«Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела. Единицы силы. Урок: Единицы силы. Динамометр
Урок, на котором необходимо выяснить физический смысл веса тела, ввести единицы силы и определить связь между массой тела и силой тяжести, сформировать умение пользоваться полученными знаниями при решении задач, уметь графически изображать силы; дать понятие единицы силы в 1Н; обосновать необходимость введения силы в 1Н как результат изменения скорости тела массой 1 кг за 1 с на 1 м/с.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Урок Вес тела. Связь между массой тела и силой тяжести
Цель урока: выяснить физический смысл веса тела, ввести единицы силы и определить связь между массой тела и силой тяжести, сформировать умение пользоваться полученными знаниями при решении задач, уметь графически изображать силы; дать понятие единицы силы в 1Н; обосновать необходимость введения силы в 1Н как результат изменения скорости тела массой 1 кг за 1 с на 1 м/с.
Методические цели урока:
Образовательные: изучить и сравнить различные виды сил, дать понятие веса тела и силы реакции опоры на тело, получить связь между силой тяжести и массой тела, показать роль физических законов в изучении взаимодействия тел, а также многообразие сил в механических явлениях.
Развивающие: развитие умения решать качественные и количественные задачи на расчёт силы упругости, силы тяжести, развитие речи, мышления; способность наблюдать, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, строить план эксперимента.
Воспитательные: формировать познавательный интерес, логическое мышление, формировать познавательную мотивацию осознанием ученика своей значимости в образовательном процессе.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний .
Ход урока
1.Организационный этап
Приветствие учителя. Подготовка учащихся к работе на уроке: готовность класса и оборудования. Проверка наличия учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.
2. Этап повторения изученного материала
Проверка письменного домашнего задания
3.Этап актуализации знаний
Решение задач
Задача 1. Определите удлинение пружины жесткостью 105 Н/м, если на неё действует сила 21Н?
Дано: | СИ | Решение: |
F = 21Н k =105 | 1. F= k ∆ l , → = ; 2. [ ∆ l ] = 3. ∆ l = = 0,2 (м) |
|
∆ l –? |
Фронтальный письменный опрос
- Что такое сила?
- Перечислите признаки действия на тело силы.
- Чем характеризуется сила?
- Как обозначается сила, в чём измеряется?
- Какую силу называют силой тяжести?
- Как обозначают эту силу?
- Как она направлена?
- От чего зависит сила тяжести?
- Когда возникает сила упругости?
- Что называется деформацией тела?
- Какие виды деформации вы знаете?
- Как формулируется закон Гука?
- Как записывается закон Гука?
4. Этап постановки целей и задач урока
Проблемная ситуация.
В технике и быту часто используют понятие вес тела . Вес тела, в отличие от массы, легко изменить. Например, для тренировки космонавтов используют специальные центрифуги и самолёты. В центрифуге вес человека увеличивается в несколько раз. Во время же свободного полёта самолёта, напротив, возникает невесомость. Почему возможны такие изменения? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо выяснить при каких условиях возникает вес тела, что является точкой приложения веса тела, каково направление этой силы, по какой формуле можно её рассчитать.
- Как вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?
Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: дать понятие веса тела, дать определение этой физической величины, выяснить условия возникновения веса тела, как обозначается, какие существуют единицы измерения, ввести формулу для расчёта силы тяжести, научиться использовать данную формулу для решения задач.
Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Вес тела. Связь между силой тяжести и массой тела».
5. Этап усвоение новых знаний и способов действий
Обратимся к экспериментам, которые проводили на прошлом уроке: груз помещён на доску – доска под действие груза деформируется, а значит, в ней возникает сила упругости, которая действует на тело.
Если поместить на пружину цилиндр, то можно увидеть, как цилиндр растягивает пружину, и как следствие, в деформированной пружине возникает сила упругости, стремящаяся вернуть пружину в исходное положение, тем самым не давая упасть цилиндру под действием силы тяжести.
Итак, в ходе экспериментов установили, что опора или подвес могут деформироваться.
А что при этом происходит с телом? Может ли он деформироваться при взаимодействии с опорой или подвесом? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к опыту.
Опыт 1.
Положим на опору воздушный шар, заполненный водой. Обратите внимание на формы этих взаимодействующих тел.
- Что мы видим теперь?
Теперь закрепим воздушный шар на пружине. Я поддерживаю шар рукой.
- Что произойдет, если руку убрать?
- Куда и почему будет двигаться шар?
- Почему шар не падает вниз на Землю?
- Что произошло с пружиной?
- Что можно сказать о формах пружины и шара?
Вывод: При взаимодействии деформируются оба тела – опора и воздушный шар. Деформированное, сжатое тело давит на опору с силой, которую называют весом тела.
Вес тела - это сила, с которой тело, вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.
Вес тела - это векторная физическая величина, обозначается буквой Р и стрелкой на верху.
Однако следует помнить, что сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.
Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела по своему числовому значению равен силе тяжести, т. е. P=F тяж .
Следует помнить, что сила тяжести возникает вследствие взаимодействия тела и Земли. Вес тела возникает в результате взаимодействия тела и опоры (подвеса). Опора (подвес) и тело при этом деформируются, что приводит к появлению силы упругости.
Практическая работа: изобразить силу тяжести и вес тела, приложенный к опоре. P=F тяж =20Н.
Если сила физическая величина, то она должна иметь единицу измерения. В каких же единицах измеряется сила? Эта единица названа в честь английского учёного И. Ньютона.
- Что представляет сила в 1Н?
За единицу силы можно взять любую силу, т. е. силу тяжести, силу тяготения, силу упругости, вес тела. Но, практически это сделать невозможно, т.к.:
- не состоятельность силы тяготения (т.к. они малы.)
- не состоятельность силы упругости (в пружине с течением времени возникают остаточные деформации, пружина с течением времени приходит в негодность, т.е. любая пружина не может являться эталоном бесконечно долго).
Мы с вами познакомились, с эталоном массы в 1кг. Вот это и используется для определения силы в 1Н.
На тело действует сила в 1Н, если тело массой 1кг за 1с изменяет свою скорость на 1м/с. (Запишите: 1кг – за 1с – на 1м/с) Т.е. за единицу силы принята сила, которая является причиной изменения скорости.
Можно взять за определения силы в 1Н и силу тяжести. Почему?
- Она долго в данном месте является неизменной, если масса не меняется. Установлено, что сила в 1Н численно равна силе тяжести, действующей на тело массой 102г.
Значит, на тело массой в 1кг действует сила тяжести 9,8Н. Поскольку на 1кг массы действует сила тяжести в 9,8Н, то эту величину обозначают буквой g = 9.8Н/кг.
Какая сила тяжести действует на тело массой 2кг? – (2 9,8Н)
Массой 3кг? – (3 9,8Н)
Массой m кг – (m 9,8)
Значит, F тяж = mg.
В формулу для решения задач мы будем подставлять g=9,8Н/кг , а при расчётах будем использовать 10Н/кг. Напомнить, что g зависит от географической широты места и наличия полезных ископаемых.
Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с. Дьяковка Краснокутского района Саратовской области
Методическая разработка
урока физики в 7 классе:
«Вес тела. Единицы силы.
Связь между силой тяжести
и массой тела».
Разработала:
учитель физики
МОУ сош с. Дьяковка Тарабрина Л.А.
Пояснительная записка.
Активная форма обучения с использованием дидактических игр и презентации к уроку делает его запоминающимся и непохожим на обычные занятия. Наглядность в обучении способствует тому, что у школьников благодаря восприятию предметов и процессов окружающего мира формируются представления, правильно отображающие объективную действительность, и вместе с тем воспринимаемые явления анализируются и обобщаются в связи с учебными задачами. Чисто логическое мышление само по себе не может дать никаких знаний о мире фактов: все познание реального мира исходит из опыта и завершается им. Полученные чисто логическим путем положения ничего не говорят о действительности. Достоинство урока: активное участие самих ребят в освоении нового материала; многократное повторение решаемых проблем; соответствие выполняемых заданий; отражение каждого этапа урока в наглядном эквиваленте - слайдах презентации.
Тема: «Вес тела. Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела».
Цель: образовательные - уяснить понятие «Вес тела», получить первые представления о нем. Определить единицы силы – ньютон. Познакомить с формулой, определяющей связь между силой тяжести и массой тела.
Развивающие – развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.
Воспитательные - способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.
Оборудование:
Компьютер, проектор, экран, презентация, дидактические карточки.
Штатив
Груз, подвешенный на нити
Металлическая линейка
Два бруска
Тело произвольных размеров
Ход урока
Орг. момент
Урок начинается с вступительного слова учителя: - Жизнь очень интересна и многогранна. Кажется, что все уже знаешь, но перелистывая новую страницу жизни, убеждаешься в том, что многое ещё впереди…
Подготовка к восприятию нового материала
На предыдущих уроках мы говорили о том, что всё в мире взаимодействует и мерой этого взаимодействия является сила.
Актуализация знаний учащихся
Фронтальный опрос.
Что такое сила?
От чего зависит результат действия силы на тело?
Мы уже познакомились с двумя видами сил. Какими?
Сила тяжести. Что это за сила?
Сила упругости. А что вы знаете о силе упругости?
(Слайд презентации)
Для того, чтобы переступить ещё одну ступень познания, я предлагаю вам выполнить задание: у каждого из вас имеется лист с вопросами. Вам необходимо ответить на каждый из вопросов и взять из ответа определенную букву, вписав её в окошко трафарета.
вариант
(взять из ответа 1 букву)
Ответ:
2. Один из видов деформации (взять из ответа 7 букву)
Ответ:
(взять из ответа 8 букву)
Ответ:
4. Мера взаимодействия тел (взять из ответа 3 букву)
Ответ:
5. Изменение формы и размеров тел
(взять из ответа 10 букву)
Ответ:
вариант
1.Тело, со стороны которого действует сила тяжести
(взять из ответа 1 букву)
Ответ:
2. Мера взаимодействия тел (взять из ответа 4 букву)
Ответ:
3. Единица измерения массы тела в системе «С.И.»
(взять из ответа 1 букву)
Ответ:
4. Изменение формы и размеров тел
(взять из ответа 4 букву)
Ответ:
5. . Один из видов деформации
(взять из ответа 8 букву)
Ответ:
Ребята, на следующем этапе нашего урока Вы должны будете высказать свое мнение о правильности рисунков, изображенных на слайдах.
Точка приложения силы тяжести, её направление
Точка приложения силы упругости, её направление
Правильность написания формулы закона Гука
Сравнение модуля силы тяжести, действующей на тела разной массы.
F тяж. F упр.
3. F тяж = к * ΔХ 4.F тяж1 > F тяж2
На слайде отражается правильность ответов учащихся.
Открытие нового знания
Следующий этап урока начинается с привлечения внимания учащихся на тело, подвешенное на нити.
Объясните, пожалуйста, что происходит с данной системой тел?
Предположите, что произойдет с телом, если нить обрезать?
(На опыте подтверждается ответ и объясняется полученный результат).
Затем на линейку, опирающуюся на два бруска, ставится гиря. Линейка прогибается – деформируется, но гиря не падает под действием силы тяжести.
Что происходит с линейкой?
Почему не падает цилиндр под действием силы тяжести?
На основе совместных рассуждений приходят к выводу: так как действие тел друг на друга носит взаимный характер, то есть, всё вокруг взаимодействует, значит, не только деформируется линейка, но и гиря.
Как линейка действует на тело с силой, которую назвали силой упругости.
Так и тело действует на линейку с силой, которую назвали весом тела.
- Тему сегодняшнего урока: Вес тела. Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела.
Деформированное, сжатое тело давит на опору или подвес с силой, которую назвали весом тела. Если тело подвешено на нити (подвесе), то растянута не только нить, но и само тело.
Вес тела- это сила, с которой тело вследствие своего притяжения к Земле действует на опору или подвес.
Вес тела- векторная величина и обозначается буквой P.
Однако следует помнить, что сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.
Если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела равен силе тяжести:
P=F тяж.
Вы знаете, что сила является причиной изменения скорости, поэтому за единицу силы принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.
Обозначается сила буквой F.
В честь английского физика И. Ньютона эта единица названа Ньютоном (1Н)
Применяются и другие единицы- килоньютон (кН) и миллиньютон(мН)
Всё это дети воспроизводят в тетради, и показывается на очередных слайдах презентации.
Если единицей силы является 1 Н, то как рассчитать силу тяжести, которая действует на тело любой массы?
Оказалось, что на тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная 9,8 Н. Значит на тело массой 2 кг действует сила, в 2 раза большая. Она равна 19,6 Н. На тело массой 3 кг- в 3 раза большая и равная 29,4 Н и т.д.
Таким образом, чтобы определить силу тяжести, действующую на тело любой массы, необходимо 9,8 Н/кг умножить на массу этого тела.
F тяж=9,8 Н/кг*m
g =9,8 Н/кг = 10 Н/кг – ускорение свободного падения
F тяж= g m
P =F тяж=gm
Давайте посмотрим, как изображаются сила тяжести и вес графически. Для этого откроем учебники на странице 64, рис. 68. Кто ответит, как приложены эти силы на рисунке?
Применение полученных знаний
На следующем этапе нашего урока попробуйте применить полученные знания для решения задач по теме.
На слайде изображены краткие условия задач, которые необходимо решить устно и числовой результат каждой задачи должен соответствовать порядковому номеру буквы в алфавите, который предоставляется заранее на каждую парту.
m = 2,1кг m=1,4 кг Р=150Н
g= 10 Н/кг g= 10 Н/кг g= 10Н/кг
4. m -? 5. F тяж -? 6. . Р -?
Для закрепления основных понятий, полученных на уроке, на каждую парту раздаётся комплект игры «ПАЗЛ», состоящий из двух карточек, на одной из которых вопросы, а на другой, разрезанной на несколько частей, ответы. Ученики должны составить определенную картинку, накладывая разрезанные части ответов на соответствующие вопросы.
Неразрезанная карточка:
Сила, действующая на тело со стороны Земли
Найти силу тяжести, действующую на тело массой 2кг.
Точное числовое значение коэффициента пропорциональности между силой тяжести и массой тела
Запишите формулу закона Гука
Сила, действующая на тело со стороны опоры
Р = ? * g
Изменение формы и размеров тела
Величина, единица измерения которой 1 Н
Сила, действующая на опору со стороны тела
Разрезанная карточка:
Сила тяжести
F =20Н
g= 9,8 Н/кг
F = - к * ΔХ
Сила упругости
Деформация
Сила
Вес тела
Результаты проверяем на слайде.
Результаты работы учащихся отражаются на очередном слайде презентации к уроку.
Итог урока
После выполнения задания урок заканчивается вопросом, обращенным к учащимся:
Что мы узнали нового? Для чего люди должны знать, что такое вес тела? Какую определенную ступень в освоении жизни преодолели?
7. Домашнее задание
На предпоследнем этапе урока задаётся домашнее задание и даётся комментарий к его выполнению: §26,27; упр. 9(1,2,4) стр64
Рефлексия
Ваше настроение в конце урока. Проанализируйте, пожалуйста, «движение» своих мыслей, чувств, ощущений, которые возникли у вас в течение урока:
Удивлен,
Безразличен,
Радостно восхищен,
Встревожен,
Раздражен,
Спокоен.
Цель урока: Познакомить учащихся с единицами измерения силы; ввести понятие кратной и дольных единиц силы; Помочь определить силу в 1 Н; ввести понятие ускорения свободного падения; Определить связь между силой тяжести и массой тела; Развитие внимательности, самостоятельности; формирование навыков решения физических задач; Воспитание ответственного отношения к учебному труду.
Повторение домашнего задания: Что такое сила? Какие виды сил вам известны? Как изобразить силу на чертеже? Какую силу называют силой тяжести? Как направлена сила тяжести? Когда возникает сила упругости? Как записать закон Гука? Что называют весом тела? Чем отличается вес тела от силы тяжести?
Кратные и дольные единицы силы 1 к Н = 1000 Н /килоНьютон/ 1 м Н = 0, 001 Н /миллиНьютон/ 1 М Н = Н /МегаНьютон/ 1 н Н= 0, Н /наноНьютон/ 1 г Н = 100 Н /гектоНьютон/ 1 д Н = 0,1 Н /дециНьютон/
Ускорение свободного падения Известно, что во сколько раз масса одного тела больше массы другого тела, во столько раз сила тяжести, действующая на первое тело, больше силы тяжести, действующее на второе тело. На тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная 9,8 Н. Величину 9,8 Н/кг называют ускорением свободного падения. Обозначают буквой g g = 9, 8 H/кг.
Решите задачу: 1. Определите силу тяжести, действующую на тело массой 3,5 кг; 500 г; 3 т. 2. Найдите вес тела, асса которого 15 кг. 3. Вес человека 500 Н. Определите его массу. На рисунке покажите вес человека. 4. Выразите в Ньютонах следующие силы: 240 кН, 25 кН, 0,03 кН.
Домашнее задание § 27. Повторить: §§ Упр. 9 /1,3/ стр
Цели урока:
- Обобщить опыт учащихся по наблюдениям за притяжением тел Землей и дать количественную меру этого притяжения – силу тяжести.
- Подтвердить теорию фронтальными опытами.
- Ввести новое для учащихся понятие – “g”.
Ход урока:
- Вспомнить понятие силы как меры взаимодействия и что сила является величиной векторной.
- На нити, закрепленной на штативе, висит шарик (рис. 1).
нить пережечь
Вопрос к классу: Почему шарик падает?
Ответ: потому, что его притягивает Земля.
ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ: “СИЛА ТЯЖЕСТИ. ПОЛЕ ТЯГОНЕНИЯ”
Идею этой сказки, а может и не сказки,
Поймет не только взрослый, но даже карапуз!
Не стойте и не прыгайте, не пойте, не пляшите,
Там где идет строительство или подвешен груз! (Э. Успенский)
Действительно, ведь груз всегда падает вертикально вниз! А почему именно вертикально вниз, а не куда-нибудь в сторону? Причина в том, что все тела притягиваются Землей.
Все принадлежности для проведения опытов должны лежать в коробочке.
Опыт 1. Камешки в руке.
Оборудование: два камешка, один маленький, а другой побольше.
Возьми в руку камешек, который побольше. Ты чувствуешь тяжесть, не так ли? Пусть на одной ладони у тебя будет прежний камешек, а на другой – который поменьше. Ты чувствуешь, что маленький камешек значительно легче.
Тяжелое и легкое – это означает сильное слабое притяжение к Земле.
Опыт 2. Бросание предметов в воздухе.
Оборудование: кусочек пластилина.
- Возьми кусочек пластилина.
- Подними его над полом и отпусти. Проследи за его падением.
- Подбрось кусочек пластилина вверх т снова проследи за его падением.
- Опиши свои наблюдения и объясни, почему пластилин всякий раз оказывается на полу?
! По окончании опыта подбери с пола пластилин и положи в коробку.
Опыт 1. Почему не падали камешки на землю? Что им мешало? Рука, на которой они лежали.
Опыт 2. Почему брошенный вверх кусочек пластилина падает на Землю? Земля его притягивает.
А почему в нашем опыте с шариком, который висел на нити, не падал на Землю? Что ему мешало? Нить.
Опыт 3. проводимый учителем.
Взять два одинаковых шарика – один из пластмассы, а другой из стали (одинакового цвета) и подвесить их на шляпную резинку одинаковой длины. Обратить внимание на то, что оба шарика растянули резинку. Но резинка, стараясь сократиться до прежнего размера, действует на шарик с силой направленной вертикально вверх.
Стальной шарик растянул резинку сильнее, следовательно, ее действие на шарик большее (рис. 2).
СИЛОЙ ТЯЖЕСТИ НАЗЫВАЕТСЯ СИЛА, ЧС КОТОРОЙ ЗЕМЛЯ ПРИТЯГИВАЕТ К СЕБЕ ТЕЛО.
Чем отличаются друг от друга стальной и пластмассовый шарики одинакового объема? Массой.
Сила притяжения масса
Знак “ = ” ставить нельзя, следовательно должен быть коэффициент пропорциональности, который был определен опытным путем и равен 9,8. Обозначается он “g” (от латинского слова “гравитация”).
Учитывая это, мы можем записать:
F тяж = 9,8 н/кг m кг
Отсюда следует:
F тяж = gm
Мы получили формулу для расчета численного значения силы тяжести.
Но сила – вектор.
Вопрос к классу: Что кроме численного значения определяет векторную величину? Направление.
Вопрос к классу: куда направлена сила тяжести? Вниз. А как вниз?
(вернуться к рис. 1)
А если нить отвести в сторону (рис. 3)?
Разобрать рисунки:
Направление силы тяжести не зависит от положения тела.
Вертикальность предмета на Земле можно проверить отвесом.
Опыт 4. Отвес
Цель: научиться делать отвес и с его помощью определять вертикальное направление.
Оборудование: пуговица с ушком, нить длиной 60 см.
- Сделай отвес: к ушку пуговицы привяжи нить длиной 60 см. Этим простым прибором можно определять вертикальность направления.
- Проверь с помощью отвеса вертикальность ножек стола, стула, стены.
Почему отвесом можно проверять вертикальность?
Обсуждение опыта.
Закрепление материала.
- Движение падающего яблока (притча об открытии И. Ньютона).
- Провести “живой опыт”. К пуговице ученика привязать отвес. Попросить его наклониться вперед, вбок на одной ноге, на другой.
Домашнее задание.
Во время объяснения нового материала учителем были использованы беседы с учащимися, эксперимент, фронтальное проведение опытов.
Цель урока была достигнута с наибольшим эффектом, так как введение понятия силы тяжести опиралось на жизненный опыт учащихся, использовалось их умение привлечь уже изученный материал.
