ТЕМА 3. РУКОТВОРНЫЕ СИСТЕМЫ
УРОК 19
ТЕМА. СИЛА
Цель урока: обучающая - дать учащимся
понятие силы и ее основных характеристик (величины, направления и точки
приложения); развивающая - развивать у школьников наблюдательность, логическое
мышления; воспитательная - воспитывать привычку находить причинно-следственные связи.
Основные понятия: динамометр, ньютон, сила притяжения.
Методы урока: словесный (беседа),
наглядный (демонстрация опытов), создание ярких учебно-образных представлений.
Оборудование: динамометр лабораторный,
бытовые пружинные весы.
Тип урока: усвоение новых знаний и
умений.
Межпредметные связи: физика (7
класс).
Структура урока
И. Сообщение темы, цели и задач
урока
II. Актуализация опорных знаний
учащихся, их предшествующего опыта
III. Изложение основного материала
1. Опыт 1. Каждая сила
характеризуется величиной.
2. Опыт 2. Каждая сила
характеризуется направлением.
3. Опыт 3. Каждая сила
характеризуется точкой приложения.
4. Единица измерения силы.
5. Прибор для измерения силы.
6. Характеристика силы тяжести.
IV. Подведение итогов урока
V. Домашнее задание
Ход урока
Поскольку на предыдущем уроке было
проведенное итоговое обобщение темы 2, сегодняшний урок начинается не с
проверки домашнего задания, а сразу с изучения новой темы.
И. СООБЩЕНИЕ
ТЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧ УРОКА
II. АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ УЧАЩИХСЯ, ИХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ОПЫТА
- Беседа
Слово «сила» известно всем с
детства.
- С чем мы связываем понятие
«сила» в таких словосочетаниях, как «сильный человек», «сильный удар», «приложил
немало силы»? (С мышечным напряжением - в первую очередь рук и ног.)
- Однако слово «сила» употребляют и
в тех случаях, когда не вспоминают о человеке и животном. В каких словосочетаниях?
(«Сила ветра», «сила волны», «сила грозы».)
Во всех примерах, где речь идет о
силу, имеют в виду взаимодействие двух тел. Например: «сильный удар» - один
предмет ударил по другому предмету (футболист по мячу). «Сила ветра» - ветер
нагибает или переносит какие-либо предметы.
Итак, слово «сила» применяют для
характеристики действия одного тела на другое.
- Задания в рабочей тетради
III. ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
Что же характеризует силу?
1. Опыт 1.
Каждая сила характеризуется величиной
Этот опыт учитель может
продемонстрировать, используя входные двери, доску-«книжку», оконную раму.
Первый раз учитель слегка толкает
от себя дверь. Второй раз толкает в том же направлении, но уже сильнее.
- Вопрос к ученикам
- Чем отличаются силы в
первом и во втором случаях? (Величине: первый толчок был слабее, а
второй - сильнее.)
2. Опыт 2.
Каждая сила характеризуется направлением
В первом случае учитель отталкивает
двери, а во втором - притягивает к себе.
- Вопрос к ученикам
Чем отличаются силы в первом и
втором случаях? (Направлением.)
3. Опыт 3. Каждая сила
характеризуется точкой приложения
В первом случае учитель толкает
дверь от себя, направляя толчок на дверную ручку, а во втором - ближе к
дверных петель.
- Вопрос к ученикам
- Чем отличаются силы в
первом и втором случаях? (Точкой приложения.)
Следовательно, сила характеризуется
величиной, направлением и точкой приложения.
4. Единица измерения силы
Для измерения каждой величины
существует единица измерения.
- Беседа
- В каких единицах измеряют
расстояние? (В метрах или километрах.)
- В каких единицах измеряют
объем? (В литрах или миллилитрах.)
- Скорость? (В метрах за секунду
или километрах в час.)
- Слово учителя
Единицей измерения силы является 1 ньютон
(сокращенная запись: 1 Н). Так ее назвали в честь английского ученого Исаака
Ньютона.
Известно, что для поднятия тела массой 1
килограмм следует применить силу, равен 10 ньютонам. Получается, что для
поднятие тела массой 100 граммов следует применить силу 1 ньютон.
- Задания в рабочей тетради
5. Прибор для измерения силы
Силу, как и любую физическую
величину можно измерить. Ее измеряют с помощью прибора, который называется
динамометр (от греч. dinamis - сила и metreo - измеряю).
- Беседа
- Какие три части или детали обязательно
должны быть в динамометра? (Пружина, стрелка и шкала.)
Сравним динамометр и бытовой
прибор - хорошо всем известные пружинные весы.
- В чем главное отличие
динамометра от пружинных весов? (У них разная шкала, в динамометра она
предназначена для измерения силы, единицей измерения динамометра является ньютон, а веса
служат для измерения массы, их единицей измерения является килограмм.)
6. Характеристика
силы притяжения
В природе мы постоянно ощущаем действие
различных сил.
- Вопрос к ученикам
- С какой силой мы ознакомились в 5
-м классе на примере земного тяготения? (С силой притяжения.)
Сила тяжести существует на всех планетах и
на других космических телах.
- Почему на Луне сила притяжения
меньше, чем на Земле? (Потому что масса Луны значительно меньше массы Земли.)
Следовательно, сила притяжения зависит от массы
тела - чем больше масса, тем сильнее это тело притягивает к себе другие тела.
- Почему Солнце, которое гораздо труднее
от Земли и Луны, притягивает к себе тела меньше Земли? (Потому что на Землю и
Месяц действует сила притяжения Солнца.)
Следовательно, сила притяжения зависит от расстояния
между предметами.
IV. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА
- Слово учителя
Для характеристики взаимодействия тел
применяют понятие силы. Сила характеризуется величиной, направлением и точкой
прикладывание. Величину силы измеряют в ньютонах (сокращенно: Н). Для измерения
силы используют прибор, который называется динамометр. Сила, с действием которой мы
сталкиваемся от момента рождения,- сила тяжести.
V. ДОМАШНЕЕ
ЗАДАЧА
Дать ответы на вопросы после
параграфа.
- Задания в рабочей тетради
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ
Искусство эксперимента
Эксперимент наряду с теорией - один
из двух столбов физической науки. Это не простое созерцание окружающих явлений, а
наблюдения за процессом, что происходит в определенных, заданных экспериментатором
условиях. Эксперимент, как утверждал российский физик-теоретик Аркадий Мигдал,
«испытывает теоретическое предсказание на прочность. Когда теория, наконец, не
выдерживает, создается новая, с учетом старых фактов и тех, которые появились
во время проверки».
Существуют как. большие теории, так и
большие эксперименты. Они не только остаются в лабораторных отчетах и
научных журналах, но и изменяют, прямо или косвенно, наше повседневное
жизни. За них получают премии, о них рассказывают истории и составляют
легенды. Пожалуй, первый великий эксперимент был проведен с Архимедом
Сиракуз. История с короной царя Гиерона не только сделала Архимеда «отцом
криминалистики», но и показала, как исследователь в ходе поисков ответа на один
вопрос может найти решение совсем другой проблемы. Важно и другое: Архимед
был, наверное, первым ученым, который опирался и на теорию, и на эксперимент.
Каждое открытие появляется на свет
по-своему - в результате поиска или по воле случая. Прогнозируемые открытия
можно буквально пересчитать по пальцам, зато в этой череде есть такое яркое событие,
как создание лазера. В 1953 году, научились использовать эффект, что его
прогнозировал Альберт Эйнштейн еще в 1916 году.
Однако случайных открытий, которые
возникают как бы «на пустом месте», в физике значительно больше. Впрочем, большой
французский биолог Луи Пастер как-то сказал, что случай помогает только
подготовленном ума. Экспериментатор ищет ответы там, где другие не видят
вопрос. Исаак Ньютон открыл сложный характер белого света потому, что поставил
вопросы, которые раньше никому не приходили в голову.
Однако ответ не только необходимо
получить, ее еще необходимо понять, ведь результат может оказаться
парадоксальным, таким, что не «вписывается» в сложившуюся систему научных
представлений, и тогда исследователю нужно иметь смелость, чтобы признать его, и твердую
уверенность в его правильности. Такие эксперименты меняют наши представления о
мир и облик цивилизации.
Динамика Ньютона
В 1684 году Ньютон пообещал
астрономові Эдмунду Галлею изложить свои взгляды относительно движения тел, которые, по его
словам, «вполне достаточны для объяснения всех движений небесных тел и моря». К
него никому не удавалось объяснить законы движения планет на основе четких
математических принципов.
Ньютон, начав с небольших
«заметок о движении», постепенно увлекся, и вскоре скромный произведение стало превращаться
на главную книгу его жизни. Работа над книгой буквально изменила Ньютона. Еще.
ни разу он не испытывал такого вдохновения, когда вдруг понял, что ему
удалось найти ту минимальное количество фундаментальных законов природы, на
основе которых можно объяснить все явления, связанные с движением тел, начиная от
маленького камушка и заканчивая гигантскими небесными телами. У него
изменился даже почерк, настолько огромным было впечатление от того, что он
сумел сделать.
В 1686 году, через два года после начала
исследования, Ньютон полностью закончил работу над рукописью, и в следующем году
его книга была издана на деньги Эдмунда Галлея. Главная задача
естествознания, в соответствии с Ньютоном, заключается в том, чтобы за «явлениями движения
распознать силы природы, а затем с этими силами объяснить остальные явления», кроме
того, «описать явления природы с помощью законов математики».
Чтобы навсегда покончить с существующей
до сих пор терминологической путаницей, Ньютон начал свою книгу с определений
основных понятий механики: массы, силы и т.д. Под массой Ньютон имел в виду «тело»
или «количество материи». Последняя, согласно учению Ньютона, «является мерой,
происходит от густоты и объема материи». Силу ученый, в отличие от многих
своих предшественников, рассматривал как нечто внешнее по отношению к телу, на которое она действует,
а не как присущую ему внутреннюю свойство. Результатом действия силы, за
Ньютоном, является изменение состояния покоя или равномерного прямолинейного движения. О
величину силы он судил за перемещением, что его осуществляло тело после удара
другим телом, за определенное время. Чем больше сила, тем больше скорость передается
телу при ударе, и поэтому тем длиннее путь оно пройдет потом за определенное время.
Первый закон Ньютона
В соответствии с первым законом Ньютона,
любое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения
до тех пор, пока оно остается изолированным. По сути говоря, изолированных тел в
природе не существует. Поэтому первый закон Ньютона описывает не реальную, а воображаемую
ситуацию.
Второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона описывает движение
тела, учитывая его взаимодействие с другими телами. Согласно с ним, изменение
расположение тела равна произведению силы, с которой на него действуют окружающие тела,
и времени их воздействия.
Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона описывает
ситуацию, когда во взаимодействии участвуют два тела: силы взаимодействия двух любых
тел равны по величине и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, их
соединяет. Третий закон Ньютона еще называют законом действия и противодействия. «Если кто-то
давит пальцем на камень,- писал Ньютон, - то и на его палец также давит
камень. Если лошадь тащит камень, привязанный к канату, то и обратно (если можно
так сказать) он с такой же силой оттягивается к камню...» Этот закон
Ньютона остается справедливым для всех систем отсчета. Например, сила
притяжение Земли и Луны, или сила взаимодействия двух неподвижных относительно друг
друга частиц, будет одинаковой. В то же время в нем говорится не о какой-либо силы,
а про силы взаимодействия двух тел.
Эпитафия на надгробии Ньютона
«Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, который
с почти божественной силой разума первый объяснил с помощью своего
математического метода движение и форму планет, пути комет и приливы океанов. Он
был тем, кто исследовал различия световых лучей и разные свойства
цветов, что является их следствием, о чем до сих пор никто даже не подозревал.
Тщательный, хитроумный и верный толкователь природы, древности и Священного Писания, он
утверждал своей философией величие всемогущего Творца, а нравом распространял
евангельскую простоту. Пусть смертные радуются, что среди них жила такая прелесть
рода человеческого.»