Тема уроку: Взаємодія тіл. Інерція. Маса як міра інертності тіл.
Мета уроку: сформувати знання учнів про явище інерції, поняття про взаємодію
тіл, поняття інертності і поняття маси, сформувати вміння практично застосовувати їх при розв'язуванні
задач, розвивати уяву та творчі здібності учнів.
розвивати вміння самостійно отримувати знання; розвивати логічне
мислення.
Базові фізичні
поняття: інерція,
швидкість, маса, кілограм, інертність, ,
Демонстрації: Взаємодія
різних тіл. Взаємодія двох візків. Явище інерції.
Обладнання: похила площина,
два візки, пісок, сталева пластина, нитки, сірники, тягарець, динамометри,
тягарці.
Тип уроку: засвоєння нових
знань.
Хід уроку :
I. Організаційний момент
Привітання, перевірка присутніх, аналіз контрольної роботи
II. Актуалізація опорних знань
Інтерактивна вправа
«Коректор».
Вставте пропущені літери
в термінах і сформулюйте їхні визначення:
Мех...ий р..х, шв...сть,
ч...с, тр...ія, ш...х, пр.. .ий р.. .х, год.. .ик.
Пригадай:
1)
Що називається
фізичним тілом?
2)
Що називається
механічним рухом?
3)
Що враховують коли кажуть: “Тіло рухається, знаходиться у стані спокою”?
4)
Що потрібно
зробити, щоб нерухоме тіло почало рухатись?
III. Мотивація навчальної діяльності
Є на світі люди діяльні,
рухливі. Вони не можуть і хвилини всидіти на місці. У механіці такі тіла також
зустрічаються. Не встигли на тіло дмухнути, а його на місці вже немає. Де
поділося? Рушило, змінило свою швидкість. А ще у механіці відомі такі тіла, які
з місця легко не зрушиш. Штовхаєш, штовхаєш — і все дарма. Зате коли таке тіло
розігнати, то все — тікай з дороги! Зупинити його так само важко, як і
розігнати. Думав-гадав вчений Галілей, як усе це коротко назвати. І
назвав властивість тіла не відволікатися на дрібниці «бездіяльністю». А
оскільки він української не знав, використав слово з латини. «Бездіяльність»
там читається як «інерція». Отож, ознайомимося з поняттям «інерція».
IV. Вивчення нового матеріалу
Інерція.
Як
ми вже з вами пригадали, механічний рух – це зміна положення тіла відносно інших
тіл. Механічні
рухи супроводжують нас усюди, і відсутність руху навколо себе людина сприймає
як катастрофу. Запитання, чому тіла рухаються, віддавна хвилювало мислителів і
викликало не менше суперечок, ніж теорія будови навколишнього світу. Перша
теорія руху тіл була створена давньогрецьким мислителем Аристотелем.
Він помітив, що тіла
нерухомі доти, доки на них не діють інші тіла. Це спостереження підтверджували
тоді і підтверджують зараз численні досліди: м'яч, що лежить на землі, починає
рухатися тоді, коли на нього налетить інший м'яч або коли по ньому вдарять
ногою. Але якщо на м'яч не діють інші тіла, то він сам не змінить своєї
швидкості, не почне рухатися.
Зменшення швидкості руху
та зупинка тіла також не відбуваються самі собою, а спричиняються дією інших
тіл. М'яч, що котиться, зупиняється внаслідок тертя об землю.
Напрям швидкості також
змінюється під дією якого-небудь тіла. Кинутий м'яч змінює напрям руху від
удару об стінку або руку.
Продемонструємо дослід. На столі похило встановлено
дошку. На невеликій відстані від кінця дошки насипано купку піску. На похилу
дошку поставимо візок. Візок, скотившись на стіл і потрапивши в пісок,
зупиняється. Вирівнявши пісок, знову пускають візок по дошці з попередньої висоти.
Тепер візок, перш ніж зупинитися, пройде певну відстань. Отже, чим менша дія
іншого тіла на візок, тим довше зберігається його рух, тим цей рух ближчий до
рівномірного.
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. Якщо стосовно стану
спокою він цілком сприймав Аристотелеву точку зору, то на рух тіла рівною
горизонтальною поверхнею у Галілея був свій погляд. Він довів, що тілу так само
природно здійснювати горизонтальний рух із незмінною швидкістю, як і
перебувати у стані спокою.
Відкрите
Галілеєм явище збереження тілом стану
спокою або рівномірного і прямолінійного руху отримало назву інерції («інерція»
в перекладі з латини означає «бездіяльність, нерухомість»).
Важлива характеристика
механічного руху – його швидкість. Якщо швидкість тіла під час руху зовсім не
змінюється, рух називається рівномірним. Зрозуміло, що швидкість тіла не
змінюється і тоді, коли тіло взагалі не рухається: у цьому випадку вважають, що
швидкість дорівнює нулю.
Відкрите ним явище збереження тілом
стану спокою або рівномірного і прямолінійного руху отримало назву ІНЕРЦІЯ.
Галілей
зрозумів, що причина сповільнення руху — тертя між кулею або візком й площиною. Він зробив висновок:
якби площина була ідеально рівною й строго горизонтальною, куля котилася б по
ній вічно. Це означало, що здатність до «збереження руху» властива самому тілу,
а вплив інших тіл проявляється в тому, що швидкість даного тіла змінюється.
Так
Галілей відкрив перший закон механіки, що називають законом інерції:
·
якщо на тіло не діють інші
тіла, воно рухається з постійною за модулем і напрямком швидкістю або зберігає
стан спокою.
Поняття взаємодії.
Звернімося до досліду.
До візка прикріпимо
пружну пластинку. Пластинку зігнемо і зв'яжемо ниткою. Візок перебуває в
спокої відносно стола. Чи почне він рухатися, якщо пластинка випрямиться?
Перевірмо. Перепалимо нитку. Візок залишився нерухомим.
Тепер дослід повторимо,
тільки з другого боку від пластинки поставимо ще один такий самий візок. Коли
перепалити нитку, обидва візки почнуть рухатися і роз'їдуться в різні боки.
Отже, щоб змінити швидкість візка, потрібне друге тіло. Обидва тіла подіяли
одне на одне, тобто можна сказати, що відбувається не просто дія, а взаємодія.
Коли ви кулаком стукнете об стіл, то на ваш кулак також подіяв стіл і ви це
відчули. Під час пострілу куля і рушниця взаємодіють і рухаються в різні боки.
Відбувається явище відбою.
Іноді, прокинувшись
уранці, ми маємо поганий настрій. І ми не можемо зрозуміти, звідки така
напасть. А буває, що настрій псується, коли хтось штовхає нас у переповненому автобусі.
Тоді ми знаємо, хто зробив нам зле. Ньютон у автобусах не їздив, але чітко
знав, що говорити про силу можна лише за умови існування хоча б двох тіл: тоді
зрозуміло, хто штовхається, а в кого псується настрій. Утім, сам же Ньютон і
довів, що під час штовханини настрій у першого тіла також не покращиться – дія
сили завжди супроводжується такою самою протидією!
Поняття інертності.
Звернімося знову до досліду.
Тепер на один із візків
покладемо додатковий вантаж. Перепаливши нитку, ми бачимо, що візки
роз'їжджаються з різними швидкостями. Більш навантажений візок рухався з
меншою початковою швидкістю і в результаті цього пройшов менший шлях. Чим ви
можете це пояснити?
Цей дослід, а також
повсякденний досвід свідчить про те, що всі тіла мають спільну властивість:
швидкість руху різних тіл у процесі їх взаємодії змінюється по-різному і
протягом певного часу. Ця властивість тіл дістала назву інертності. 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. Отже, інертність – це
швидкість зміни швидкості.
Характеристика інертності
(маса).
Для характеристики
інертності тіл використовують уже відому нам фізичну величину (здогадайтесь,
яку ...) – масу.
Головне завдання маси як
фізичної величини – оцінити здатність тіла до інерції. Тіло малої маси легко
змінює свою швидкість: вітерець дмухнув – пір'їна полетіла. Маса її маленька, здатність
до інерції – не велика. А спробуйте дмухнути на свинцеву шротину – легко вона
на цю дію не піддасться: маса шротинки більша, ніж маса пір'їни. Коли біжить
носоріг, усі йому поступаються дорогою. Тіло з такою масою зупинити непросто.
Але й носорогу бажано знати закон інерції: розігнавшись, повернути праворуч
або ліворуч буде нелегко.
Маса — міра інертності.
Масу мають усі тіла – від
порошинки до Галактики.
Масу тіл визначають зважуванням
на терезах.
Під час зважування тіла
його масу порівнюють із масою зразка (еталона).
Еталон маси.
Еталоном маси ще від
часів французької революції (1799 р.) було визнано один кубічний сантиметр
води, узятий за температури 4 °С. Ця одиниця називалася грам. Для
практичних потреб вона була замалою, і поруч із грамом використовувалася
одиниця у тисячу разів більша – кілограм. Це рівно один кубічний дециметр, або
один літр води, узятої за температури 4 °С. Возитися із водою дуже незручно,
тому вчені виготовляли зі спеціального сплаву платини тіло у формі циліндра,
обробляли і полірували його доти, доки він не зрівноважувався на шальках
терезів одним літром води.
В усьому світі до
еталонів фізичних величин ставляться дуже серйозно. Перший еталон кілограму у
вигляді платино-іридієвого циліндра був виготовлений у Франції. Його помістили
у Національному Архіві Франції і відтоді називають «кілограмом Архіву». У 1821
р. дві ретельно виготовлені копії міжнародного еталона кілограма були
відправлені до США. Наприкінці XIX ст. Міжнародний конгрес
видатних учених виконав величезну роботу з перегляду усіх еталонів. Тоді ж були
виготовлені нові дублікати еталону маси і надіслані в різні країни світу.
Знадобилися спеціальні і
дуже ретельні досліди, які б засвідчили, що штучно обраний еталон маси
підходить, як еталон інертних властивостей тіл. Фізики їх виконали, і тепер
ніяких обмежень щодо застосування одиниці маси – кілограма – немає.
Зараз еталон кілограма
зберігається у Міжнародному бюро мір і ваг, яке розміщене у палаці Бретель, що
у місті Севр поблизу Парижа.
На практиці
використовують і інші одиниці:
1 тонна (т) = 1000 кг,
1 центнер (ц) = 100 кг,
1 грам (г) = 0,001 кг,
1 міліграм (мг) =
0,000001 кг,
1 карат = 200 мг.
Способи визначення маси.
1. Зважування.
2. Порівняння швидкостей,
яких набувають тіла в результаті взаємодії (можна визначити, у скільки разів
маса одного тіла більша, ніж маса другого).
3. Якщо тіло виготовлено
з однієї речовини, то всі його частинки однакові і маса тіла дорівнює добутку
маси однієї частинка на загальне число частинок
(т = т 0∙N.)
4. Якщо відомі густина та об'єм, то можна визначити
масу за формулою т = ρ∙V
V. Встановлення внутрішньо предметних та між предметних
зв’язків
VI. Узагальнення знань
1.
Наведіть приклади, які показують,
що швидкість тіла змінюється внаслідок дії на нього іншого тіла.
2.
Що відбувається з тілом, якщо на
нього не діють інші тіла?
3.
Що є мірою взаємодії тіл?
4. Чому
сила характеризується не тільки значенням, але й напрямком?
5. Які
тіла взаємодіють при падінні каменя, під час руху супутника, автомобіля,
вітрильного човна?
6. Як
буде рухатися тіло під дією двох рівних протилежно спрямованих сил?
У кінці зошита продовжуємо
заповнювати таблицю «Фізичні величини»:
№
|
Назва фізичної величини
|
Позна-чення
|
Основна одиниця
|
Формула
|
Вимірювальний прилад
|
11
|
маса
|
m
|
кг
|
т = т
0∙N, т = ρ∙V
|
терези
|
VII. Підсумки уроку
— Що ви знали з цієї
теми?
— Який досвід ви здобули
на сьогоднішньому уроці?
— Які запитання з цієї
теми у вас виникли?
VIII. Домашнє завдання
Життя і творчість
Галілео Галілея
Буду радий бачити Ваші побажання та запитання в коментарях.
Немає коментарів:
Дописати коментар