Урок "Сила тяжіння. Вага та невагомість"

Тема. Сила тяжіння. Вага та невагомість.

Мета:

Навчальна. Зрозуміти поняття «сили тяжіння»; дати формули для розрахунку прискорення вільного падіння; ввести поняття «ваги тіла»; показати, чим поняття «вага» відрізняється від поняття «маса тіла»; зрозуміти відмінність ваги та сили тяжіння; показати зв’язок вивченого матеріалу із життям; як впливає стан невагомості на здоров’я людини.

Розвивальна. Розвивати вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач, творчий підхід до вирішення завдань.

Виховна. Формування таких якостей особистості, як працелюбність, уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: комбінований урок.

Хід уроку

1.       Організаційний етап
2.    Перевірка домашнього завдання
3. Вивчення нового матеріалу

Ми знаємо що тіла притягуються  до Землі із силою .

За ІІ – законом Ньютона прискорення з яким рухається тіло . Підставимо силу:

=g – називається прискоренням вільного падіння.

Гравітаційна сила, з якою Земля притягує до себе тіла, надаючи їм прискорення вільного падіння, називається силою тяжіння:

,

де т - маса тіла; g=9,8 м/с² – прискорення вільного падіння, числове значення якого залежить від географічної широти місцевості і висоти над земною поверхнею (рівнем моря).

Сила тяжіння прикладена до тіла (центра мас) і спрямована вертикально вниз, перпендикулярно до горизонтальної поверхні.

Іноді досить часто використовують поняття ваги тіла, тобто сили, з якою тіло діє на опору або розтягує підвіс унаслідок тяжіння до Землі.

Прискорення вільного падіння залежить від висоти над Землею

.

М_з=6∙10²⁴ кг;   R_з=6,4∙10⁶ м;   М_м=7,35∙10²² кг;   R_м=1,74∙10⁶ м;  

Відстань від Землі до Місяця R=3,8∙10⁸ м.

Якщо тіло нерухоме або рухається рівномірно й прямолінійно, то його вага дорівнює силі тяжіння: Р = F_T = mg.

Під час рівноприскореного руху тіла вгору або вниз із прискоренням а вага тіла змінюється на величину та (мал. 2.14).

Розглянемо мал.. 2.14 перший випадок:

1. Нехай вісь ОУ спрямована вгору. Тоді: . Т=Р. за ІІ-зк. Ньютона .

В проекціях на вісь ОУ: (а)_у = -а; (Р)_у = Р; (mg)_y = -mg. Отже: -ma = P – mg. Звідси:

P = mg – ma – зменшення ваги тіла спричинене рухом.

2. В другому випадку маємо: . Т=Р. за ІІ-зк. Ньютона .

В проекціях на вісь ОУ: (а)_у = а; (Р)_у = Р; (mg)_y = -mg. Отже: ma = P – mg. Звідси:

P = mg + ma – збільшення ваги тіла спричинене

рухом називається перевантаженням.

3. Якщо маємо a = g, то одержимо випадок P = m(g – a) = 0 – невагомість.

Отже, під час руху вниз Р = m(g - а), а під час руху вгору Р = m(g + а). У разі вільного падіння (а = g) тіла перебувають у стані невагомості, тобто їхня вага дорівнює нулю (Р = 0).

Міркування про силу тяжіння на Землі такі ж самі й для інших планет, Місяця, Сонця чи інших небесних тіл.

Якщо в другому законі динаміки маса характеризує інертні властивості тіл, то в законі всесвітнього тяжіння - їх гравітаційні властивості.

Маса тіла в різних точках планети завжди однакова, але його вага буде відрізнятись оскільки там буде змінюватись прискорення вільного падіння.

Сила тяжіння прикладена до центра мас тіла і напрямлена вертикально вниз, а вага до опори або підвісу і напрямлена по  нормалі до опори.

4. Закріплення вивченого матеріалу

1. Яка сила тяжіння діє на свинцеву кулю радіусом 20 см?

2. Обчисліть прискорення вільного падіння на висоті, яка дорівнює радіусу Землі.

3. Обчисліть прискорення вільного падіння на поверхні Місяця, якщо відомі маса та радіус Місяця.

4. Наведіть приклади перебування тіла в стані невагомості.
5. Космічна ракета під час старту з поверхні Землі рухається вертикально вгору з прискоренням 20 м/с². Знайдіть вагу космонавта, якщо його маса становить 90 кг.
6. З яким прискоренням треба піднімати вантаж, щоб його вага збільшилася в 3 рази?.

V. Домашнє завдання

Опрацювати § 24, 26.

Виконати № 159.