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.
Немає коментарів:
Дописати коментар