Методические особенности изучения темы "Сила тяжести и вес тела"

Коэффициент силы тяжести. Сущность понятия "вес". Интегрированный урок по теме "Сила. Сила тяжести. Явление тяготения". Тест "Повторение изученного материала". Понятие "сила тяготения". Самостоятельные работы по теме: "Явление тяготения. Сила тяжести".

ГЛАВА 1. Сила тяжести и вес тела

На рисунке 1 изображен опыт с двумя гирями и динамометрами. Вы видите, что при массе гири 200 г (то есть 0,2 кг) на неё действует сила тяжести 2 Н, а при массе 500 г (то есть 0,5 кг) – сила тяжести 5 Н. Обратим внимание на закономерность:

Рис. 1

Проделав опыты с многими телами, мы обнаружим ту же самую закономерность: отношение силы тяжести, действующей на тело, к массе этого тела является постоянной величиной, не зависящей ни от силы тяжести, ни от массы тела. Эту величину называют коэффициентом силы тяжести:

Формулу для вычисления коэффициента «g» можно преобразовать, поместив слева силу тяжести:


F тяж - сила тяжести, Н m - масса тела, кг g – коэффициент, Н/кг

В опыте с двумя гирями мы выяснили, что вблизи поверхности Земли коэффициент «g» имеет значение 10 Н/кг (более точные значения 9,78 Н/кг и 9,83 Н/кг – см. далее в таблице).

Опыты показывают, что по мере удаления от Земли сила тяжести ослабевает. Например, на высоте 300 км значение коэффициента «g» уменьшается приблизительно до 9 Н/кг.

Повторяя опыт с гирями и динамометрами в различных местах Земли, а также на поверхности Луны, Марса и так далее, можно выяснить, что коэффициент «g» зависит от места наблюдения:

Коэффициенты силы тяжести, Н/кг

Луна 1,7 Земля:  10
Марс 3,8 а) полюс 9,83
Юпитер 24 б) экватор 9,78

В обыденной жизни под словом «вес» мы зачастую подразумеваем массу тела, не делая различия между этими терминами. Однако это неверно. Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или тянет подвес. Например, на рисунке 2 медведь действует на опору – прогнувшуюся доску. Согласно определению, сила давления медведя на доску – вес медведя. Часто вес тела равен действующей на него силе тяжести. В виде формулы это записывается так:


Однако эта формула верна не всегда. Например, если тело погружено в жидкость или газ. В этом случае возникает выталкивающая сила, обычно приводящая к уменьшению веса. Многочисленные опыты показывают, что вес тела равен действующей на него силе тяжести, когда тело и его опора (подвес) покоятся или движутся вместе равномерно и прямолинейно, и не действуют другие силы, кроме силы тяжести. Это – границы применимости формулы W = F тяж

Рис. 2

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «СИЛА ТЯЖЕСТИ»

Интегрированный урок (физика + информатика) по теме "Сила. Сила тяжести. Явление тяготения"

Цели урока:

1. Сформировать у учащихся понятие о силе, рассмотреть обозначение силы, её графическое изображение силы и познакомиться с первой силой - силой тяжести и её проявлениями.

2. Отработка и закрепление умений учащихся изобразить силу и видеть какие силы действуют на тело, и чем они образованы.

Развивающая:

1. Развитие умений применять полученные знания при решении расчетных и качественных задач.

2. Развитие логического мышления.

Воспитательная:

1. Развитие коммуникативных умений и навыков при работе в классе.

2. Развитие информационных УУН.

3. Развитие научного мировоззрения на применение знаний о гравитации.

4. Воспитание добросовестного отношения к труду.

по информатике:

Образовательные:

1. Обеспечить применение практических навыков для работы с программой, папкой и файлом: открыть программу (графический редактор Paint), открыть файл, папку.

2. Закрыть окно программы, сохраняя изменения в файле.

Развивающие:

1. Развитие аналитико-синтезирующего мышления (формирование умений выделять существенные признаки и свойства объектов, формировать умение делать выводы).

2. Развитие умений применять знания на практике.

3. Развитие общетрудовых и политехнических умений (развитие операционно-контрольных умений – умение пользоваться мышью, клавиатурой; оценивать результаты выполненных действий; регулировать и контролировать свои действия).

Тип урока: урок получения новых знаний с интегрирированием знаний, умений и навыков по физике и информатике.

Оборудование:

· Физика: Магнит, шар металлический, теннисная ракетка , 2 теннисных шарика, пружина на штативе, груз, линейка и 3 бруска;

· Информатика: ПО –Visual Basic, Power Point, иллюстрации.

Структура урока:

Организационный момент:

Этап подготовки учащихся к активной и сознательной работе по систематизации знаний, умений, навыков (постановка целей и задач).

Уважаемые друзья! Сегодня на уроке мы будем изучать физику с использованием компьютера. В этом вам будут помогать язык программирования VBasic и программа созданий презентаций Power Point. И, конечно же, вам необходимо будет вспомнить основные операции работы с файлами - открыть, сохранить, и элементы работы в программе созданий презентаций Power Point <Приложение>

Актуализация знаний

1) Экспериментальная задание. Найти объем тела с помощью мензурки и массы с помощью весов, определить плотность и по таблице плотности экспериментально установить из какого вещества, сделано данное тело. (Ответ: латунь) <Приложение>

2) Задача у доски (расчетную задачу)

Стр. 54- учебник. Упражнение 8 № 2.

Определите объем льдинки, масса которой 108 г.(ответ 120 см 3 ) <Приложение>

Вариант 1, 4 . Сидят за компьютерами. Ваши знания будет проверять компьютер. Для того чтобы успешно справиться со всеми заданиями мы воспользуемся программой создания презентаций Power Point и языком программирования Basic. Ознакомьтесь, пожалуйста, внимательно с инструкцией. Она находится на Вашем столе. Оценку за выполненное задание Вам поставит компьютер.

Вариант 2, 3. На рабочих местах. Ознакомьтесь, пожалуйста, с инструкциями по заполнению карточек. Ваши знания будут оценены в соответствии с таблицей ответов.

тест “Повторение изученного материала”

1. Плотностью называют…

а) физическую величину, равную отношению объёма тела к его массе. б) физическую величину, равную отношению массы тела к его объёму. в) физическое явление.

2. В системе СИ плотность измеряется в…

а) г/см3 . б) г/л. в) кг/м3 .

3 . Плотность данного вещества зависит …

а) от его массы. б) от его объёма. в) от его размеров.

4 . Укажите слово, обозначающее вещество.

а) ручка. б) секунда. в) бензин г) длина.

5. Единицей скорости является…

а) метр б) м/с в) секунда г) километр

Проверим ваши ответы. Поменяйтесь, пожалуйста, выполненными заданиями. Ваши задания проверят ваши соседи по парте.

А теперь проверим (высвечиваю результаты). <Приложение>

II. Изучение нового материала.

Физика неотделима от эксперимента. И так перед вами опыт.

Магнитом действуем на металлический шарик.

Вопрос: Что мы видим?

Ответ: Шарик изменяет свою скорость. Шарик и магнит взаимодействуют.<Приложение>

2. Шариком действуем на магнит.

Вопрос: Что мы видим?

Ответ: Шарик и магнит взаимодействуют.

Оба тела действуют друг на друга.<Приложение>

3. Два шарика сталкиваются.

Вопрос: Что мы видим?

Ответ: Шарики изменяют свою скорость. Они взаимодействуют.<Приложение>

Итак, скорость тела изменяется , если тела действуют друг на друга. <Приложение>

4. Пружина на штативе. Подвешиваем груз

Вопрос: Что мы видим?

Ответ: Пружина растянулась под действием груза, но и груз не упал под действием пружины.<Приложение>

5. На линейке брусок. Линейка на двух брусках.

Вопрос: Что мы видим?

Ответ: Линейка изменяет свою форму - прогибается – деформируется.<Приложение>

Деформация – это изменение формы тела.

Сила - причина изменения скорости и формы тела (деформация) <Приложение>

Сила изображается с помощью стрелки – это векторная величина.

Векторная величина - величина которая кроме числового значения имеет направление. ->

F- Сила <Приложение>

Измеряется в Н (ньютонах). <Приложение>

Для изображения силы необходима точка приложения (рисунок человек с тележкой).

Изобразим силу =50 Н.<Приложение>

Например, F= 50 Н направлена влево.

1. выберем точку.

2. проведем прямую по направлению действия силы.

3. выберем единичный отрезок.

4. отложим численное значение силы

5. изобразим силу стрелкой (рис. 3)


Рис. 3

Примеры: женщина с тележкой, мужчина с санками (работа по рисункам на определение силы).<Приложение>

6. Теннисной ракеткой действуем на шарик, шарик бросаем на пол.

Что общего вы видите в этих опытах и чем эти опыты отличаются от предыдущих.

Ответ: тела падают.

Ни для кого не секрет, что ничем не удерживаемые тела падают на землю. Это происходит потому, что существует земное тяготение – притяжение тел Землей. Ученые выяснили, что оно тем сильнее, чем больше масса тела. Но оказывается, тела притягиваются не только к Земле, но и друг к другу!

Взаимное притяжение всех тел в мире имеет собственное название: явление гравитации или явление всемирного тяготения.

Силой тяготения называют силу, с которой все тела в мире притягиваются друг к другу.

Её разновидностью является сила тяжести – сила, с которой все тела, притягивается к Земле.

Сила тяжести всегда направлена к центру Земли. <Приложение>

Изображается сила тяжести F тяж.

Сила тяжести – векторная величина.

Явление тяготения - взаимное притяжение всех тел.

Притяжение любого тела проявляется тем заметнее, чем больше его масса. Именно поэтому притяжение Земли, масса которой огромна, мы замечаем на каждом шагу, а притяжение других окружающих нас тел смогли обнаружить лишь специальным опытом.

Из курса биологии Вы знаете, что главный корень растений всегда направлен перпендикулярно Земле. Этот факт объясняет действие силы тяжести.

Из курса географии вы знаете, что наша Земля имеет форму шара сплюснутого у полюсов.

Вопрос: Как Вы думаете где на тело будет действовать большая сила тяжести на полюсе Земли или на экваторе.

Ответ: На полюсе, так как тело находится ближе к центру Земли и следовательно на тело действует большая сила тяжести.

Z Физкультминутка!

III. Закрепление.

1, 2 варианты за компьютерами, а 3,4 на рабочих местах.

тест “Закрепление”

1. Может ли тело без действия на него других тел изменить свою скорость…

а) может. б) могут только человек и животное в) не может г) может, но не каждое тело

2. Какая сила вызывает движение капель дождя к Земле?

а) вес капель. б) сила тяжести в) сила ветра г) масса капель

3 . В каких случаях изменяется скорость тела?

а) если тела действуют друг на друга. б) если тела не действуют друг на друга. в) если тело обладает маленькой плотностью. г) если масса тела равна 1 кг.

4 . Что такое сила?

а) мера взаимодействия тел. б) мера гравитации в) физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему г) явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.

5. Единицей силы является…

а) метр б) ньютон в) секунда г) километр

<Приложение>

IV. Итог урока.

Итак, во всех опытах мы увидели, что тела взаимодействуют друг с другом. Результатом этих взаимодействий стало:

- изменение скорости;

- изменение формы.

Мерой взаимодействия тел между собой является векторная величина- сила.

Сила – термин, являющийся:

а) кратким обозначением действия одного тела на другое;

б) названием физической величины, характеризующей это действие.

О том, что на тело подействовала сила, можно судить по наличию одного или нескольких признаков: меняется скорость или направление движения тела, меняются размеры или форма тела.

На чертежах силу изображают в виде прямой стрелки, называемой вектором этой силы. Длина вектора символизирует числовое значение силы, а направление вектора указывает направление действия силы.

Вопрос: А теперь расскажите, пожалуйста, какими темами из курса информатики вы сегодня воспользовались?

Ответ: Работа с мышью, открытие и закрытие папки, открытие файла, закрытие файла.

Объявление оценок.

V. Домашнее задание.

§ 23, 24

Спасибо за урок!<Приложение>

ГЛАВА 3. САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «ЯВЛЕНИЕ ТЯГОТЕНИЯ. СИЛА ТЯЖЕСТИ »

Начальный уровень

1. Какая сила заставляет Землю и другие планеты двигаться вокруг Солнца? Выберите правильное утверждение.

А. Сила упругости.

Б. Сила инерции.

В. Сила тяготения.

2. Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли? Выберите правильное утверждение.

А. Сила атмосферного давления.

Б. Сила тяготения.

В. Сила давления воды на дно морей и океанов.

3.Что нужно сделать, чтобы увеличить силу тяготения между двумя телами? Выберите правильное утверждение.

А. Сблизить оба тела.

Б. Удалить оба тела друг от друга.

В. Уменьшить массы этих тел.

4.На столе лежит шарик массой 400 г. Какая сила тяжести на него действует? Выберите правильный ответ.

А. 4000 Н.

Б. 40 Н.

В. 4 Н.

5. Сила тяжести, действующая на люстру, равна 120 Н. Какова масса люстры? Выберите правильный ответ.

А. 12 кг.

Б. 120 кг.

В. 1200 кг.

6. В бутылку налито 0,5 л воды. Какая сила тяжести действует на воду? Выберите правильный ответ.

А. 0,5 Н.

Б. 5 Н.

В. 50 Н

Средний уровень

1. а) Что свидетельствует о существовании силы тяжести?

б) Изобразите графически силу тяжести, действующую на шар, лежащий на поверхности Земли.

а) Почему падают на землю капли дождя, крупинки града?

б) Что нужно сделать, чтобы увеличить силу тяготения между телами?

а) Какая сила вызывает образование камнепадов в горах?

б) Изобразите графически силу тяжести, действующую на шар, подвешенный на нити.

а) Почему мяч, брошенный вертикально вверх, падает на землю?

б) Почему во всех задачах о силе тяжести уточняется «вблизи поверхности Земли»?

а) Какая сила удерживает тела на поверхности Земли?

б) Изобразите графически силу тяжести, действующую на брусок, лежащий на поверхности Земли (рис. 4).

Рис. 4

а) Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли?

Б) Изобразите графически силу тяжести, действующую на брусок, подвешенный на пружине (рис. 5).


Рис. 5

Достаточный уровень

а) Имеются два одинаковых шара. Один из них лежит на берегу океана, а другой - на вершине горы. На какой из шаров действует большая сила тяжести?

б) Определите массу ведра воды, на которое действует сила тяжести 120 Н.

а) Почему явление притяжения тел друг к другу называют всемирным тяготением?

а) Почему подниматься в гору даже по ровной дороге гораздо тяжелее, чем спускаться с нее?

б) Какова масса корзины яблок, если на нее действует сила тяжести 600 Н?

а) Притягивает ли Землю стоящий на ее поверхности человек? Летящий самолет?

б) Какая сила тяжести действует на кирпич массой 2,5 кг?

а) Действует ли на вас сила притяжения к Солнцу? Объясните свой ответ.

б) Определите массу ящика с песком, если на него действует сила тяжести 800 Н.

а) Почему мы не замечаем гравитационного притяжения между окружающими нас телами?

б) Бидон с молоком имеет массу 40 кг. Какая сила тяжести действует на этот бидон?

Высокий уровень

а) Стальной шар перенесли с поверхности стола в стакан с водой.

Изменилась ли при этом сила тяжести?

б) Найдите силу тяжести, действующую на 20 л воды.

а) Действует ли сила тяжести на летящего в воздухе стрижа?

б) Какая сила тяжести действует на медный брусок размером 10 х 8 х 5 см?

а) В сосуде с водой находятся два бруска одинаковой массы - деревянный и медный. На какой из брусков действует большая сила тяжести?

б) Какой объем воды находится в сосуде, если на нее действует сила тяжести 500 Н?

а) Действует ли на дерево, растущее во дворе, сила тяжести?

б) Найдите силу тяжести, действующую на стальную отливку объемом 20 дм3 .

а) Действует ли сила тяжести на деревянный шар, плавающий на поверхности воды?

б) Какого объема алюминиевый брусок надо взять, чтобы действующая на него сила тяжести вблизи поверхности земли была равна 270 Н?

а) Изменяется ли заметно сила тяжести, действующая на самолет, во время его полета? Самолет летит вдоль одной параллели на постоянной высоте.

б) На медный шар объемом 120 см3 действует сила тяжести 8,5 Н. Сплошной этот шар или имеет внутри полость?


Литература

1. Шмаков С.А. Игры учащихся – феномен культуры, - М.: Новая школа, 1994 г.

2. Ланина И.Я. Внеклассная работа по физике, - М.: Просвещение, 1977 г.

3. Степанова Г.Н. Сборник вопросов и задач по физике (для 7-8 классов),- Санкт-Петербург.: Специальная литература, 1995 г.

4. Сёмке А.И. Физика. Занимательные материалы к урокам. 7 класс, - М.: НЦ ЭНАС, 2001 г.