Урок "Явище інерції"

Тема уроку: Явище інерції.

Мета уроку: сформувати знання учнів про інерцію; розвивати вміння за­стосовувати знання для пояснення конкретних явищ; переконати учнів у широкому виявленні інерції в побуті і техніці, у необхідності врахову­вати це явище на практиці; виховувати ціннісне ставлення до природи і техніки.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Інтерактивна вправа: вставити пропущені букви у на­ступних словах та дати визначення цих понять: мех...ний р...х, рівн...ий, прям...ий, крив...ий, ш...х, шв...сть.

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

•     Спираючись на спостереження явищ руху, грецькі учені 2400 років тому дійшли висновку, що природним положенням тіла є спокій, оскільки всі тіла від природи «ліниві», або інертні (від лат. — бездіяльний, нерухомий). Чи може рухатись тіло, якщо на нього не діятимуть інші тіла? Якщо може, то яким буде цей рух?

Проблемні питання

1. Автомобіль мчить дорогою, у небі літає птах, куля для боулінгу котиться по доріжці.

2. Завдяки чому триває кожен із цих рухів?

3. Чи існує якась причина виникнення цих рухів?

4. Чи потрібно взагалі щось, щоб підтримувати рух?

5. Чому швидкість руху одних тіл змінюється, а інших — залишається незмінною?

Спробуємо відповісти на ці запитання.

IV.ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Взаємодія тіл.

— Ми знаємо, що механічний рух — це зміна положення тіла відносно інших тіл. Механічні рухи супроводжують нас усюди. Питання, чому тіла рухаються, віддавна цікавило мислителів. Ви­никнення рухів тіл можливе лише в результаті дії на нього іншого тіла, а припинення дії призводить до зупинки тіла. Тоді, коли спо­стерігали рух, але не розуміли його причин (рух Сонця, Місяця, зір та інших небесних тіл), давали таке пояснення: ці предмети рухають боги. Така механіка на той час була до вподоби церкві.

Розглянемо малюнки на рис. 14.1

• Які приклади взаємодії тіл наведено на рисунках?
• Наведіть власні приклади взаємодії?
• Чи можна навести приклади, коли з двох тіл тільки одне тіло діє на інше?

Висновок: дія завжди є взаємодією – якщо одне тіло діє на інше, то й інше тіло діє на нього.

 Розглянемо малюнки на рис. 14.3, 14.4

• Із якими тілами взаємодіє м’яч, люстра?
• Чи м’яч, люстра перебуває у стані спокою?

Висновок: тіло перебуває в стані спокою, якщо дії на  нього інших тіл скомпенсовані.

 Два великі вчені, давньогрецький учений Аристотель та італієць Галілео Галілей, на питання: «Що необхідно для того, щоб швидкість тіла була незмінною?» — дали абсолютно різні відповіді. Аристотель: «Тіло потрібно штовхати». Галілей: «Тілу не потрібно заважати».

Спробуємо розв’язати цю суперечку, яка тривала століттями.

Давньогрецький учений Аристотель: щоб тіло рухалося, його необхідно весь час «рухати», причому чим більшою є швидкість тіла, тим більше зусиль потрібно для цього докладати. Отже, пер­ший висновок Аристотеля був таким: спокій — це природний стан тіла. А порушити свій природний стан спокою тіло може тільки тоді, коли на нього діють інші тіла.

Аристотель зробив також і другий висновок: навіть для того, щоб тіло рухалося рівною горизонтальною поверхнею, його треба штовхати або тягти. Лише через 2000 років народився геніальний учений, фізик і математик Галілео Галілей, який засумнівався у правильності другого висновку Аристотеля. Він виправив по­милки давньогрецьких учених, спираючись на експерименти з не­складними механічними системами. У дослідах зі скочуванням свинцевої кульки з похилої площини він помітив, що відстань руху кульки по піску (по горизонтальній поверхні) менша від від­станей, які пройшла кулька по гладкій дошці і мармуру.

Галілей дійшов геніального висновку: за повної відсутності тертя або опору швидкість тіла стає постійною, і для підтримання руху не потрібно прикладати жодних зусиль.

Експеримент, що проводиться у вигляді міркувань, у фізиці називають уявним експе­риментом. Уявні експерименти дають змогу обґрунтовувати здогадки, що підтверджу­ються або спростовуються подальшими реальними експериментами.

Здійснимо уявний експеримент.

Уявимо хлопчика, який мчить довже­лезною горизонтальною ковзанкою (рис.14.7). Якщо його ніхто не штовхає і не тягне, то, як підказує наш досвід, урешті-решт він має зупинитись. Але інтервал часу від початку руху хлопчика до його зупинки буде різним — за­лежно від зовнішніх умов. Якщо, наприклад, на льоду є намерзлий сніг, то учень проїде лише 2-3 м; якщо лід гладенький, не є межею і 20 м; а якщо хлопець стане на ковзани, він може «пролетіти» й сотню метрів.

Розмірковуємо далі. Уявимо, що «гальмування» немає зовсім, а хлоп­чик, як і раніше, не зазнає жодної дії ззовні. У цьому випадку уявний хлоп­чик ковзатиме з незмінною швидкістю уявною ковзанкою як завгодно довго. При цьому дія Землі та дія ковзанки, яка не дає хлопчикові «провалитися», зрівноважують (компенсують) одна одну.

Умова руху тіла з незмінною швидкістю відома в механіці як закон інерції:

Тіло рухається рівномірно прямолінійно або перебуває в стані спокою лише тоді, коли на нього не діють інші тіла або дії інших тіл скомпенсовані.

2. Знайомимося з інерцією

Фізичне явище зберігання тілом стану спокою або рівномірного пря­молінійного руху називають інерцією (від латин, іпегііа — нерухомість, бездіяльність).

Інерція — це явище зберігання швидкості руху тіла за відсутності або скомпенсованості дії на нього інших тіл.

У фізиці рух тіла за ідеальних умов (коли на тіло зовсім не діють інші тіла) називають рухом за інерцією.

Однак у реальності неможливо створити умови, за яких дія інших тіл відсутня. Тому в повсякденні рухом за інерцією вважають випадки, коли дія на тіло інших тіл доволі слабка і до помітної зміни швидкості свого руху тіло проходить значний шлях. Наприклад, ми називаємо рухом за інерцією ковзання шайби по льоду після удару ключкою (рис. 14.8), але не називаємо так ледь помітне просування цієї шайби в купі піску, куди вона влучила.

Спостерігаємо результат дії одного тіла на інше. А як буде рухатися тіло, на яке діють інші тіла, і ця дія не є скомпенсованою? Наприклад, як рухатиметься більярдна куля, на яку налітає інша куля, і її удар нічим не компенсується? Як буде рухатися тягарець, що висить на нитці, якщо нит­ку перерізати і дія Землі не буде зрівнова­жена дією нитки? Що буде, якщо, стоячи на ковзанах, ви відштовхнетеся від свого друга, який теж стоїть на ковзанах, і ваша дія не скомпенсується опором руху з боку льоду, бо лід гладенький?

У цих та багатьох інших випадках тіла змінюють швидкість свого руху: більярдні кулі полетять у різні боки з різною швид­кістю (рис.14.9); тягарець почне падати з дедалі більшою швидкістю; ви почнете рухатися на ковзанах в один бік, а ваш друг — в інший.

Отже, можна зробити висновок: якщо дії на тіло інших тіл не скомпенсовані, то тіло змінює швидкість свого руху за значенням чи напрямком або одночасно за значенням і напрямком.

3. Інерція в побуті і техніці

З проявом інерції тіл нам доводиться мати справу в повсяк­денному житті. Людина, яка біжить, не може одразу зупинитися, вона пробігає за інерцією певну відстань, поступово зменшуючи швидкість. Коли автобус або вагон рушає від зупинки, то ноги па­сажира також починають рухатись, бо між ними і підлогою є тер­тя. А тіло пасажира за інерцією залишається в спокої. Тому він нахиляється в бік, протилежний рухові. Навпаки, у разі різкої зу­пинки пасажир, продовжуючи рухатись, нахиляється вперед.

Так само зберігав би швидкість свого руху й автомобіль після вимкнення двигуна. Але на нього діє сила тертя, тому швидкість його зменшується, і він поступово зупиняється.

 Шлях, що його проходить автомобіль після вимкнення двигуна до пов­ної зупинки, називають гальмівним шляхом.

Навіть якщо загальмувати колеса автомобіля, припинивши їх обертання, то все-таки деякий час він рухатиметься, ковзаючи колесами по до­розі. Переходити дорогу перед рухомим транспортом дуже небезпеч­но, бо жодну машину не можна вмить зупинити

Запитання

1. Наведіть приклади взаємодії тіл.

2. За яких умов тіло перебуває в стані спокою?  рухається рівномірно прямолінійно?

3. Як рухається тіло, якщо на нього не діють інші тіла?

4. Що таке інерція?

5. За яких умов тіло рухається за інерцією?

б. Що від­бувається з тілом, коли дії на нього інших тіл не скомпенсовані?

7. Що таке гальмівний шлях автомобіля?

V. ВИКОНАННЯ ВПРАВ

Вправа 14 с.104

1. Ви сидите на стільці — і ви, і стілець перебуваєте в стані спокою відносно Землі. Які тіла діють на стілець? на вас? Що ви можете сказати про ці дії?

2. Повітряна бульбашка спливає в озері з незмінною швидкістю. Дії яких тіл на бульбашку є скомпенсованими?

3. За яких умов ковзаняр під час змагань рухається рівномірно прямолінійно? збільшує або зменшує швидкість руху?

4. Чи можна рух більярдної кульки після удару вважати рухом за інерцією? Поясніть свою думку.

5. Подайте в кілограмах і запишіть у стандартному вигляді такі маси тіл: 5,3 т; 0,25 т; 4700 г; 150 г; 1230 мг; 50 мг.

VI. ПІДСУМКИ УРОКУ

Рефлексія

1) я вважаю, що...;

2) ... тому, що...;

3) ... наприклад...;

4) отже, таким чином...

VIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати §14 підручника, виконати вправу 14 (3-5)