Урок : "Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість." 7 клас

Конспект уроку: Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість                              7 клас

Мета уроку:

•          Сформувати поняття про силу тяжіння та вагу тіла;
•          З'ясувати різницю між масою та вагою;
•          Вивчити стан невагомості;
•          Навчитися розв'язувати розрахункові задачі.

1. Актуалізація:

Чому все падає?

Ми звикли, що підкинутий м'яч повертається на землю, а листя падає з дерев донизу. Це відбувається завдяки гравітаційній взаємодії.

Сила тяжіння (F_т) — це сила, з якою Земля (або інше космічне тіло) притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.

Формула сили тяжіння: F_т = mg

m  — маса тіла (кг);

g — прискорення вільного падіння. На Землі 

 (для розрахунків у 7 класі часто використовуємо 10 Н/кг).

Напрямок: Сила тяжіння завжди спрямована вертикально вниз, до центра Землі.

2. Вага тіла: Не плутати з масою!

У побуті ми часто кажемо «моя вага 60 кг», але з точки зору фізики — це помилка. 60 кг — це маса.

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

Важливо: Сила тяжіння прикладена до тіла, а вага — до опори або підвісу.

3. Невагомість

Якщо тіло падає вільно і не має опори, воно перебуває у стані невагомості.

Невагомість — це стан, за якого вага тіла дорівнює нулю (P = 0).

Приклад: Космонавти на МКС, момент стрибка з вишки у воду, стан «провалу» в ліфті, що починає швидко рухатися вниз.

4. Демонстраційні досліди (STEM-хвилинка)

Дослід 1: "Втеча води"

Обладнання: Пластикова пляшка з отвором біля дна, вода.

Процес: Відкриваємо отвір — вода витікає під дією сили тяжіння. Відпускаємо пляшку в падіння.

Результат: Під час падіння вода перестає витікати, бо вона і пляшка перебувають у стані невагомості.

Дослід 2: "Терези та інерція"

Обладнання: Пружинний динамометр, важок.

Процес: Різко підніміть динамометр вгору, а потім різко опустіть.

Результат: При русі вгору показники збільшуються (перевантаження), при русі вниз — зменшуються (часткова невагомість).

5. Розв'язування задач

Задача 1 (Усна)

Яка сила тяжіння діє на кота масою 5 кг?

Задача 2 (Розрахункова)

Обчисліть вагу сталевого кубика, об'єм якого становить 

Варіант 1. Гра: «Фізичний детектив: Маса, Вага чи Сила тяжіння?»

Налаштування в LearningApps:

Тип вправи: «Класифікація» (Group Assignment).

Групи (Категорії):

Група 1: Сила тяжіння ()

Група 2: Вага тіла ()

Група 3: Маса тіла ()

Картки для сортування (що потрібно розподілити):

•                               До Групи 1 (Сила тяжіння):
  •                                                       Прикладена до самого тіла (центра мас).
  •                                                       Напрямлена завжди вертикально вниз до центра планети.
  •                                                       Виникає через гравітаційну взаємодію з Землею.
  •                                                       Формула: mg
•                               До Групи 2 (Вага тіла):
  •                                                       Прикладена до опори або підвісу.
  •                                                       Зникає під час вільного падіння (невагомість).
  •                                                       Вимірюється в Ньютонах (Н).
  •                                                       Змінюється, якщо ліфт починає різко рухатися вгору.
•                               До Групи 3 (Маса тіла):
  •                                                       Є мірою інертності тіла.
  •                                                       Вимірюється в кілограмах (кг).
  •                                                       Не змінюється при перельоті з Землі на Місяць.
  •                                                       Вимірюється за допомогою терезів.

Варіант 2: Гра «Знайди пару» (Формули та Одиниці)

Користувач має з’єднати термін та його опис.

1.                           Невагомість  - Стан, при якому P=0
2.                           Динамометр  Прилад для вимірювання ваги та сили.
3.                           9,8 Н/кг - Значення прискорення вільного падіння на Землі.
4.                           Перевантаження -  Стан, коли вага тіла стає більшою за силу тяжіння (наприклад, під час зльоту ракети).

Бонус: Запитання для швидкої гри «Вірю — Не вірю» (Kahoot або Plickers)

Чи вірите ви, що на Місяці ваша маса стане меншою? (Ні, маса незмінна).

Чи вірите ви, що вага тіла в ліфті, який обірвався, дорівнює нулю? (Так, це стан невагомості).

Чи вірите ви, що сила тяжіння діє на Міжнародну космічну станцію? (Так, інакше вона б полетіла у відкритий космос).

Чи вірите ви, що 1 кг вати притягується до Землі сильніше, ніж 1 кг заліза? (Ні, сили однакові).

Неймовірних фактів про життя в стані невагомості:

 Зріст «у небо»: У космосі хребет людини розпрямляється, бо на нього не тисне сила тяжіння. За час польоту астронавти стають вищими на 3–5 сантиметрів. Але після повернення на Землю зріст стає колишнім.

 Сльози, що не падають: Якщо астронавт захоче поплакати, сльоза не покотиться по щоці. Вона накопичується навколо ока у вигляді липкої водяної кульки, яка може «заліпити» обличчя і навіть заважати дихати.

  Космічний «нежить»: У невагомості кров і лімфа перерозподіляються — вони піднімаються до голови. Через це обличчя астронавтів стають набряклими (круглими), а ніс постійно закладеним, наче при застуді.

 Вогняна куля: На Землі полум'я свічки витягується вгору (гаряче повітря легше за холодне і піднімається). У невагомості немає конвекції, тому вогонь горить у формі ідеальної блакитної кулі.

 Смак зникає: Через набряк слизової носа (див. факт №3) астронавти майже не відчувають смаку їжі. Тому на МКС дуже популярні гострі соуси, гірчиця та перець чилі — це єдиний спосіб відчути хоч якийсь смак.

 Тест: Сила тяжіння. Вага. Невагомість

1. Сила, з якою Земля притягує до себе тіла, називається:
А) Маса
Б) Сила тяжіння
В) Вага

2. Вага тіла — це сила, яка прикладена до:
А) Центру самого тіла
Б) Землі
В) Опори або підвісу

3. У яких одиницях вимірюється вага тіла у системі СІ?
А) Кілограми (кг)
Б) Ньютони (Н)
В) Метри (м)

4. Стан, при якому вага тіла дорівнює нулю, називається:
А) Перевантаження
Б) Невагомість
В) Гравітація

5. Яка сила тяжіння діє на рюкзак масою 4 кг? :
А) 4 Н
Б) 40 Н
В) 0,4 Н

6. Космонавт на МКС перебуває у стані невагомості. Чи діє на нього сила тяжіння Землі?
А) Так, діє
Б) Ні, не діє
В) Діє тільки тоді, коли він спить

Д/З: ОК; розв’язати задачі різних рівней:

Рівень 1: Початковий (Тренуємо формулу)

1. Маса кавуна. Яка сила тяжіння діє на кавун масою 7 кг?
2. Вага підручника. Визначте вагу підручника з фізики, якщо його маса становить 450 г . (Підказка: не забудьте перевести грами в кілограми!).

Рівень 2: Середній (Логіка та порівняння)

3.  Вага та невагомість. Людина масою  70 кгстоїть у нерухомому ліфті. Чому дорівнює її вага? Якою стане її вага в момент обриву троса ліфта?
4. Місячна гравітація. Сила тяжіння на Місяці у 6 разів менша, ніж на Землі

 (g_міс =1,6 Н/кг). Скільки важитиме астронавт масою 80 кг на поверхні Місяця?

5. Порівняння. На яке з двох тіл діє більша сила тяжіння: на алюмінієвий куб об’ємом 100 см³  чи на мідну кульку такою ж масою?

 Рівень 3: Достатній (Комбіновані задачі)

6. Об'єм та вага. Яку вагу має скляний акваріумний камінь об'ємом 0,002 м³. Густина скла — 2500 кг/м³
7. Динамометр. Хлопчик зачепив за гачок динамометра відро з водою. Динамометр показав 120 Н. Яка маса води у відрі, якщо саме порожнє відро важить 2 кг.
8. Графічна задача. Накресліть у зошиті в обраному масштабі силу тяжіння та вагу кулі, що лежить на столі, якщо її маса 2 кг.

 (Пам'ятайте про різні точки прикладання сил!).