Урок 33 Взаємодія тіл. Сила. Графічне зображення сил. Додавання сил. Рівнодійна  Мета уроку: 

•      навчальна: ввести поняття сили як фізичної величини, що характеризує дію одного тіла на інше; навчити зображувати силу на рисунку, вимірювати значення сили, з’ясувати принцип дії динамометра; ознайомитися із правилами додавання сил і визначення їх рівнодійної;

•      розвивальна: розвивати логічне мислення учнів, просторову уяву, пізнавальний інтерес, вміння проводити аналогії; показати учням практичну значущість набутих знань;

•      виховна: виховувати культуру оформлення задач.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: демонстраційний динамометр, набір важків, навчальна презентація, комп’ютер.

План уроку: 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 

III.   МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

IV.   ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

V.      ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Хід уроку І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Вітання. Перевірка присутніх та готовності учнів до уроку.

II.       ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Аналіз виконання лабораторної роботи №7, коментування та розбір помилок.

III.   МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ  

Створити «асоціативний кущ» із ключовим словом «сила».

З поняттям сили в буквальному значенні ми стикаємося на кожному кроці. Задовго до цього уроку ви чули такі вирази: «силач», «сильні почуття», «сильний вітер», «сильний мороз» тощо. 

Що ж таке сила? Який зміст вкладають у поняття «сила» фізики?

IV.    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Дізнаємося, що означає поняття «сила» у фізиці

Із взаємодією тіл ми маємо справу дуже часто. Ось деякі приклади її прояву:

•Наприклад, м'яч при ударі по ньому ногою набуває швидкість. 

•У результаті взаємодії з магнітом змінюється швидкість пробки і лежачого на ній шматочка заліза, плаваючих на поверхні води. 

•У результаті дії руки на кулю, витки пружини починають рухатися, і пружина стискається.

Очевидно, що «ступінь взаємодії» потрібно якось вимірювати.

Сила — це фізична величина, яка є мірою дії одного тіла на інше (мірою взаємодії тіл).

Силу зазвичай позначають символом F (від англ. force — сила).

Одиницею сили в СІ є ньютон (Одиниця вимірювання сили названа на честь Ісаака Ньютона - англійського ученого, який заклав основи сучасного природознавства, є творцем класичної фізики та один із засновників числення нескінченно малих):

[F] = H

1 Н дорівнює силі, яка, діючи на тіло масою 1 кг протягом 1 с, змінює швидкість його

руху на 1 м/с.

Похідні одиниці вимірювання сили:

1кН= 1000Н;

1мН=0,001Н.

Сила є причиною зміни швидкостей тіл або їх частин. Чим більша сила та чим довше вона діє на тіло, тим помітніше змінюється швидкість руху тіла.  

Щоб тіла різної маси за однаковий час змінювали швидкості своїх рухів однаково, на них мають діяти різні сили.

2.                  Вимірювання сил. Динамометри.

Для вимірювання сили використовують спеціальні прилади - динамометри. Найпростіший динамометр складається з пружини, стрілки та шкали, яка розмічена в одиницях сили. Якщо до гачка динамометра прикласти силу, то стрілка відхилиться на певну кількість поділок. 

3.                  Сила — векторна величина Сила — векторна величина. 

Сила, як і швидкість, є векторною величиною. Це означає, що вона характеризується не тільки числовим значенням (модулем), але й напрямком.

Графічно силу зображають у вигляді відрізка прямої зі стрілкою на кінці - вектора. На рисунках вектор сили починають в точці, куди прикладена сила (цю точку називають - точка прикладання сили), і спрямовують у напрямку дії сили. Довжину стрілки іноді обирають такою, щоб вона в певному масштабі відповідала значенню сили.

Алгоритм зображення сили на рисунку:

•     намалювати тіло чи його умовне позначення;

•     записати значення сили;

•     обрати масштаб;

•     вибрати точку прикладання сили до тіла;

•     Накресли пряму (яка проходить через точку прикладання), вздовж якої діє сила;  Накреслити стрілку, пропорційну силі (з урахуванням масштабу);  Позначити силу її умовним позначенням.

Отже, результат дії сили на тіло залежить від її значення, напрямку і точки прикладання.

•     Якщо напрямок сили збігається з напрямком руху тіла, то значення швидкості тіла збільшується.

•     Якщо напрямок сили протилежний напрямку руху тіла, то значення швидкості руху тіла зменшується.

•     Якщо напрямок сили перпендикулярний до напрямку руху тіла, то змінюється лише напрямок швидкості руху тіла (рівномірний рух по колу).

•     Якщо сила спрямована під кутом до напрямку руху тіла, то змінюються значення і напрямок швидкості руху тіла.

4. Додаємо сили, що діють уздовж однієї прямої Найчастіше на тіло одночасно діє кілька сил.  Чи можна всі дії описати однією силою? 

Силу, яка здійснює на тіло таку саму дію, як декілька сил, що діють одночасно, називають рівнодійною цих сил.

Як визначити цю силу?

•Якщо дві сили, що діють на тіло, спрямовані в один бік, то напрямок їх рівнодійної збігається з напрямком дії прикладених сил.

•Якщо дві сили, що діють на тіло, спрямовані протилежно, то напрямок їх рівнодійної збігається з гапрямком більшої сили.

5. З'ясовуємо умову зрівноваження сил

Дві сили зрівноважать одна одну, якщо вони рівні за значенням, протилежні за напрямком і прикладені до одного тіла.

 Якщо тіло знаходиться в спокої чи рухається прямолінійно і рівномірно то рівнодійна всіх сил, прикладених до нього, дорівнює нулю.

Мал. Ілюстрація до байки Леоніда Глібова «Лебідь, щука і рак».  

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Розв’язування задач

1.     Доберіть певний масштаб і накресліть у зошиті сили, що дорівнюють 5 Н; 7,6 Н; 27 Н.

2.     Один хлопчик штовхає санчата ззаду із силою 40 Н, а другий тягне їх за мотузку із силою 20 Н. Зобразіть ці сили на кресленні та знайдіть їх рівнодійну.

3.     На тіло діють дві сили, спрямовані вздовж однієї прямої. Чому дорівнює рівнодійна сил, якщо F₁ =8Н, F₂ =12 Н? Скільки відповідей має задача? Зробіть рисунки.

4.     На тіло діють три сили, спрямовані вздовж однієї прямої. Чому дорівнює рівнодійна сил, якщо F₁ = 3 Н, F₂ = 4 Н, F₃ =5Н? Скільки відповідей має задача? Зробіть рисунки.  Розв’язання

1.   Всі три сили діють в одну сторону

𝑅₁ = 𝐹₁ + 𝐹₂ + 𝐹₃ = 3 H + 4 H + 5 H = 12 H

2.   Сили F1 та F2 діють в одну сторону, F3 в протилежну

𝑅₂ = (𝐹₁ + 𝐹₂) − 𝐹₃ = (3 H + 4 H) − 5 H = 2 H

3.   Сили F1 та F3 діють в одну сторону, F2 в протилежну

𝑅₃ = (𝐹₁ + 𝐹₃) − 𝐹₂ = (3 H + 5 H) − 4 H = 4 H

4.   Сили F2 та F3 діють в одну сторону, F1 в протилежну

𝑅₄ = (𝐹₂ + 𝐹₃) − 𝐹₁ = (4 H + 5 H) − 3 H = 6 H

Відповідь: Рівнодійна може бути рівною 2, 4, 6, 12 Н.

5.     Школярі змагалися у перетягуванні каната: двоє з них тягли канат в один бік із силами 300 і 400 Н, а двоє інших — у протилежний із силами 330 і 380 Н. Хто переможе? Виконайте креслення. 

6.     На тіло діють три сили F₁, F₂ та F₃ спрямовані уздовж однієї прямої, причому F₁ = 3 Н, F₂ = 5 Н. Чому дорівнює сила F₃, якщо рівнодійна всіх трьох сил дорівнює 10 Н? Скільки розв’язків має ця задача? Зробіть у зошиті схематичні рисунки, що відповідають кожному з розв’язків. (Завдання має 4 розв’язки: 2 Н, 8 Н, 12 Н, 18 Н)

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Рефлексія за методом «Закінчи фразу»

•      Сьогодні я дізнався…

•      Сьогодні я навчився…

Бесіда за питаннями

1.  Дайте визначення сили. 

2.  Якою є одиниця сили в СІ? 

3.  Як називається прилад, яким вимірюють силу? Розкажіть про його будову.

4.  Чому сила характеризується не тільки значенням, але й напрямком? 

5.  Як позначають силу на рисунках? 

6.  Що таке рівнодійна сила? Як її знаходять, якщо сили напрямлені в один бік? У протилежні боки? 7. За яких умов дві сили зрівноважують одна одну?

VIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати § 18, Вправа № 18 (1-3, 7)