Урок "Рух тіла в полі сили тяжіння. Вільне падіння."

Тема: Рух тіла в полі сили тяжіння. Вільне падіння.

Мета:

Освітня: З’ясувати фізичну суть вільного падіння тіл, поглибити знання учнів про рівноприскорений рух.

Розвиваюча: Розвивати мислення та просторову уяву учнів.

Виховна: Виховувати творчі здібності.

Тип уроку: Урок засвоєння нових знань.

Прилади та матеріали: трубка Ньютона, презентація, карта знань «Вільне падіння тіл».

План

1. Актуалізація опорних знань.
2. Вивчення нового матеріалу.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання на закріплення вивченого.
5. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

Фізичний диктант

1.           Який рух називається рівноприскореним? (Якщо за будь-які рівні інтервали часу швидкість руху тіла змінюється однаково чи за напрямом, чи за значенням, то такий рух називається рівноприскореним).
2.           Що таке прискорення? (Прискорення – це векторна фізична величина, що дорівнює відношенню зміни швидкості тіла до інтервалу часу, протягом якого така зміна відбулася)
3.           Формула прискорення з початковою швидкістю.
4.           Формула швидкості для рівноприскореного руху
5.           Формула переміщення для рівноприскореного руху
6.      Формула переміщення без початкової швидкості
7.           Формула переміщення з початковою швидкістю без врахування часу

10.       Формула переміщення без початкової швидкості без врахування часу

11.       Формула переміщення з початковою швидкістю, часом і без прискорення

12.       Формула швидкості для рівноприскореного руху без початкової швидкості і часу

2. Вивчення нового матеріалу.

 Великий учений давнини Аристотель на основі власних спостережень побудував теорію, яка доводила наступне: чим важче тіло, тим швидше воно падає. Ця теорія проіснувала 2 тисячі років, адже камінь, справді, падає швидше за аркуш паперу.

 Якщо два тіла — легке й важке — зв’язати й кинути їх з певної висоти, то цю зв’язку можна вважати єдиним тілом. Якщо легке тіло завжди падає повільніше за важке, воно має «пригальмовувати» падіння важкого тіла, тому зв’язка двох тіл має падати повільніше, ніж одне важке тіло.

 Але якщо зв’язку можна вважати одним тілом, ще більш важким, виходить, зв’язка має падати швидше, ніж одне важке тіло.

 Виявивши цю суперечність, Галілей вирішив перевірити на досліді, як же насправді падатимуть тіла різної маси. Галілей поставив дослід з Пізанською вежею: скинув одночасно кулю й гарматне ядро. Хоча маси цих тіл відрізнялися в багато разів, куля й ядро впали одночасно.

Ще один дослід, який демонструє, що всі тіла падають зоднаковим прискоренням, провів Ньютон. Зараз ми з вами його повторимо. В скляну трубку поміщено металеву кульку і пір’їнку. Якщо в трубці є повітря, то ці тіла впадуть неодночасно. Якщо ми відкачаємо з трубки повітря, то побачимо, що пір’їнка і кулька впадуть одночасно. В умовах вільного падіння, тобто лише під дією сили тяжіння, всі тіла, незалежно від їхньої маси  і форми, падають однаково.  

 Вільне падіння - це рівноприскорений рух тіл під дією сили тяжіння без інших сторонніх впливів на них (опір повітря, електромагнітна взаємодія, тощо).

 Вільне падіння є рівноприскореним рухом. Це можна довести за допомогою експерименту. Якщо, наприклад, зробити ряд моментальних знімків кульки (підручник, с. 42, мал. 1.33.), яка падає, через однакові проміжки часу (стробоскопічні фотографії), то за відстанями між послідовними положеннями кульки можна визначити, що рух, дійсно, є рівноприскореним.

 Прискорення вільного падіння - прискорення,яке отримує тіло, рухаючись під впливом сили тяжіння Землі.

 Позначають прискорення літерою g.

 Воно однакове для всіх тіл, залежить від географічної широти, місцезнаходження тіла, його висоти підняття над рівнем моря та інших факторів.

 Прискорення вільного падіння не залежить від маси тіл, але сильно змінюється в залежності від маси самої планети (і навіть від положення на ній, від полюса до екватора).

 Біля поверхні Землі прискорення вільного падіння приблизно дорівнює

9,81 м/с². На еваторі - 9,78  м/с², на полюсах – 9,83 81 м/с².

3. Вчимося розв’язувати задачі

Задача 1. На деякій ділянці шляху швидкість тіла, що вільно падає, збільшилась від 7 м/с до 21 м/с. Знайти час, протягом якого відбулась зміна швидкості, і шлях, пройдений тілом за цей час.

Задача 2.  Тіло кинуто вертикально вгору зі швидкістю 30м/с. Знайти, через який час тіло буде на висоті 25м; максимальну висоту підняття; час піднімання і час падіння; висоту, на якій швидкість тіла зменшиться у два рази.

Розв’язання:

Початок координат розмістимо у точці на Землі, з якої тіло кинуто вгору. Координата у тіла збігається з висотою . Прискорення g направлене вниз.

h=v0t-gt22

Підставивши числові значення і розв’язавши квадратне рівняння, отримаємо:

Дві відповіді говорять про те, що на даній висоті тіло побувало двічі: один раз - при підніманні, а другий - при падінні.

У найвищій точці кінцева швидкість дорівнює нулю.

Час піднімання - це буде інтервал часу, через який миттєва швидкість стане рівною нулю.

Час падіння дорівнює часу піднімання.

Для визначення висоти, на якій швидкість зменшиться вдвічі, використаємо формулу: 

Відповідь: .

Задача 3. З одної й тої ж самої точки падають два тіла. Друге тіло розпочало падати на 3с пізніше першого. Визначити відстань між тілами через 10с після падіння першого тіла і знайти, в скільки разів швидкість першого тіла більше швидкості другого в цей же момент часу.

Розв’язання:

Швидкість першого тіла в кінці 10-ї секунди і швидкість другого тіла в кінці 7-ї с після початку руху відносяться:

Відповідь: S = 250м, n = 1,4 рази.

4.              Запитання на закріплення вивченого.
   1. Що називають вільним падінням?
   2. Чому дорівнює прискорення вільного падіння?
   3. Як напрямлене прискорення тіла, кинутого вертикально вгору, під час піднімання?
   4. Чим відрізняється падіння тіл у повітрі від їх падіння у вакуумі?

5.              Домашнє завдання.