Сказка» учебно-методический материал по теме «силы в природе»
| Вид материала | Сказка |
- Программа повышения квалификации руководителей среднего звена без отрыва от работы, 84.86kb.
- Программа спецкурса. Учебно-методический материал по формированию умений соблюдать, 250.97kb.
- Методические рекомендации по составлению учебно-методического комплекса темы (умк), 140.83kb.
- Учебно-методический комплекс по курсу:"Расчет потенциала средней силы для ионных каналов", 219.87kb.
- Е. П. Чивиков философия силы «аристотель» Москва 1993 Чивиков Е. П. Философия Силы, 5453.25kb.
- И. Л. Литвиненко учебно-методический комплекс по дисциплине международный туризм ростов-на-Дону, 398.8kb.
- Учебно-методический комплекс умк учебно-методический комплекс общие основы педагогики, 974.02kb.
- А. Б. Тазаян Учебно-методический комплекс дисциплины "Логика" Ростов-на-Дону 2010 Учебно-методический, 892.49kb.
- И. Д. Алекперов учебно-методический комплекс дисциплины "информатика" Ростов-на-Дону, 952.05kb.
- А. Б. Тазаян Учебно-методический комплекс дисциплины "Юридическая логика" (для студентов, 1003.39kb.
Уроки физики В Центре Образования «Сказка»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПО ТЕМЕ «СИЛЫ В ПРИРОДЕ»
Учебный материал
Пример конспектирования
Тестовые задания
Контрольные задачи
Махачкала 2007
Сила.
Взгляните на рисунки. Когда мальчик несет книги, он с силой поддерживает их. Гамак, растянувшийся под весом медведя, с силой тянет за ствол дерева, изгибая его. В этих примерах "с силой" есть общее - действие одного тела на другое. Руки действуют на книги, а гамак - на ствол. Поэтому можно сказать, что сила – термин, служащий для краткого обозначения действия одного тела на другое.
Сила может быть больше или меньше. Например, сила давления медведя на гамак больше, чем бабочки. Следовательно, термин "сила" имеет и второе значение: сила – физическая величина, количественно характеризующая действие одного тела на другое.
Друг на друга действуют не только соприкасающиеся тела. Например, Земля притягивает летающих птиц, не прикасаясь к ним. Тогда возникает вопрос: как узнать, что на тело действует сила? Для этого служат признаки действия силы: изменение скорости или направления движения тела, изменение формы или размеров тела. Например, перестав взмахивать крыльями, птица станет лететь не только вперед, но и вниз. То есть тело птицы изменит направление движения. По мере падения птицы скорость движения ее тела также не будет оставаться постоянной: она будет увеличиваться. Рассмотрите шуточный рисунок с бабочкой и медведем. Вы легко увидите и оставшиеся два признака действия силы: изменение формы и размеров натянутого гамака.
На рисунке изображен динамометр – прибор для измерения сил (греч. "динамис" – сила). Основные его части – упругая пружина со стрелкой, движущейся по шкале. Единица силы называется 1 ньютон (обозначение: 1 Н). Это приблизительно такая сила, с которой Земля притягивает гирю массой 102 г.
В физике единицы величин выбирают не случайным образом, а так, чтобы они были согласованы с уже выбранными ранее единицами. Как же выбрали единицу силы – 1 ньютон? Оказывается, что если на покоящееся тело начнет действовать сила, то это тело будет двигаться равномерно ускоренно. Это значит, что за равные промежутки времени скорость тела будет возрастать на равные величины. Зная эту особенность движения тел, силой в 1 ньютон назвали такую силу, которая, будучи приложенной к покоящемуся телу массой 1 кг, будет ежесекундно увеличивать его скорость на 1 м/с.
Н
а рисунках и чертежах силу изображают в виде стрелки. Ее направление символизирует направление действия силы, а длина – числовое значение силы. Стрелку, изображающую силу на чертеже, называют вектором этой силы. Например, вектор силы, с которой мальчик поддерживает книги, направлен вверх, а вектор силы, с которой крючок тянет упирающегося ослика, направлен влево.В обыденной речи слово "сила" мы используем в самых разных ситуациях. Например, мы говорим: сила удара, сила духа, сила разума и так далее. В физике же термин "сила", как вы видите, имеет иное, более четкое и "узкое" значение.
Виды сил В окружающем нас мире бесчисленное количество тел, которые взаимодействуют друг с другом. Но, несмотря на многообразие сил, принято выделять несколько их видов.
С
илой упругости называют силу, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров. Это происходит, если тело сжимают, растягивают, изгибают или скручивают. Например, сила упругости, возникшая в пружине, действует на кирпич. Она возникла в результате сжатия пружины.Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение формы или размеров тела. В нашем примере упавший кирпич сжал пружину, то есть подействовал на нее с силой, направленной вниз. В результате в пружине возникла сила упругости, направленная в противоположную сторону, то есть вверх.
Силой тяготения называют силу, с которой все тела в мире притягиваются друг к другу (см. § 2-а). Разновидностью силы тяготения является сила тяжести – сила, с которой тело, находящееся вблизи какой-либо планеты, притягивается к ней. Например, ракета, стоящая на Марсе, притягивается к нему – на ракету действует сила тяжести.Сила тяжести всегда направлена к центру планеты. На рисунке показано, что Земля притягивает мальчика и мяч с силами, направленными вниз, то есть к центру планеты. Как видите, направление "вниз" различно для различных мест на Земле. Это будет справедливо и для других планет и космических тел.
Силой трения называют силу, препятствующую проскальзыванию одного тела по поверхности другого. Рассмотрим рисунок. Резкое торможение автомобиля сопровождается "визгом тормозов". Он возникает из-за проскальзывания шин по поверхности асфальта. При этом между колесом и дорогой действует сила трения, препятствующая такому проскальзыванию.
С
ила трения всегда направлена противоположно направлению проскальзывания рассматриваемого тела по поверхности другого. Например, при резком торможении автомобиля его колеса проскальзывают вперед, значит, действующая на них сила трения о дорогу направлена в противоположную сторону, то есть назад.Выталкивающей силой (или силой Архимеда) называют силу, с которой жидкость или газ действуют на погруженное в них тело.
На рисунке показано, что вода в пруду действует на пузырьки воздуха – выталкивает их на поверхность. Вода также действует на рыбу и камни – подталкивает их вверх, уменьшая их вес (силу, с которой камни давят на дно пруда). Архимедова сила обычно направлена вверх, противоположно силе тяжести.Архимедова сила
Посмотрите на рисунок опыта. К коромыслу весов подвешены два одинаковых шара. Их вес одинаков, поэтому коромысло находится в равновесии (рис. "а"). Подставим под правый шар пустой стакан. От этого вес шаров не изменится, поэтому равновесие сохранится (рис. "б").
Нальем в стакан углекислого газа, плотность которого больше плотности воздуха (рис. "в"). Равновесие коромысла нарушится, показывая, что вес правого шара стал меньше. Это произошло потому, что теперь на шар действует большая архимедова сила.
Приступим к количественному изучению архимедовой силы. Взгляните на рисунок. К динамометру подвешена большая картофелина. Вы видите, что ее вес равен 3,5 Н. Погрузив картофелину в воду, мы обнаружим, что ее вес уменьшился. Он стал равен 0,5 Н.
Вычислим изменение веса картофеля:
∆W = 3,5 Н – 0,5 Н = 3 Н
Почему же вес картофеля изменился именно на 3 Н? Очевидно потому, что в воде на картофель подействовала выталкивающая сила такой же величины. Сформулируем обобщение: причина изменения веса тел, погруженных в жидкость или газ, – действие архимедовой силы. В виде формулы этот вывод записывается так:
Fарх – архимедова сила, Н
∆Wт – изменение веса тела, Н
Эта формула выражает способ измерения архимедовой силы: нужно дважды измерить вес тела и вычислить его изменение.
Только что мы научились экспериментально определять архимедову силу (по изменению веса тела). Однако существует формула, которая позволяет определять силу Архимеда теоретически, не погружая тело в жидкость или газ. Для вывода этой формулы проделаем опыт с прибором "ведерко Архимеда". Основные его части следующие: пружина со стрелкой – 1, ведерко – 2, тело – 3, отливной сосуд – 4, стаканчик – 5.
Сначала пружину, ведерко и тело подвешивают к штативу (рис. "а") и отмечают положение стрелки желтой меткой. Затем тело помещают в отливной сосуд. По мере погружения тело вытесняет некоторый объем воды, который сливается в стаканчик (рис. "б"). Вес тела становится меньше, поэтому пружина сжимается, и стрелка поднимается выше желтой метки.
Перельем воду, вытесненную телом, из стаканчика в ведерко (рис. "в"). Разумеется, стрелка начнет опускаться вниз. Но самое удивительное в том, что, когда вся вода будет перелита (рис. "г"), стрелка не просто опустится вниз, а укажет точно на желтую метку! Значит, вес влитой в ведерко воды уравновесил архимедову силу. В виде формулы этот вывод запишется так:
Fарх – архимедова сила, Н
Wж/г – вес вытесненной жидкости (газа), Н
Обобщая результаты опыта на любую жидкость или газ, получим утверждение, называемое законом Архимеда: выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости (или газе), равна весу жидкости (или газа), вытесненной этим телом, и направлена противоположно вектору этого веса.
Конспект теоретического материала
1. Сила – термин, являющийся: а) кратким обозначением действия одного тела на другое; б) названием физической величины, характеризующей это действие.
2. 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.
3. 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.
4. Динамометр – прибор для измерения сил. Единица силы – 1 ньютон. Сила в 1 Н, будучи приложенной к покоящемуся телу массой 1 кг, будет ежесекундно увеличивать его скорость на 1 м/с.
5. Если две силы, приложенные к одному и тому же телу, направлены противоположно и имеют одинаковую величину, то их называют уравновешенными силами.
6. Направление или скорость движения тела меняются только тогда, когда на него действуют неуравновешенные силы. Если же на тело действуют только уравновешенные силы, то оно либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно. Это утверждение называется свойством уравновешенных сил.
7. Силой тяжести называют силу, с которой тело притягивается к какой-либо планете. Сила тяжести всегда направлена к центру масс этой планеты.
8. Сила тяжести, действующая на тело, прямо пропорциональна его массе и зависит от места наблюдения. По мере удаления в космос сила тяжести уменьшается.
9. Весом тела называют силу, с которой это тело действует на свою опору или подвес. Обычно вектор веса тела сонаправлен с вектором силы его тяжести.
10. Условие равенства веса силе тяжести: тело и его опора (или подвес) должны покоиться или двигаться вместе прямолинейно и равномерно. При этом на тело не должна действовать архимедова сила.
11. Силой трения называют силу, которая возникает при движении (или попытке вызвать движение) одного тела по поверхности другого. Она всегда направлена противоположно направлению скольжения (или направлению возможного скольжения) рассматриваемого тела по поверхности другого тела.
12. Сила трения прямо пропорциональна силе нормального (перпендикулярного) давления на трущиеся поверхности и зависит от свойств этих поверхностей.
13. Силой упругости называют силу, которая возникает при деформации – изменении формы и/или размеров тела. Вектор силы упругости всегда противонаправлен вектору той силы, которая вызвала деформацию тела.
14. Сила упругости прямо пропорциональна модулю изменения длины упруго деформированного тела и зависит от свойств этого тела.
15. Выталкивающей силой или силой Архимеда называют силу, с которой жидкость или газ действуют на погруженное в них тело. Вектор архимедовой силы противонаправлен вектору веса среды, в которую погружено тело.
16. Способ измерения архимедовой силы: необходимо найти разность силы тяжести тела и его веса в рассматриваемой среде.
17. Закон Архимеда: выталкивающая сила равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом, и направлена противоположно вектору этого веса.
Тест 1. Силы в природе.
1 блок заданий
| А. | Над фонтаном поднимается струя воды. На нее действует … |
| Б. | Ящик стоит на полке. Со стороны полки на ящик действует … |
| В. | Пресс сильно сжал деталь. По этой причине в ней возникла … |
| Г. | На наклонной доске лежит книга. Она не "съезжает", так как ее удерживает … |
| Д. | Воздушный шар взлетает потому, что на него действует … |
| | |
| 1. | сила упругости. |
| 2. | сила Архимеда. |
| 3. | сила тяжести. |
| 4. | сила трения. |
2 блок заданий
| А. | Мальчик бросил камень. Во время полета на камень действует … |
| Б. | Гимнаст высоко подпрыгнул. В это время на него действует … |
| В. | К пружине подвесили груз, и она растянулась. Значит, в ней возникла … |
| Г. | Скатившиеся с горы санки останавливаются потому, что на них действует … |
| Д. | Пузырек воздуха всплывает в воде потому, что на него действует … |
| | |
| 1. | сила трения. |
| 2. | сила тяжести. |
| 3. | сила упругости. |
| 4. | сила Архимеда. |
3 блок заданий
| А. | Девочка уронила мяч. Во время падения на него действует … |
| Б. | Ведро стоит на табурете. Со стороны табурета на ведро действует … |
| В. | Дым от костра устремляется вверх потому, что на дым действует … |
| Г. | Наши ботинки не скользят по асфальту потому, что на них действует … |
| Д. | Две нитки связаны узелком. Он не развязывается, так как его удерживает … |
| | |
| 1. | сила тяжести. |
| 2. | сила Архимеда. |
| 3. | сила упругости. |
| 4. | сила трения. |
4 блок заданий
| А. | Девочка скатывается с горы на лыжах. Сила трения лыж о снег … |
| Б. | Мальчик везет санки на ледяную горку. Сила трения санок о лед … |
| В. | Мяч катится с горки. Сила тяжести, действующая на мяч, … |
| Г. | Автомобиль едет по склону горы вверх. Сила тяжести автомобиля … |
| | |
| 1. | направлена вверх по склону горы. |
| 2. | направлена вниз. |
| 3. | направлена вверх. |
| 4. | направлена по склону горы вниз. |
5 блок заданий
| А. | Мяч погружают в воду. Выталкивающая сила … |
| Б. | Под тяжестью груза пружина растянулась. Ее сила упругости … |
| В. | Маляр ведет по стене кистью снизу вверх. Сила трения кисти о стену … |
| Г. | Пружину, укрепленную на стене, оттягивают рукой. Сила упругости … |
| | |
| 1. | направлена вниз. |
| 2. | направлена влево или вправо. |
| 3. | никуда не направлена, потому что равна нулю. |
| 4. | направлена вверх. |
6 блок заданий
| А. | Мяч бросили, чтобы он ударился о стену. Сила тяжести, действующая на мяч, … |
| Б. | Мяч подбросили вверх. Сила тяжести, действующая на мяч, … |
| В. | Мяч всплывает в воде. Выталкивающая сила … |
| Г. | Полка прогнулась под тяжестью ящика. Сила упругости полки … |
| | |
| 1. | никуда не направлена, потому что равна нулю. |
| 2. | направлена вверх. |
| 3. | направлена вниз. |
| 4. | направлена влево или вправо. |
Тест 2. Хорошо ли ты знаешь силу тяжести и вес?
1 блок заданий
| А. | Сила тяжести увеличивается с увеличением массы тела. |
| Б. | Сила тяжести зависит от места наблюдения. |
| В. | Сила тяжести на Луне меньше, чем на Земле. |
| Г. | Сила тяжести уменьшается у тел, погруженных в воду. |
| Д. | Сила тяжести не действует на плавающие тела. |
| | |
| 1. | Неверное утверждение. |
| 2. | Верное утверждение. |
2 блок заданий
| А. | Сила тяжести измеряется динамометром. |
| Б. | Сила тяжести действует на любое тело. |
| В. | Сила тяжести всегда направлена вниз. |
| Г. | Сила тяжести на Земле везде одинакова. |
| Д. | Сила тяжести по-другому называется весом тела. |
| | |
| 1. | Верное утверждение. |
| 2. | Неверное утверждение. |
3 блок заданий
| А. | Сила тяжести уменьшается при удалении от Земли в космос. |
| Б. | Сила тяжести измеряется в килограммах. |
| В. | Сила тяжести при движении тела вниз уменьшается. |
| Г. | Сила тяжести тела увеличится, если его сжать. |
| Д. | Сила тяжести не действует на воздушный шарик. |
| | |
| 1. | Неверное утверждение. |
| 2. | Верное утверждение. |
4 блок заданий
| А. | Вес всегда направлен вниз. |
| Б. | Вес измеряется в килограммах. |
| В. | Вес тела по-другому называют массой. |
| Г. | Вес часто равен силе тяжести. |
| Д. | Вес действует не на само тело, а на его опору или подвес. |
| | |
| 1. | Неверное утверждение. |
| 2. | Верное утверждение. |
5 блок заданий
| А. | Вес не равен силе тяжести, если тело погружено в жидкость. |
| Б. | Вес является одним из видов силы. |
| В. | Вес измеряется динамометром. |
| Г. | Вес равен нулю у свободно падающего тела. |
| Д. | Вес всегда меньше силы тяжести, если тело погружено в жидкость. |
| | |
| 1. | Неверное утверждение. |
| 2. | Верное утверждение. |
Тест 3. Уравновешенные силы.
1 блок заданий
| А. | Люстра висит на потолке. |
| Б. | Пассажир метро едет по эскалатору. |
| В. | Ракета взлетает с космодрома. |
| Г. | Такси сворачивает на соседнюю улицу. |
| Д. | Капли воды капают из крана. |
| | |
| 1. | На тело действуют неуравновешенные силы. |
| 2. | На тело действуют уравновешенные силы. |
2 блок заданий
| А. | Камень лежит на берегу реки. |
| Б. | Транспортный самолет совершает длительный перелет. |
| В. | Лифт закрыл двери и начал подниматься. |
| Г. | Луна движется вокруг Земли. |
| Д. | Мяч падает с балкона. |
| | |
| 1. | На тело действуют неуравновешенные силы. |
| 2. | На тело действуют уравновешенные силы. |
3 блок заданий
| А. | Воздушный шар привязан к земле. |
| Б. | Грузовой лифт плавно опускает груз в подвал. |
| В. | Стрела вонзается в мишень. |
| Г. | Мяч отскакивает от стенки. |
| | |
| 1. | На тело действуют неуравновешенные силы. |
| 2. | На тело действуют уравновешенные силы. |
4 блок заданий
| А. | Водолаз стоит на дне реки. |
| Б. | Теплоход плывет по морю. |
| В. | Метеорит влетает в атмосферу Земли. |
| Г. | Гиря, подвешенная к пружине, качается вверх-вниз. |
| | |
| 1. | На тело действуют уравновешенные силы. |
| 2. | На тело действуют неуравновешенные силы. |
5 блок заданий
| А. | Кубик тонет в воде. F тяж = 13 Н, F тр = 2 Н, F арх = 11 Н. |
| Б. | Кубик тонет в воде. F арх = 7 Н, F тр = 2 Н, F тяж = 11 Н. |
| В. | Кубик всплывает в воде. F тяж = 5 Н, F тр = 3 Н, F арх = 9 Н. |
| Г. | Кубик всплывает в воде. F арх = 9 Н, F тр = 7 Н, F тяж = 1 Н. |
| | |
| 1. | Движение кубика неравномерное. |
| 2. | Движение кубика равномерное. |
6 блок заданий
| А. | Шарик всплывает в воде. F тяж = 4 Н, F тр = 3 Н, F арх = 7 Н. |
| Б. | Шарик тонет в воде. F тяж = 8 Н, F тр = 2 Н, F арх = 6 Н. |
| В. | Шарик тонет в воде. F арх = 7 Н, F тр = 3 Н, F тяж = 11 Н. |
| Г. | Шарик всплывает в воде. F тяж = 5 Н, F тр = 2 Н, F арх = 9 Н. |
| | |
| 1. | Движение шарика равномерное. |
| 2. | Движение шарика неравномерное. |
Задачи:
Тема Силы в природе. Равнодействующая.
3. Хулиган Костя одним плечом толкает Жанну с силой 3 Н, а другим плечом - Ларису с силой 4 Н. Почему нельзя сказать, что Костя толкнул девочек с силой 7 ньютонов?
4а. Когда груз опускается вниз на парашюте, сила тяжести больше силы натяжения парашютных строп. Не правда ли?
Подсказка. Спуск груза на парашюте условно делится на два этапа. Первый - сразу же после раскрытия парашюта, когда груз имеет большую _ _ _ _ _ _ _ _ . Чтобы она уменьшилась, сила тяжести должна быть _ _ _ _ _ _ , чем сила натяжения стропы подвеса. Второй этап - плавное движение парашюта вниз. Оно является _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ и _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . Следовательно, сила натяжения парашютных строп становится _ _ _ _ _ _ и оказывается _ _ _ _ _ _ силе тяжести, действующей на груз.
4б. Пластмассовый цилиндр тонет в заполненной водой трубке. В начале пути скорость его растет, а затем остается постоянной. Изобразите силы, действующие на цилиндр на первом и на втором участке пути.
4в. Верно ли, что:
а) на первом участке сила сопротивления движению увеличивается;
б) на первом участке архимедова сила увеличивается;
в) на первом участке Fтяж = Fсопр + Fарх ;
г) на втором участке Fтяж = Fсопр + Fарх ;
д) на втором участке равнодействующая Fтяж , Fсопр и Fарх равна нулю?