Сценарий урока: Масса и сила

Цели:

образовательная: обеспечить в ходе урока усвоение новых и закрепление ранее усвоенных понятий - масса тела и сила;

развивающая: выработать умение классифицировать свойства понятий и тел;

воспитательная: показать познаваемость мира и его закономерностей

Тип урока - урок изучения нового материала

Вид урока - смешанный

Структура:

1.Организационный момент

2. Мотивационный аспект

3. Изучение нового материала

4. Практическое применение знаний

5. Подведение итогов

Дидактические цели этапов урока

Этапы урока

Цели

Организационный

(этап мотивации)

подготовка обучающихся к работе на уроке;

Мотивационный аспект

выработка у обучающихся на личностно значимом уровне внутренней готовности выполнения нормативных требований учебной деятельности; создание условий для формулировки цели урока и постановки учебных задач

Изучение нового материала

Обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний, связей и отношений в объекте изучения.

Первичная проверка понимания

Установление правильности и осознанности усвоения учебного материала, выявление пробелов, неверных представлений, их коррекция.

Практическое применение знаний

Обеспечение усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в решении задач.

Подведение итогов

Анализ и оценка успешности достижения цели (составление ОК); выявление качества овладения знаниями.

1. Организационный момент

а) взаимное приветствие участников учебного процесса

б) мотивационный настрой обучающихся со стороны учителя к плодотворной совместной работе на уроке

в) оглашение темы и цели работы

Учитель: Кинематика рассматривает движение тела как таковое и не интересуется тем, почему это движение возникло. Тело каким-то образом движется вот давайте и будем исследовать характеристики его движения. Траектория, путь, перемещение, скорость, ускорение - примеры физических величин, с которыми имеет дело кинематика.

Поскольку причины возникновения движения не выясняются, из поля зрения кинематики выпадают такие величины, как масса и сила.

На доске записывается тема урока: Масса тела и сила.

Постановка цели работы:

Учитель: сегодня мы приступаем к изучению раздела механики изучающего причины возникновения механического движения - динамики. Динамика стоит на «трех китах» - Законах Ньютона. Законы Ньютона основаны на многочисленных опытных фактах, по которым живет природа. В динамике рассматриваются взаимодействия тел, в результате чего появляются новые понятия: масса, сила, импульс, работа, энергия.

Цель урока: сегодня в ходе урока нам предстоит усвоить и закрепить ранее знакомые нам из курса физики 7 класса понятия - масса тела и сила

2. Изучение нового материала. Фронтальная работа с классом. Обучающиеся по ходу объяснения заполняют ОК - опорный конспект (см. приложение).

Масса

Учитель: Немного из истории: развитие механики как экспериментальной науки началось в XVII веке. Великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564 - 1642) на основе экспериментальных исследований движения шаров по наклонной плоскости сделал общий вывод о том, что скорость любого тела изменяется только в результате его взаимодействия с другими телами. Явление сохранения скорости движения тела называется инерцией.

Великий английский ученый физик (1643 - 1727) сформулировал в качестве одного из основных законов механики закон инерции: всякое тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела. Закон инерции называют первым законом Ньютона. Свойство тел сохранять свое состояние покоя или движения с постоянной скоростью называется инертностью тел. Инертность проявляется в том, что при внешнем воздействии тело не может мгновенно перейти из состояния покоя в состояние движения или из состояния движения в состояние покоя. Легко изменить состояние движения воздушного шарика, но трудно изменить скорость автобуса. Следовательно, инертность разных тел может быть различной.

Вопрос классу: от чего зависит инертность тел?

Ответ (предполагаемый) - от массы тел.

Учитель: для количественного сравнения инертности разных тел в физике используется физическая величина - масса. Масса является мерой инертности тела.

Масса одна из самых фундаментальных величин. Масса характеризует сразу несколько свойств тела и обладает рядом важных свойств.

1. Масса служит мерой содержащегося в теле вещества;

2. Масса является мерой инертности тела (инертность - свойство тел сохранять свою скорость неизменной (инерциальные системы отсчета) При наличии внешних воздействий скорость тела меняется тем медленнее, чем больше инертность (т.е. масса) тела)

3. Масса тел является причиной их гравитационного притяжения друг к другу.

4. Масса тела равна сумме масс его частей. Это так называемая аддитивность массы. Аддитивность позволяет использовать для измерения массы эталон -1кг.

5. Масса изолированной системы тел не меняется со временем (закон сохранения массы).

6. Масса тела не зависит от скорости его движения. Масса не меняется при переходе от одной системы отсчета к другой.

Для сравнения масс различных тел, необходимо выбрать тело, масса которого принимается за единицу массы. Таким телом служит эталон из сплава иридия с платиной, хранящийся в Международном бюро мер и весов во Франции. Единица массы в Международной системе, равна массе этого эталона, называется килограмм (кг).

Способы измерения массы. Из двух взаимодействующих тел более инертным называют то тело, у которого при взаимодействии возникает меньшее ускорение. Во сколько раз масса m₁первого тела больше массы m₂ второго тела во столько раз ускорение a₁ первого тела при взаимодействии этих двух тел меньше ускорения a₂ второго тела. Если обозначить массы взаимодействующих тел т₁ и т₂, то можно записать:

= отношение модулей ускорений двух тел, равно обратному отношению их масс. Также можно найти массу отдельного тела, используя массу эталона = , = , так как =1, тогда =

На практике для измерения масс тел используется связь свойства инертности тел со свойством их притяжения к земле. Опыты и наблюдения показывают, что чем более инертно тело, тем сильнее оно притягивается к Земле. Притяжение тел к Земле называется гравитационным притяжением. Отсюда следует, что масса является не только мерой инертности тел, но и мерой их способности к гравитационному взаимодействию. Самый простой и распространенный способ сравнения и измерения масс тел основан на сравнении способности тел к гравитационному притяжению с помощью равноплечих весов. Если равноплечие весы, на чашки которых помещены два тела, находятся в равновесии. То гравитационное притяжение тел к Земле одинаково, следовательно, одинаковы и массы тел.

Сила.

Взаимодействие тел можно описывать с помощью понятия силы. Любое изменение скорости тела происходит только в результате действия на него других тел. Признаком действия на тело других тел является возникновение ускорения.

Проведем теоретическое исследование: рассмотрим удар бильярдного кия по шару в направлении, перпендикулярном скорости движения шара

В результате удара со средней силой , шар получает дополнительную скорость в направлении . Вектор изменения скорости направлен в сторону силы . Чем больше сила, тем больше изменение скорости , т.е. можно предположить, что

Так как изменение скорости в единицу времени определяет ускорение тела , то

Следовательно, ускорение тела, пропорционально силе, действующей на тело.

Вывод:

а) Сила - это количественная мера воздействия одного тела на другое.

б) Сила - это векторная величина, так как имеет направление.

в) Так как сила характеризуется модулем (абсолютной величиной) и направлением в пространстве, при воздействии на движущееся тело других тел его скорость может изменяться не только по модулю, но и по направлению.

г) Важна точка приложения силы: одна и та же по модулю и направлению сила, приложенная в разных точках протяженного тела, может оказывать различное воздействие.

Обращение к классу: приведите примеры из жизни, когда действие силы приложенной в разных точках тела на тело оказывает различное воздействие.

Ответ (один из предполагаемых) - если взяться за обод велосипедного колеса и потянуть по касательной к ободу, то колесо начнет вращаться. Если же тянуть вдоль радиуса, никакого вращения не будет.

Учитель: если на тело действует несколько сил, то здесь справедлив принцип суперпозиций (силы складываются как вектора).

Если равнодействующая сил, приложенных к телу рана нулю, то в силу первого закона Ньютона найдутся такие системы отсчета (называемые инерциальными), в которых движение тела будет равномерным и прямолинейным. Но если равнодействующая не обращается в нуль, то в инерциальной системе отсчета у тела появится ускорение. Количественную связь между ускорением и силой дает второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона: произведение массы тела на вектор ускорения, есть равнодействующая всех сил, приложенных к телу: m =

Второй закон Ньютона связывает векторы ускорения и силы.

Вектор ускорения сонаправлен с вектором равнодействующей силы, так как масса тела положительна.

Если тело А действует на тело В, то и тело В действует на тело А. Количественную связь между действиями тел друг на друга дает третий закон Ньютона.

Третий закон Ньютона. Два тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Эти силы имеют одну и ту же физическую природу и направлены вдоль прямой, соединяющей их точки приложения.

Пример: если карандаш действует на стол с силой , направленной вертикально вниз, то стол действует на карандаш с силой , направленной вертикально вверх. Эти силы равны по абсолютной величине.

Теперь поговорим о силах взаимодействия тел в механике. Их три вида: сила упругости, гравитационная сила и сила трения.

Сила упругости - это сила, возникающая при упругой деформации тела и всегда направленная в сторону, противоположную смещению частиц тела в процессе деформации

Любые два тела притягиваются друг к другу - по той лишь одной причине, что они имеют массу. Эта сила притяжения называется силой тяготения или гравитационной силой. F= - закон всемирного тяготения

Сила трения - сила взаимодействия между соприкасающимися телами, препятствующая перемещению одного тела относительно другого.

Эталонная сила в Международной системе единиц называется Ньютон (Н).

Сила в 1 Н сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² (1 Н = 1 кг ^. 1 м/с²)

На практике нет необходимости все измеряемые силы сравнивать с эталоном. Для измерения сил используют пружины, растянутые до некоторой заданной длины. Модуль силы , с которой эта пружина при фиксированном растяжении действует на прикрепленное к ее концу тело, называют эталоном силы. Способ сравнения других сил с эталоном состоит в следующем: если тело под действием измеряемой силы и эталонной силы остается в покое (или движется равномерно и прямолинейно), то силы равны по модулю F = F₀ . Такие откалиброванные пружины называются динамометрами. Сила измеряется по растяжению динамометра (рис. 1)

Рисунок 1.

Измерение силы по растяжению пружины. При равновесии = -

3. Практическое применение знаний:

Задача 1.Тележка движется по горизонтальной поверхности со скоростью 30см/с и сталкивается с покоящейся тележкой такой же массы, как ее собственная. В результате столкновения движущаяся тележка останавливается. Определите скорость, с которой будет двигаться другая тележка после столкновения.

Дано:

v₀₁ = 30 cм/c

m₁ = m₂

v₁ = 0

v₀₂ = 0

Решение: v₁ v₀₂

v₀₁ v₂

= место столкновения

Первая тележка получила ускорение

a₁ = = =

Вторая тележка получила ускорение

a₂ = = =

Отношение модулей ускорений взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс

= = =1,

отсюда v₀₁ = v₂ = 30cм/c

v₂ -?

Ответ: v₂ = 30cм/c

Задача 2^*. Два одинаковых по размеру цилиндра - алюминиевый и стальной с просверленными по осям отверстиями надеты на стержень, вдоль которого они могут скользить с малым трением. Стержень с цилиндрами установили на центробежную машину и привели её во вращение, предварительно связав цилиндры нитью длиной 8см. Цилиндры взаимодействуют друг с другом посредством нити. На каком расстоянии от оси вращения расположится каждый из цилиндров? Если =3

r₂ r₁

Дано:

= 3

l = 8см

Решение:

=

l = l_{1 +} l₂

= 3 r₁=3r ₂ r₁₌ l - r ₂

3r ₂= l - r ₂

4r ₂= l

r ₂= ==2см r₁= l-2=6

r₁ -?

r ₂ -?

Ответ: r₁₌ 6см, r₂₌ 2см

4. Подведение итогов. Учитель выборочно проверяет правильность запонения ОК. Хорошо работающие на уроке обучающиеся получают отметки в журнал. Обговаривается план работы на следующий урок

Приложение

ОК. Масса и сила

Динамика - Почему? Динамо - сила.

масса

Основные понятия динамики

сила

Масса.

Инертность тел заключается - ____________________________________________

Свойством инертности обладает __________________________________________

Физическая величина являющаяся мерой инертности тел, называется _________

Из двух взаимодействующих тел более инертным называют то тело, у которого при взаимодействии возникает ___________________________________________ускорение.

=

Для сравнения масс различных тел служит эталон из сплава иридия с платиной, хранящийся в Международном бюро мер и весов во Франции. Единица массы в Международной системе, равна массе этого эталона, называется___________________

=

Самый простой и распространенный способ сравнения и измерения масс тел основан на сравнении способности тел к гравитационному притяжению с помощью равноплечих весов. Если весы, на чашки которых помещены два тела, находятся в равновесии следовательно, __________________________________________________

Масса является мерой _________________________________________тела

Сила.

Признаком действия на тело других тел является возникновение ______________

Сила - это _________________________________мера воздействия одного тела на другое

Сила - это ____________________________________________, так как имеет направление

Эталонная сила в Международной системе единиц называется ________________________

Прибор для измерения силы (рис.1) называется ____________________________________

Рисунок 1.

Таблица1

Характеристика свойств фундаментальных величин

Масса

Сила

1.

1.

2.

3.

2.

4.

5.

6.