Сила тяжіння
Тема: "Сила тяжіння"
Мета: дати уявлення про гравітаційну взаємодію тіл силу тяжіння як прояв цього виду взаємодії;
навчити учнів застосовувати свої знання під час розв'язування задач,
формувати науковий світогляд на прикладі сили
гравітаційної взаємодії;
розвивати вміння спостерігати та аналізувати явища природи, уважність;
виховувати відповідальність, наполегливість, працелюбність на уроці.
Обладнання: портрети фізиків, роздатковий матеріал. набір приладів для демонстрацій, презентація, проектор.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу
ХІД УРОКУ
Знати необхідно не тому,
щоб тільки знати,
а для того.
Щоб навчитися робити.
І. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ
Учитель. Пригадаємо вивчене.
Скласти квітку (Сила - це причина зміни швидкості, фізична величина, міра взаємодії тіл. має значення, напрям, величина векторна, точка прикладання... )
II. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
Бесіда.
Учитель. З гір течуть річки, зривається каміння та снігові лавини, із хмар падає дощ, сніг, град, з дерев на землю опадають листя та стиглі плоди, підкинутий угору м'яч. Парашутист, який вистрибує з літака, падає вниз навіть тоді, коли парашут розкритий. Як би ми не стрибали вгору, завжди опускаємося на Землю.
· Чому всі тіла падають на Землю?
Відповідь на це запитання ми спробуємо дати протягом нашого уроку.
· Як поводяться тіла, що падають у реальних умовах?
III. Вивчення нового матеріалу
1. Робота в групах
I група:
Для цього візьмемо аркуш паперу й сталеву кульку. Відпустимо їх одночасно з однакової висоти. Що ми бачимо? Сталева кулька впала швидше, ніж аркуш наперу. Чому? Одразу виникає відповідь. Тому, що сталева кулька є важчою, ніж аркуш.
Такої точки зору дотримувався великий грецький філософ Аристотель, який жив у IV ст. до н. е. Істинною ця думка була майже 2000 років. І тільки в ХVI ст. н. е. інший видатний учений - Галілео Галілей - на основі багатьох дослідів спростував гіпотезу Аристотеля.
II група:
Візьмімо два однакові аркуші й відпустимо їх одночасно з однакової висоти. Вони, як ми бачимо, впали одночасно. Тепер спробуймо зім'яти один аркуш в кульку Й відпустити їх одночасно з однієї висоти. У такому випадку зім'ятий аркуш впаде швидше, ніж звичайний - чому? І одразу ж відповідь. Справа в тому, що на падаючі в повітрі тіла діє сила тяжіння та ще одна сила - сила опору повітря. Тому для звичайного аркуша сила опору повітря є більшою за силу тяжіння й гальмує падіння нашого аркуша. Сила опору падіння напрямлена вгору, сила тяжіння - вниз.
III група:
Проведемо ще один дослід.
Два диски однакової площі. Один підготовлений із паперу, а другий пластиковий. Якщо їх відпустити одночасно з однієї висоти, то бачимо, що
диски впадуть знову по різному, хоча сила опору повітря діє на них приблизно однаково. Тут основну роль відіграє сила тяжіння. Якщо покласти паперовий диск під пластиковий. то вони впадуть одночасно. Ви скажете, що пластиковий диск допоміг впасти паперовому.
А що буде, коли ми зробимо навпаки. Вони знову впадуть одночасно. Тому, що на паперовий диск не діє сила опору повітря, а діє тільки сила тяжіння, тож паперовий диск летить із тією самою швидкістю, що й пластиковий.
Висновок: усі тіла, що перебувають на Землі або поблизу, взаємодіють із нею. Земля притягує тіла, а вони притягують Землю.
2. Робота за підручником. §9 ст. 71.
Ще в давнину Г. Галілей, спостерігаючи за дослідами. припустив, що якби зовсім не було опору повітря, усі тіла падали б однаково. Щоб перевірити своє припущення, Г. Галілей кинув із Пізанської вежі одночасно кулю й гарматне ядро.
Хоча їхні маси відрізняються в багато разів, куля та ядро впали практично одночасно, підтвердивши припущення Г. Галілея.
І. Ньютон помістив золоту монету й пташине перо в скляну трубку та розташував їі вертикально. даючи тілам можливість почати падіння одночасно. Через опір повітря перо "безнадійно відстало". Потім учений викачав повітря з трубки за допомогою винайдених на той час насосів.
В останньому експерименті два тіла досягли дна трубки одночасно.
Падіння тіл за відсутності опору повітря називають вільним падінням.
Г. Галілей хотів визначити, як змінюється швидкість тіла під час вільного падіння, але вона змінюється так швидко, що виміряти її він не зміг: адже тоді найточнішими були водяні годинники. Використовуючи ж сучасні технічні засоби. падіння можна багаторазово "вповільнити".
Це можна робити, наприклад, сфотографувавши тіло, яке падає, якщо воно освітлене стробоскопом - приладом, який дає короткі спалахи через
однакові проміжки часу. Тоді на одній фотографії видно послідовні положення тіла через однакові проміжки часу.
Наведено таку фотографію кульки, що падає зі стану спокою. Проміжки часу між послідовними спалахами стробоскопа дорівнювали 0,1с.
Вимірювання свідчать, що в разі вільного падіння швидкість тіла щосекунди збільшується на 9,8 м/с.
Силу, з якою Земля притягує до себе тіло, називають силою тяжіння.
Запитання до класу: "Від чого залежить значення цієї сили?" (Від маси тіла.)
І. Ньютон довів, що сила тяжіння прямо пропорційна масі тіла, а g - коефіцієнт пропорційності - 9,8 Н/кг. Цей коефіцієнт називають прискоренням вільного падіння.
Сила тяжіння - прояв всесвітнього тяжіння.
Тому модуль сили можна виразити через F = mg
де: m - маса тіла,
g - прискорення вільного падіння.
9,8 Н - з такою силою Земля притягує до себе тіло масою 1 кг. Одиницею сили тяжіння є Ньютон.
3. Цікаві факти
Відомо, що прискорення вільного падіння
на полюсі й на екваторі має різне значення: gп =9,83 м/с2 і gе =9,78 м/с2;
Нам відомо, що сила має напрямок. А який напрямок має сила тяжіння?
Сила тяжіння, що діє на тіло, завжди напрямлена вниз, до центра Землі.
Силу тяжіння зображують у вигляді вертикальної стрілки, напрямленої вниз і прикладеної до певної точки тіла.
Притягання існує не тільки між Землею й тілами, які знаходяться на ній або поблизу неї. Усі тіла притягуються одне до одного. Наприклад, притягуються між собою Земля й Місяць. Сонце й Земля та інші планети, кораблі в морі, предмети в кімнаті.
Унаслідок притягання Землі до Місяця на Землі виникають припливи й відливи, а внаслідок притягання Землі й Сонця вода в океанах піднімається двічі на добу на декілька метрів.
Завдяки силі тяжіння атмосфера утримується біля Землі, річки течуть згори вниз. Місяць утримується біля Землі, планети рухаються по орбітах
навколо Сонця.
4. Навчаємося розв'язувати задачі
1. Обчисліть значення сили тяжіння, яка б діяла на вас на інших планетах: на Місяці (g =1,63 м/с2), на Марсі (g =3,73 м/с2) і поблизу Юпітера
(g=25,93 м/с2)
2. На хлопчика діє сила тяжіння 400 Н. Якою є маса цього хлопчика? (m=40 кг)
3. Визначте, з якого матеріалу виготовлений кубик об'ємом 2 М3 , якщо на нього діє сила тяжіння 38,6 кН.
Розвязання:
Дано: СІ
V=2 М3 F=mg
F=38,6 кН 38,6103 Н M=ρV
ρ=?
F=ρVg→ ρ=FVg= 38,6103210==19,3102=1930 КгМ3
ρ=НМ3НКг= НкгНМ3= КгМ3
Відповідь: ρ=1930 КгМ3 (виготовлено з глини ρГлини =1800-2000 КгМ3 )
Зверніть увагу! Якби сила тяжіння на Землі раптово зникла, то всі незакріплені на її поверхні тіла за будь-якого малого поштовху порозліталися б у всі боки в космічному просторі.