Урок физики «Удивительные превращения веса тела»

Время

Баллы

«Вес тела», «Невесомость», «Перегрузка».

Задание 1.

Ответить на вопросы:

1.Чем объяснить, что при взаимодействии тела с опорой возникает деформация и тела и опоры (рис.1)?

2.Вследстие чего силы, возникающие при деформации тела и опоры, являются силами упругости и имеют электромагнитную природу?

3.Почему сила, возникающая при деформации опоры (сила реакции опоры) равна силе, возникающей при деформации тела (веса тела), когда тело покоится (рис. 2)?

2 б

2 мин.

2 б

2 мин.

2 б

2 мин.

Ответы:

1.Деформация - явление изменения формы и объема тела, возникающее в результате смещения частей тела под действием приложенной силы.

Если бы не было опоры, то тело бы падало на землю, вследствие притяжения, а опора этому препятствует.

2.Силы упругости – силы, возникающие при деформации тела и направленные против смещения частиц тела.

Все вещества состоят из молекул и атомов, имеющие как положительные, так и отрицательные заряды. В равновесии силы электростатического притяжения и отталкивания, действующие между соседними молекулами равны по модулю и противоположны по направлению. При деформации меняются расстояния между молекулами и электромагнитные силы уже не уравновешивают друг друга, т.к. они по-разному меняются с изменением расстояния Разность между силами притяжения и отталкивания проявляется в силах упругости. которые имеют электромагнитную природу.

1.В каком случае вес тела может менять свой модуль?

2.Каким образом вес тела может менять свой модуль?

3.Почему при быстром движении вниз «исчезает» вес тела?

2 мин.

1 б

1 б

2 б

Учащиеся выполняют лабораторные опыты, поднимая и опуская груз на ладони.

Делают вывод о том, что вес тела уменьшается и увеличивается в случае неравномерного движения, а при быстром движении вниз гиря не успевает давить на ладонь и перестает обладать весом, т.е. когда тело находится в свободном падении.

2 мин.

1 б

1 б

1 б

1 б

Примеры:

1.При катании на «американских горках» в выпуклой части моста вес тела уменьшается, а в вогнутой – увеличивается.

2.Во время прыжка мышцы расслабляются, и человек ощущает легкость в теле.

3.При колебаниях на качелях в крайних точках человек перестает ощущать опору под ногам, а в нижних, наоборот – испытывает увеличение веса.

4.В момент опускания и поднятия на лифте человек ощущает увеличение или уменьшение своего веса.

«Вес тела», «Невесомость», «Перегрузка» и запишите их в сборники понятий.

3 мин.

1 б

1 б

1 б

Учащиеся определяют понятия:

Вес тела – сила упругости, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или растягивает подвес.

Невесомость - явление исчезновения веса тела, возникающее при свободном падении.

Перегрузка – явление увеличения веса тела, вызванное ускоренным движением тела вверх.

«Вес тела в разных условиях движения»

5 мин.

5 б

Учащиеся выполняют задание в тетрадях, а затем правильность выполнения проверяют на доске.

(Приложение № 1.)

Работа по группам. Каждая группа получает карточку с заданием и выводит одну формулу.

Каждый этап задания оценивается в 1 балл, итого:

5 мин.

8 б

Учащиеся заполняют таблицу.

(Приложение № 2)

Распределение заданий по группам:

Группа Формула веса тела в зависимости от

условий движения

Прямолинейное движение

Криволинейное движение

в нижней точке окружности

Криволинейное движение в

верхней точки окружности

Свободное падение

Равноускоренное движение

Равнозамедленное движение

5 мин.

Представители от групп записывают на доске результаты работы группы в общую таблицу (Приложение № 3)

1 мин.

1 б

Учащиеся предлагают тему урока.

Возможен вариант:

«Невесомость и перегрузки – удивительные превращения веса тела»

2 мин.

2 б

Учащиеся выполняют лабораторный опыт с помощью груза m=1 кг и динамометра.

Сравнивают результаты эксперимента с расчетными результатами.

Для того чтобы объяснить любое физическое явление, нужно знать строение вещества, силы и уравнения движения.

Это три «слона, « на которых покоится физика.

2 мин.

1.Составить вопросы – суждения по логической схеме.

2.Составить круги Эйлера по логической схеме.

3.Используя карточку № 3 сравнить понатия «Вес тела» и «Сила тяжести».

1 мин.

2 мин.

Время

Баллы

Урок № 2

Невесомость - удивительное состояние. Физики по этому поводу шутят: «В условиях невесомости все выглядит так же, как в условиях весомости, за исключением отсутствия веса, в связи, с чем при невесомости все выглядит не так, как в условиях весомости».

Все группы обсуждают 6 вопросов, затем по очереди отвечают на один из них.

1. Чем объяснить, что свеча в условиях невесомости гореть не будет?

2.Вследствие чего в состоянии невесомости при наличии сил тяготения исчезает вес тела?

3. Вследствие чего в состоянии невесомости вес тела невозможно измерить при помощи динамометра?

4. Почему в условиях невесомости не - возможно измерить массу тела при помощи рычажных весов?

5. Почему в условиях невесомости вода не вытекает из чайника?

6. Почему в условиях невесомости измерить давление воздуха в кабине корабля при помощи барометра-анероида?

10 мин.

2 б.

2 б.

2 б.

2 б.

2 б.

2 б.

Ответы:

1. Так как газы, расширяются и при нагревании становятся легче, то по закону Архимеда продукты горения вытесняются воздухом. Поскольку нет конвекции, значит пламя погаснет.

2.Так как тело и опора совершают свободное падение, вследствие притяжения Земли, то тело не успевает давить на опору, а значит, исчезает вес тела.

3.Если вес равен нулю, не возникает деформация пружины, значит невозможно измерить вес тела.

4.Так как весы – равноплечный рычаг, а в невесомости и опора (чаша весов) и тело лежащее на них, падают к Земле с одинаковым ускорением (g=9,8м/с) следовательно, при любом соотношении массы тела и массы гири, весы будут находиться в равновесии.

5.Так как вес равен нулю, а причиной вытекания жидкости из носика в обычных условиях является разность давления на разных уровнях, в условиях невесомости вода будет находиться на одном уровне, значит, жидкость вытекать не будет.

6.Так как давление газа объясняется ударами молекул, о какую либо поверхность, а главной частью барометра-анероида является металлическая коробочка с волнистой гофрированной поверхностью, из которой откачен воздух. Стрелка показывает, как меняется давление в результате ударов молекул.

Задание 2

Пример

Знаете ли вы, что с мгновения появления на свет постоянно находилась в состоянии невесомости?

Вы притягиваетесь к Земле и, соответственно, давите на опору, слегка деформируетесь, значит, вы весите. Но вместе с тем вас, притягивает и Солнце.

Сравним силы притяжения к Земле и к Солнцу (Fт и Fс).

Это притяжение (Fс) очень мало по сравнению с вашим весом, поэтому его ни в быту, ни в технике не учитывают.

Величину перегрузки характеризуют отношением ускорения движения a к ускорению свободного падения g.

K=a/g

Чтобы ответить на вопросы:

1.Каким образом ускорение и перегрузки влияют на организм человека?

2.Каким образом природа обеспечила приспособления живым организмам и человеку безболезненно переносить перегрузки, возникающие при ускорении и торможении?

Давайте поиграем в игру «Хорошо да не очень. (Каждый ответ оценивается в 1 балл) Перечислите:

Достоинства движения с ускорением:

1.Возможность человека осваивать космическое пространство.

2.Для живых организмов – это средство добычи питания, защита от нападения и возможность нападать на других, т.е. борьба за жизнь.

Возникает противоречие между необходимостью двигаться с ускорением и болевыми ощущениями и угрозой жизни организму.

5 мин.

5 б.

5 мин.

Дано: Решение:

m=60кг Fт=mg

g=10Н/кг Fс=G*m*M/R2

G=6.67*10-11Нм2/кг2 Fт=600Н

Mс=2*1030кг Fс=0.36Н

Fт>>Fc

Fт-? Fc-?

R=1.5*1011м

Недостатки движения с ускорением:

1.Болевые ощущения и угроза жизни организму т.к. увеличивается не только вес человека, но и каждый орган и каждая кость

Пути разрешения противоречия:

Человек

1.Толчок при прыжке смягчается, если приземлиться на полусогнутых ногах.

2.Позвоночник играет роль амортизатора, в котором хрящевые прокладки являются своего рода буферами.

3.Тренировка вестибулярного аппарата – органа, в который поступают нервные импульсы, сигнализирующие о пространственном перемещении тела, расположенном во внутреннем ухе. Тренировку осуществляют в специальных линейных ускорителях, центрифугах.

4.К.Э.Циолковский для повышения выносливости человека к действию ускорения, предлагал помещать его в жидкость с одинаковой по плотности с ним жидкостью. Он помещал куриное яйцо в банку с раствором соли и бросал с высоты. При этом яйцо не разбивалось. В настоящее время есть данные о подобных опытах с рыбами и лягушками. Помещенные в воду, они испытывали ускорения ударного характера 1000 и более.

Вывод:

Природа оказывается глубоко диалектичной. “В наше время – говорил А.Эйнштейн – физик вынужден заниматься философскими проблемами в гораздо большей степени, чем это приходилось делать физикам предшествующих поколений. К этому их вынуждают трудности их собственной науки.”

Каждый пример оценивается:

15 мин

2 б.

1.В голове у основания меч – рыбы есть гидравлический амортизатор – небольшие полости в виде сот, наполненные жиром. Они смягчают удар.

2.Секрет дятла заключается в том, что его голова перемещается только вперед и назад в одной плоскости, без каких-либо боковых смещений.

В связи с этим у инженеров возникла идея улучшить защитный шлем космонавта, сконструировав его таким образом, чтобы ограничить боковые смещения, что достигается шейными специальными болтами.

3.Плод в утробе матери, зародыш в яйце, находятся в жидкости, что предохраняет от вредного воздействия ускорения.

Домашнее задание

1.Рассчитайте свой вес на Земле, Луне и планетах солнечной системы. Значение ускорения свободного падения в Приложении № 4. Определите, на какой планете самый “внушительный” вес.

2.Используя карточку № 5 запишите по 2-3 примера для каждой пары категорий.

3.Используя карточку № 4 выявите и запишите противоречия по данной теме.

3 мин.

Подсчет баллов, выставление оценок

2 мин.

№

Задание

Равномерное движение

Неравномерное движение

Прямолинейное движение

Криволинейное

движение

Равноускоренное

движение

Равнозамедленное

движение

Движение в нижней

точке

окружности

Движение в верх-ней точке

окр.

Свободное

падение

Движение

В низ

Движение вверх

1

Изобразить

на рисунке силы Fт,N,P

(ось OY выбрать по направлению

ускорения a)

2

Записать уравнение движения в векторной форме

3

Записать уравнение движения в проекции на ось OY

4

Вспомогательные данные

5

Вывести формулу веса тела

6

Сравнить Fт и P

7

Дать характе-ристику веса тела: нормальный, увеличенный,уменьшенный

отсутствует

8

Дать характе-

ристику состояния тела:

деформированное или

недеформи-

рованное

9

Дать характеристику явления:

весомость,

невесомость,

перегрузка,

частичная

невесомость

№

Задание

Равномерное движение

Неравномерное движение

Прямолинейное движение

Криволинейное

Движение

Равноускоренное

Движение

Равнозамедленное

движение

a=o

Движение в ниж-ней точке

Окружности a o

Движение в верхней точке

Окружности a o

Свободное

Падение

a=g

Движение

Вниз

a  g

Движение вверх

a g

1

Изобразить

на рисунке силы Fт,N,P

(ось OY выбрать по направлению

ускорения a)

2

Записать уравнение движения в векторной форме

ma=R

ma=Fт+N

3

Записать уравнение движения в проекции на ось OY

O=N-Fт

Fт=N

ma=N-Fт

N=ma+Fт

ma=Fт-N

N=Fт-ma

ma=Fт-N

N=Fт-ma

ma=Fт-N

N=Fт-ma

ma=N-Fт

N=Fт+ma

4

Вспомогательные данные

Fт=mg

N=P

5

Вывести формулу веса тела

P=mg

P=m(g+a)

P=mg-a)

P=o

P=m(g-a)

P=m(g+a)

6

Сравнить Fт и P

P=Fт

P Fт

P Fт

P=o

Fo

P Fт

PFт

7

Дать характе-ристику веса тела: нормальный, увеличенный,уменьшенный

отсутствует

нормальный

Увеличенный

уменьшенный

отсутствует

уменьшенный

увеличенный

8

Дать характе-

ристику состояния тела:

деформированное или

недеформи-

рованное

Деформирован

ное

Деформирован

ное

деформированное

Недеформиро

ванное

деформированное

деформированное

9

Дать характеристику явления:

весомость,

невесомость

перегрузка,

частичная

невесомость

весомость

перегрузка

частичная

невесомость

невесомость

частичная

невесомость

перегрузка