою тяжіння і як її обчислити? 

5.               До чого прикладена і куди напрямлена сила тяжіння? 

6.               Що таке вага тіла? Порівняйте її із силою тяжіння. 

7.               Що таке невагомість?  8. За яких умов тіло перебуватиме в невагомості? 

VIІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати § 20, Вправа № 20 (2-5)