Урок "Явище інерції. Інертність тіла. Маса тіла"

Конспект інтегрованого уроку фізики, інформатики, природознавства, фізкультури

Тема. Явище інерції. Інертність тіла. Маса тіла

Мета уроку:

Навчальна. розповісти учням про явище інерції; дати учням поняття інертності тіл; показати значення інерції у житті людей, позитивні та негативні її прояви; навчити наводити приклади, які свідчать про те, що для зміни швидкості руху тіла потрібен час та наводити приклади  взаємодії тіл; навчити розрізняти та пояснювати за яких умов тіло рухається рівномірно або перебуває в стані спокою;

Розвивальна. Розвивати вміння застосовувати знання для пояснення конкретних явищ, формувати навички застосування набутих знань під час пояснення фізичних явищ та розв’язуванні задач; розвивати логічне та навички критичного мислення, пам'ять та увагу; 

Виховна. Виховувати інтерес до предмета, виховувати цікавість до дослідницької діяльності, уміння приймати свої рішення обґрунтовано.

Ключові компетентності, що формуються на уроці: основні компетентності у природничих науках і технологіях (розуміти й пояснювати фізичний зміст процесів і явищ природи); математична (використовувати логічне мислення для пояснення суті фізичних явищ і процесів); спілкування державною мовою (грамотно користуватися сучасною науковою мовою).

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: похилий жолоб, кулька, пісок, тканина, іграшковий автомобіль з вантажем, два маленькі іграшкові автомобілі, один більший іграшковий автомобіль, терези, набір важків, дерев’яний брусок, алюмінієвий циліндр, склянки, ложки, вода, портрети Галілео Галілея, Аристотеля, Ньютона, навчальна презентація, комп’ютер.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Вітання з класом, налаштування учнів на робочу атмосферу.

Добрий день, діти. Уявіть, що сьогодні ми з вами станемо на 45 хвилин науковцями, яким потрібно дослідити явище інерції.

Вправа «Успіх». Заповнити промінчики сонця діями, що приносять успіх у всіх справах.

II. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ

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

•     Завдяки чому триває кожен із цих рухів?
•     Чи існує якась причина виникнення цих рухів?
•     Чи потрібно взагалі щось, щоб підтримувати рух?
•     Чому швидкість руху одних тіл змінюється, а інших – залишається незмінною?
•     Чому коса при швидкому русі перерізає стебла рослин, а при повільному не може цього зробити?
•     Чому під час прополювання бур’яни слід витягати з ґрунту повільно, уникаючи ривків?

Спробуємо відповісти на ці запитання.

IV. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ І МЕТИ УРОКУ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Вчитель фізики.

Тема нашого дослідження – «Явище інерції. Інертність тіла. Маса тіла». Під час проведення експериментів ви підтвердите існування явища інерції; покажете значення інерції у житті людей, позитивні та негативні її прояви;  розкриєте поняття інертності тіл; навчитеся наводити приклади, які свідчать про те, що для зміни швидкості руху тіла потрібен час та наводити приклади  взаємодії тіл; навчитесь розрізняти та пояснювати за яких умов тіло рухається рівномірно або перебуває в стані спокою; самостійно виконуватимете досліди і, маю надію, цікаво проведете свій час.

Сьогодні на уроці у нас присутні вчителі з інших предметів.

(Проводиться дискусія вчителів та учнів щодо позитивного і негативного значення інерції в житті)

Вчитель природознавства.

Хочу наголосити, що з вини  інерції трапляється багато транспортних катастроф: розбиваються автомобілі, стаються аварії на автошляхах та залізницях, вдаряються об причал кораблі. Є і безліч інших вчинків.

Вчитель фізкультури

Я дуже люблю спорт і часто по телебаченню переглядаю спортивні передачі. Нещодавно вели трансляцію з велогонки. Я бачив, як велосипедист наткнувся на камінь, що з якоїсь причини опинився на трасі. Спортсмен перелетів через руль велосипеда. Велосипед, вилетівши з рук велосипедиста, впав на трасу. Інші гонщики, не зумівши вчасно загальмувати через інерцію з ним теж попадали. Змагання для них пропало.

Учень 1. (звертаючись до вчителя фізкультури)

Але ж інерція і спортсменам допомагає. Наприклад, коли спортсмен штовхає ядро на дуже малій ділянці шляху. А далі ядро летить за інерцією.

Вчитель фізкультури

Дійсно, це інерція допомагає встановлювати світові рекорди при стрибках у висоту і довжину, при метанні молота і списа.

Учень 2.

Мене мама попросила накрити обідній стіл. Я несла тарілку із супом. З розгону поставила тарілку на стіл, а суп розлився на скатертину. Мама лаяла мене, але ж винна не я, а, як я зрозуміла, інерція.

Учень 3.

Моя бабуся лежить у лікарні з переломом ноги. Вона йшла дорогою і посковзнулась. Ноги бабусі поїхали вперед, а сама вона через інерцію упала й зламала ногу.

Учень 4.

Завдяки інерції велосипедисти не весь час крутять педалі. Набравши швидкість, велосипедист припиняє крутити педалі – відпочиває. А велосипед продовжує їхати за інерцією.

А мій батько столяр. Йому часто доводиться підгострювати лезо заліза. Щоб витягнути залізо з рубанка, він бере рубанок, повернувши підошвою вгору і злегка притримуючи залізко й клинчик рукою, вдаряє по торцю рубанка киянкою. Залізко легко витягується. Допомагає дядькові інерція.

Вчитель фізики.

Думаю, ми навели достатньо фактів, які засвідчують як про корисність, так і про шкоду інерції.

І хочу відмітити, що переваг в інерції більше, ніж недоліків. Усі недоліки спричинені недостатнім знанням законів фізики. Це підтверджується тим, що інерція використовується як у побуті, так і в техніці. Завдяки інерції досвідчений водій економить бензин. Правда, якщо шофер необережний, а пішохід легковажний, та ще й до того ігнорує елементарні правила дорожнього руху, то, раптово з’явившись перед автомобілем, спричиняє аварійну ситуацію. Відомо, що автомобіль після гальмування за інерцією проїжджає ще чимало метрів (особливо під час ожеледиці). Можна навести безліч прикладів, які свідчать про корисність інерції. Більше того, я вважаю, що ми мусимо дякувати інерції, бо коли б не вона – всі планети зійшлися б зі своїх орбіт. Місяць упав би на землю, а Земля у свою чергу впала б на Сонце. І так сталося б з іншими планетами.

Вчитель фізики. Отже, продовжимо далі, і з’ясуємо фізичний зміст інерції.

У повсякденному житті ми постійно маємо справу з різними видами дії одних тіл на інші. Щоб відчинити двері, ми діємо на них рукою; завдяки дії ноги м’яч летить у ворота; сідаючи на стілець, ми діємо на нього. Водночас, відчиняючи двері, ми відчуваємо їхню дію на руку; дія м’яча на ногу особливо відчутна, якщо ми граємо у футбол босоніж; дія стільця не дозволяє нам упасти на підлогу. Тобто дія завжди є взаємодією: якщо одне тіло діє на друге, то й друге тіло діє на перше.

Учні.

Ми вже знаємо, що в результаті взаємодії тіл їх швидкості змінюються. Нам було поставлене завдання з’ясувати, чи зберігають вони набуті швидкості? Чому в одних випадках тіла рухаються прямолінійно зі сталою швидкістю, в інших – ні? Щоб відповісти на ці питання, звернемося до досліду.

Виконання досліду учнями з поясненням (відео)

Демонстрація: по похилому жолобу кулька скочується і продовжує свій горизонтальний рух по чистому столу, доки не зупиниться. Скочуватимемо кульку по жолобу, але стіл накриємо тканиною. Знову скочуватимемо кульку по жолобу, але стіл покриваємо піском.

Виміряємо шлях кульки у трьох випадках та пояснимо результати вимірювань. (Причиною зупинки кульки є тертя: чим воно менше, тим більший шлях проходить кулька)

Завдання учням: уявіть, що тертя зникло. Як рухатиметься кулька? (прямолінійно і рівномірно, доки на неї не подіють інші тіла та не змінять її швидкості)

Вчитель фізики

На Землі неможливо створити умови, за яких тіло не взаємодіяло б з іншими тілами. 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».

Учень1. Я, Аристотель, один з видатних мислителів стародавності, стверджую і наполягаю, що, після припинення дії на тіло інших тіл, це тіло не повинно рухатись!

 Учень2. Я, Галілео Галілей, видатний фізик середніх віків, вітаю кожного, хто намагається зрозуміти таємницю Природи, достойний похвали. Нехай же наука надасть вам мужності вистояти перед будь-якими катуваннями жорстокої інквізиції! Успіху вам, друзі і колеги!

Учень3. Я, сер Ісак Ньютон, англійський фізик і математик, радий, що закони природи не залишили ваші голови байдужими. Сперечайтесь. У суперечці народжується істина, і якщо ви її відшукаєте, то перший закон механіки – закон інерції, відчинить вам двері у чудовий світ науки.

Завдання класу: Розв’яжіть цю наукову суперечку, яка тривала століттями.

Узагальнюючи результати дослідів, які проводив Галілео Галілей, був сформульований висновок, який дістав назву закону інерції: будь-яке тіло зберігає свій початковий стан відносного спокою або прямолінійного рівномірного руху доти, поки дія інших тіл не виведе його з цього стану.

Кажуть, що при таких умовах тіло рухається за інерцією.

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

Вчитель природознавства.

До Галілея у науці панували помилкові уявлення грецького вченого Аристотеля, який вважав, що тіла можуть зберігати тільки стан спокою, а рух, у тому числі й рівномірний, можливий лише під дією сил: санчата слід тягти, автомобіль рухається від дії двигуна. Але і на санчата, і на автомобіль діє сила тертя та інші сили. Інакше кажучи: тіла можуть рухатись рівномірно і прямолінійно навіть тоді, коли дія на них інших тіл зрівноважена.

Вчитель фізики.

Спостереження за взаємодією тіл свідчать, що вони при цьому поводять себе по-різному: одні тіла набувають більшої швидкості, інші – меншої. Очевидно, що здатність розвивати та зберігати те чи інше значення швидкості у різних тілах різна і визначається їх інертними властивостями. Чим характеризуються ці властивості і що вони визначають?

Демонстрація: іграшковий автомобіль з вантажем швидко рухається і зіштовхується з перешкодою.

Завдання учням: поясніть результат досліду (після того як автомобіль зупинився, вантаж продовжував рухатись деякий час).

Жодне тіло не може змінити швидкість свого руху миттєво. Кажуть, що всі тіла «чинять опір» зміні швидкості свого руху. У фізиці таку властивість тіл називають інертністю.

Завдання учням: знайти в підручнику (стр. 105) формулювання поняття інертності тіл (робота з підручником)

Завдання учням: наведіть приклади інертності тіл, спираючись на свій досвід.

А зараз проведемо з вами гру у вигляді експерименту.

Гра «Хто швидше»: необхідно із склянки з водою за допомогою ложки перенести воду у пусту склянку.

Завдання учням: поясніть, чому воду потрібно переносити повільно і обережно.

Всі тіла інертні, але інертність різних тіл різна. Із двох тіл, що взаємодіють, інертність більша у того тіла, яке в результаті взаємодії повільніше змінює швидкість (або, як кажуть, отримує менше прискорення). Поступово збільшує швидкість потяг, автомобіль. Поступову зміну швидкості можна спостерігати і під час їхньої зупинки.

Для характеристики інертності тіл використовують уже відому вам величину –  масу, яку позначають літерою т. Одиниця маси в СІ – кілограм.

Маса тіла — це фізична величина, яка є мірою інертності та мірою гравітаційних властивостей тіла.

За одиницю маси в Міжнародній системі одиниць (СІ) узято кілограм:

[m]= кг.

Де 1 кг маса еталона (зразка), яким служить зроблений зі спеціального сплаву циліндр, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг у Франції. Приблизно можна вважати, що 1 кг дорівнює масі 1 л прісної води.

Крім кілограма використовують також кратні та частинні одиниці маси, наприклад:

1 т = 1000 кг = 1·10³ кг

1 г = 0,001 кг = 1·10^-3 кг

1 мг = 0,000 001 кг = 1·10^-6 кг

Для визначення маси тіла використовують терези та ваги.

Масу тіл можна виміряти, ґрунтуючись на їх інертній властивості.

Демонстрація: 1) два однакові іграшкові автомобілі зіштовхнути; 2) два різні за розміром іграшкові автомобілі зіштовхнути.

Завдання учням: поясніть результати досліду.

З даного досліду можна зробити такий висновок: маси двох тіл обернено пропорційні модулям швидкостей, яких вони набувають під час взаємодії:

Вчитель природознавства.

Давайте дамо відповіді на деякі питання, що були поставлені на початку уроку, пов’язані з повсякденним життям

1.               Чому коса при швидкому русі перерізає стебла рослин, а при повільному не може цього зробити? (Трава має масу, а отже, й інерцію. При повільному русі коси трава встигає змінити швидкість і пригинається.)
2.               Чому під час прополювання бур’яни слід витягати з ґрунту повільно, уникаючи ривків? (Повільно витягуючи бур’ян, виполюємо його з корінням. Якщо ж тягнути ривком, то коріння, внаслідок інерції, не встигає прийти в рух і, обриваючись, залишається в ґрунті.)

V. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Розв’язування задач

1.               З гармати масою 3 т вистрілили в горизонтальному напрямку ядром масою 20 кг. При цьому ядро набуло швидкості 300 м/с. Якої швидкості набула гармата при віддачі?

2.               Хлопчик масою 40 кг стрибнув із нерухомого човна на берег. Швидкість хлопчика 3 м/с. Якою є маса човна, якщо він набрав швидкість, що дорівнює 2 м/с.

3.               З нерухомого плота масою 30 кг на берег стрибає хлопчик масою 45 кг. Пліт набуває швидкості 2 м/с. Яка швидкість хлопчика?

4.                Два візки після взаємодії набули швидкості 4 см/с і 60 см/с. Маса якого візка більша і у скільки разів? (Відповідь: першого у 15 разів.)

Бесіда за питаннями

1. Наведіть приклади взаємодії тіл.

2. Що таке інерція?

3. Дайте визначення інертності.

4. Маса: означення, позначення, одиниці вимірювання, прилад для вимірювання.

5. Як пов’язані відношення мас двох тіл, що взаємодіють з відношенням змін швидкостей їх рухів?

Виконання авторської інтерактивної вправи «Інерція» на платформі learningapps за посиланням.

VІ. РЕФЛЕКСІЯ

Рефлексія за методом «Закінчи фразу»

Я на уроці дізнався…..

Найбільше запам’яталося ….

Найцікавішим для мене було…..

VІІ. Підсумки уроку

Гра «Ланцюгова реакція»

Учень задає питання зі сторінок підручника § 14-15 до конкретного однокласника. Той повинен відповісти і поставити питання вже до іншого учня.

Інерція і… класична література.

Жаба, дриґаючи усіма чотирма лапками, швидко падала на землю; але оскільки качки летіли дуже швидко, то вона впала не прямо на те місце, над яким закричала і де була тверда дорога, а набагато далі...

(В. М. Гаршин. Жаба-мандрівниця)

VIІІ. Домашнє завдання

Вивчити § 14-15, вправа 14 (3-5), вправа 15 (4,5).  «Фізика» підручник для 7 класу загальноосвітніх навчальних закладів. Бар’яхтар В.Г., Довгий С.О., Божинова Ф.Я., Горобець Ю.І., Ненашев І.Ю., Кірюхіна О.О.; за редакцією Бар’яхтара В.Г., Довгого С.О. Ранок

Додаткове завдання. Написати програму на мові програмування, яка демонструватиме явище інерції, а саме скочування кульки по похилому жолобу, на різні поверхні (гладка поверхня, тканина, шорстка поверхня).

Використані інтернет-джерела:

Література:

1.          Бар’яхтар В. Г., Довгий С.О., Божинова Ф.Я.: Фізика : підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закладів / [В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова та ін.]; за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого. — Xарків. : Вид-во «Ранок», 2015. - 268 с. : іл., фот.
2.          Євлахова О.М., Бондаренко М.В.: Фізика. 7 клас / О. М. Євлахова, М. В. Бондаренко. — X Вид. група «Основа», 2015. — 144 с. : іл., схеми, табл. (Серія «Мій конспект»).
3.          Іванова Ж. В. Фізика. 8 клас: Розробки уроків. – Xарків: Веста, 2008. 256 с.— (Майстер-клас).
4.          Ломачинська Ю.П.: Уроки фізики у 7 класі. Нова програма. Частина 2 / упоряд. Ю. П. Ломачинська. — Xарків. : Вид. група «Основа», 2015. — 125, [3] с. — (Серія «Б-ка журн. “Фізика в школах України”»; Вип. 5 (137))

Інтернет-ресурси:

1.               https://studfiles.net/preview/6063021/page:6/
2.               http://eprints.zu.edu.ua
3.               https://abetkaland.in.ua/urok-yavyshhe-inertsiyi-inertnist-masa-tila/
4.               https://www.schoollife.org.ua/1187-2017/