Блог вчителя фізики Гельмязівської ЗОШ І-ІІІст Труневич Галини Олександрівни

Тема: Вага тіла. Невагомість. Гравітація і людина.

Мета:

Навчальна: сформувати знання про вагу тіла, про поняття невагомості та перевантаження. Показати застосування деяких знань та вмінь у практичній діяльності людини. Дослідити зв’язок гравітації з фізіологією людини.

Розвиваюча: розвивати логічне мислення (уміння робити висновки, виділяти головне, узагальнювати).

Виховна: формувати інтерес до фізичної науки, астрономії, космонавтики.

Компетенції: уміння вчитися, інформаційна, комунікативна, соціально-трудова, математична.

Компетенції: уміння вчитися, інформаційна, комунікативна, соціально-трудова, математична.

Обладнання: динамометри з тягарцями, лінійка, відео - ролик „Вага, невагомість”, «Шум орбіти Землі»

Тип уроку: комбінований

Хід уроку

І. Організаційний момент. Фронтальне опитування.

Учитель: Давайте, для того щоб рухатися далі, перевіримо, як ви засвоїли попередній матеріал.

ІІ. Мотивація.

Наш сьогоднішній урок я хочу розпочати словами Костянтина Едуардовича Ціолковського: „Людство не залишиться вічно на Землі, але в гонитві за світлом і простором, спочатку несміливо проникне за межі атмосфери, а потім завоює собі весь навколосонячний простір”. На сьогоднішній день людство зуміло проникнути за межі земної атмосфери, але до завоювання навколосонячного простору ще далеко. Які труднощі і складності виникають на цьому шляху і чи потрібно взагалі людині проходити цей тернистий шлях, ми спробуємо сьогодні дати відповідь.

ІІІ. Активізація і актуалізація знань. «Мозкова атака. Діалог учнів»

Учитель: Ми вже знаємо, що м’яч, кинутий вгору, в кінці – кінців упаде на землю. На землю упаде і осіннє листя , і крапля дощу, і гарматний снаряд. Чому?

Учень: Ми можемо спостерігати ці явища тому, що на всі тіла розміщенні поблизу Землі діє сила тяжіння.

Учитель: Ви стверджуєте, що на всі тіла, розміщенні поблизу Землі діє сила тяжіння, але далеко не всі тіла падають на Землю. Наприклад: Плафон висить і не падає. Ви сидите на стільцях і не падаєте на Землю. Класна дошка висить на стіні і не падає. Таких прикладів можна навести безліч. Чому ж ми це можемо спостерігати?

Учень: Це спостерігається тому, що одночасно з дією сили тяжіння на перелічені тіла, на них діє сила пружності.

Учитель: Хотілося, щоб ви уточнили про що йде мова.

Учень: Візьмемо тягарець. Якщо ми його відпустимо, то він під дією сили тяжіння почне рухатися до Землі. Але якщо ми його поставимо на опору, то рух припиниться.

Учитель: А чому припиниться рух тягарця?

Учень: Рух тягарця припиниться тому, що разом з силою тяжіння діє сила пружності.

Учитель: Але ж якщо разом з силою тяжіння діє сила пружності то можна було б припустити, що тіло ще більше буде притягатися Землею...

Учень: Ні. Тут сили пружності і тяжіння діють в протилежних напрямках. Якщо сила тяжіння діє вниз, то сила пружності в даному досліді діє вгору.

Учитель: Звідки виникла ця друга сила?

Учень: Внаслідок руху тягарця вниз, опора прогинається – деформується. А згідно закону Гука, при деформації виникає сила пружності, яка прямо пропорційна деформації і спрямована в бік протилежний деформації.

Учитель: Але ж я не бачу ніякої деформації.

Учень: Те, що ми не бачимо чогось, не означає, що цього не існує. З Землі ми не бачимо зворотну сторону Місяця, ми не бачимо молекул і атомів, не бачимо радіохвиль, але вони реально існують.

Учитель: Тим не менше, чи можна якось змінити умови досліду, щоб деформацію можна було побачити?

Учень: Покладемо на дві опори металеву лінійку. Поставимо на неї тягарець. Спочатку він рухається до Землі, а потім рух цей припиняється. Ми в цей час спостерігаємо деформацію лінійки.

Учитель: Чи тільки під час деформації опори виникає сила пружності?

Учень: Ні. Можна взяти пружину, підвісити на ній тягарець. Він знову спочатку рухається до Землі, а потім рух цей припиняється, а в пружині виникне деформація і як наслідок – сила пружності.

Учитель: А чому, власне, тіло діє на опору або підвіс?

Учень: Мабуть внаслідок притягання тіла до Землі. Сила тяжіння дорівнює F=mg.

Учитель: От ми і підішли до теми нашого уроку. На попередніх уроках ми з вами вивчили природу сили пружності та одержали знання про силу тяжіння, як приватний випадок сили всесвітнього тяжіння, а тема нашого сьогоднішнього уроку: „Вага тіла. Невагомість.

IV. Викладання нового матеріалу.

4.1.Проведемо простий дослід. Поставимо тіло на опору. Унаслідок взаємодії деформується не тільки опора, а й тіло, яке притягається до землі. Тепер підвісимо це тіло до підвісу. Знову відбувається деформація тіла і опори. Який висновок з цього досліду можна зробити?

Зазвичай деформацію тіла побачити важко, але ми вже говорили про це. Якщо ж тіло деформується, то воно діє на опору або підвіс з якоюсь силою. Силу, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на горизонтальну опору або підвіс називають вагою тіла. Вага позначається літерою Р і, як будь – яка сила вимірюється в ньютонах. [P]=H.

4.2 Вага тіла в стані спокою.

Знайти вагу тіла, що знаходиться в спокої, або рухається прямолінійно і рівномірно, можна за формулою P=mg, де

Р – вага тіла, m – маса тіла, g = 9.81 Н/кг.

Не слід плутати вагу із силою тяжіння. Сила тяжіння діє на саме тіло з боку Землі, тоді як вага, - це сила пружності, що діє на опору або підвіс.

4.3 Асоціативна таблиця №1.

Давайте порівняємо силу тяжіння і вагу тіла, а результат занесемо у таблицю № 1

Порівняння сили тяжіння та ваги тіла
Табл. № 1	Питання	Сила тяжіння	Вага тіла
1.	Векторна чи скалярна величина?	Векторна	Векторна
2.	Які одиниці вимірювання?	Н (Ньютон)	Н (Ньютон)
3.	Яким приладом вимірюють?	Динамометром	Динамометром
4.	Який напрям дії сили?	Вертикально вниз	Перпендикулярно площі опори
5.	За якою формулою обчислюється?	F = mg	P = mg
6.	До чого прикладена сила?	До тіла	До опори або підвісу

4.4 Вага тіла, що рухається з прискоренням.

Проведемо ще один простий дослід. Закріпимо тягарець на динамометрі. Динамометр покаже вагу тягарця. А тепер піднімемо динамометр з тягарцем вгору, після чого опустимо їх вниз. Що ви спостерігаєте? Який висновок з цього досліду можна зробити?

Ми побачили, що вага тіла в першому випадку збільшилась, а в другому – зменшилась.

Р= m(g-a) тіло рухається вниз P=m(g+a) тіло рухається вгору

(Учні виводять формули коло дошки)

4.5. «Перевантаження». Коротка доповідь.

Перевантаження –– це збільшення ваги тіла під час прискореного руху порівняно з вагою цього ж тіла, що перебуває у стані спокою на ЗЕМЛІ. Перевантажень зазнають пасажири ліфта, який починає підніматися, космонавти в ракеті що злітає у космос, льотчики, що виводять з пікірування чи знаходяться в нижній частині «мертвої петлі». Під час перевантаження збільшується не тільки вага тіла людини, а й кожного органа окремо, які сильніше діють одне на одного, спричиняючи больові відчуття і можуть загрожувати здоров'ю або навіть життю. Космонавтам доводиться витримувати перевантаження у 8-9 разів.

4.6 Метод-діалог. Чи вірне твердження: плитка шоколаду важить 100г.

Іноді вагу, особливо в побуті, плутають з масою. Це не правильно. Вага – сила, величина, що характеризує інтенсивність взаємодії тіл. Вона залежить не тільки від величини, а й від напрямку дії, від точки прикладання. Тоді як маса – характеристика інертних і гравітаційних властивостей тіл. Більша маса – більша інертність і притягання. Маса не залежить від напрямку, тобто не є вектором. До того ж маса і вага вимірюються різними величинами. Ще одна відмінність: тіло має якусь певну масу, а от вага тіла може змінюватися.

4.7 Асоціативна таблиця №2

Давайте зведемо порівняння цих величин в таблицю

Порівняння маси та ваги тіла
Табл. № 2	Питання	Маса тіла	Вага тіла
1.	Векторна чи скалярна величина?	Скалярна	Векторна
2.	Які одиниці вимірювання?	кг	Н (Ньютон)
3.	Яким приладом вимірюють?	Терезами	Динамометром
4.	Чи змінюється в різних точках Землі?	Ні	Так
5.	Чи залежить від висоти над поверхнею Землі?	Ні	Так
6.	Чи змінюється на інших планетах?	Ні	Так
7.	Як змінюється при вертикальному русі?	Не змінюється	Збільшується або зменшується
8.	Як змінюється при вільному падінні?	Не змінюється	Дорівнює нулю, зникає.

4.8 Проведемо ще один дослід. Закріпимо тягарець на динамометрі. Динамометр покаже вагу тягарця. А тепер піднімемо динамометр з тягарцем вгору і відпустимо їх вільно падати. Що ви спостерігаєте? Який висновок з цього досліду можна зробити?

Ми побачили, що вага тіла зовсім зникла. Тіло, внаслідок відсутності опори або підвісу втратило вагу.

Цей особливий стан називається невагомість. В ньому перебувають всі тіла, які вільно падають поблизу Землі, або інших космічних тіл.

{3 слайди про невагомість}

{відеоролик «Стан невагомості»}

4.9 Вправа «Дай відповідь»

Чи зникає сила тяжіння до Землі при переході в стан невагомості?

Чи знаходится в стані невагомості тіло кинуте вгору?

{відеоролик Невагомість в літаку, що падає}

4.10 Вправа «Концентрація». Доповіді учнів.

Чи перебуває людина в стані невагомості в повсякденному житті?

Людина в повсякденному житті часто зустрічається зі станом невагомості: при стрибках і бігу, при русі по криволінійним траєкторіям, площини яких перпендикулярні поверхні Землі.

На практиці в земних умовах стан невагомості можна спостерігати:

1. В „баштах невагомості” – спеціальних високих спорудах, в яких вільно падають контейнери з дослідницькою апаратурою. Для досягнення ефекту вільного падіння, з цих башт викачують повітря.

2. В літаках, що рухаються по особливим траєкторіям – „гірка Кеплера”.

3. За допомогою ракет – зондів, які піднімаються в розріджені шари атмосфери, після чого їх двигуни вимикаються, і вони переходять в режим вільного падіння.

Ще один спосіб одержання „невагомості” в земних умовах – імерсія , тобто занурення тіла в рідину, з густиною, що дорівнює густині тіла. В цьому випадку вага тіла зрівноважується силою Архімеда, тіло стає „невагомим”, набуває здатності вільно рухатися в будь – якому напрямку.

Який вплив невагомості на людський організм

Стан невагомості в космічних кораблях може тривати як завгодно довго. Це пов’язано з тим, що рух космічного корабля являє собою неперервне вільне падіння.

Вплив невагомості починає проявлятися у організмів, що мають масу, починаючи з кількох грамів. Особливо помітно невагомість впливає на людину. Під час перших годин у стані невагомості приблизно 45 % усіх людей зазнають симптомів синдрому космічної адаптації Організм людини відповідає на стан невагомості:

1. В області свідомості – більша або менша дезорієнтація в просторі. У людини виникають ілюзії положення і переміщення, пов’язані з порушенням діяльності вестибулярного апарату, зору, шкірної і м’язової чутливості. У людини виникає відчуття, нібито вона падає або рухається вниз головою.

2. Друга група реакцій пов’язана з тим, що в невагомості кров також стає невагомою. В результаті відбувається перерозподіл циркуляції крові, з нижньої частини тіла вона переміщається до серця, яке запускає нові механізми регуляції, що призводить до зменшення циркуляції крові, викидах з нирок води. Це призводить до негативного водного балансу та детринованості сердечно – судинної системи.

3. Ще одна дія невагомості проявляється в тому, що кістки та м’язи не отримують вагового навантаження. Людина не ходить, а плаває в космічному кораблі. Для переміщення більше значення набувають руки, а не ноги. Частково атрофуються м’язи, змінюється координація рухів.

Отже вплив невагомості на людський організм негативний.

V. Релаксація. Відео « Шум орбіти Землі. Звук відкритого космосу».

VI. Підведення підсумків. Вправа «Продовжити речення…».

VІ. Домашнє завдання: Вивчити § 26, розв’язати задачу № 22(2). Додаткове завдання: Знайдіть інформацію про гравітаційну взаємодію небесних тіл, зокрема Землі і Місяця.