Харків Видавнича група...

Харків Видавнича група «Основа»

2015

2

ISBN 978-617-00-2395-7© Ломачинська Ю. П., упорядкування, 2014© ТОВ «Видавнича група “Основа”», 2015

УДК 524ББК 22.63 Л74

Уроки фізики у 7 класі. Нова програма. Частина 2 /

упоряд. Ю. П. Ломачинська. — Х. : Вид. група «Основа», 2015. — 125, [3] с. — (Серія «Б-ка журн. “Фізика в школах України”»; Вип. 5 (137)).

ISBN 978-617-00-2395-7.Методичний посібник містить розробки уроків фізики за новою на-

вчальною програмою «Фізика 7–9 класи» до нового Державного стандар-ту, навчання за якою розпочнеться у 2015/16 навчальному році. Викорис-тані інтерактивні методи, інтернет-матеріали сприятимуть розвитку пізнавальної активності учнів, підвищенню ефективності навчального процесу, раціональному використанню часу на уроці, допоможуть вчите-леві ефективніше підготуватися та провести урок. Пропоновані поурочні плани орієнтовні, тому кожен учитель може вносити корективи залежно від вибору форм і методів вивчення конкретної теми та підручника.

Для вчителів фізики, зокрема молодих спеціалістів, студентів педа-гогічних закладів.

УДК 524ББК 22.63

Л74

У п о р я д н и к :Ломачинська Юлія Петрівна, методист відділу освіти Жашківської райдерж-

адміністрації, учитель фізики загальноосвітньої школи I–III ступенів, вища кваліфікаційна категорія.

А в т о р и : Цвинтарна Тетяна Василівна — вчитель фізики Жашківської загальноосвіт-

ньої школи І–ІІІ ступенів № 5 Жашківської районної ради, вища кваліфі-каційна категорія, учитель-методист;

Зайцева Тетяна Степанівна — вчитель фізики Жашківської загальноосвіт-ньої школи І–ІІІ ступенів № 3 Жашківської районної ради, вища кваліфі-каційна категорія, учитель-методист;

Богач Таїса Володимирівна — вчитель фізики спеціалізованої школи № 1 міс-та Жашкова Жашківської районної ради, вища кваліфікаційна категорія, старший учитель;

Білоус Валентина Василівна — вчитель фізики Сорокотязької загальноосвіт-ньої школи І–ІІІ ступенів Жашківської районної ради, вища кваліфіка-ційна категорія;

Кльоц Галина Олексіївна — вчитель фізики Леміщиської загальноосвітньої школи І–ІІ ступенів Жашківської районної ради, вища кваліфікаційна категорія;

Репецький Олександр Борисович — вчитель фізики Пугачівської загальноос-вітньої школи І–ІІІ ступенів Жашківської районної ради, перша кваліфі-каційна категорія.

3

ЗМІСТ

Розділ 3. Взаємодія тіл. Сила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Урок 1. Явище інерції. Інертність тіла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Урок 2. Маса. Лабораторна робота № 6. Вимірювання маси тіл методом зважування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Урок 3. Густина речовини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Урок 4. Лабораторна робота № 7. Визначення густини речовини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Урок 5. Взаємодія тіл. Сила. Результат дії сили: зміна швидкості або деформація тіла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Урок 6. Додавання сил. Рівнодійна. Графічне зображення сил . . . . . . 24

Урок 7. Види деформації. Сила пружності. Закон Гука . . . . . . . . . . . . . . 27

Урок 8. Пружинні динамометри. Лабораторна робота № 8. Дослідження пружних властивостей тіла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Урок 9. Сила тяжіння . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Урок 10. Вага тіла. Невагомість . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Урок 11. Тертя. Сили тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі й техніці . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Урок 12. Лабораторна робота № 9«Визначення коефіцієнта тертя ковзання» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Урок 13. Розв’язування вправ та задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Урок 14. Контрольна робота за темою «Взаємодія тіл. Сила» . . . . . . . 54

Урок 15. Сила тиску і тиск . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Урок 16. Тиск рідин і газів. Закон Паскаля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Урок 17. Гідравлічні машини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4 Уроки фізики у 7 класі. Нова програма. Частина 2

Урок 18. Сполучені посудини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Урок 19. Атмосферний тиск. Дослід Торрічеллі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Урок 20. Манометри . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Урок 21. Рідинні насоси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Урок 22. Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Урок 23. Умови плавання тіл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Урок 24. Лабораторна робота № 10 «З’ясування умов плавання тіл» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Урок 25. Урок розв’язування задач з теми. Підготовка до контрольної роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Урок 26. Контрольна робота за темою «Тиск твердих тіл, рідин і газів» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Урок 27. Підсумковий урок з теми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Розділ 4. Механічна робота та енергія . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Урок 1. Механічна робота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Урок 2. Потужність . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Урок 3. Механічна енергія та її види . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Урок 4. Закон збереження й перетворення механічної енергії . . . . 109

Урок 5. Машини й механізми. Прості механізми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Урок 6. Умова рівноваги важеля. Момент сили . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Урок 7. Лабораторна робота №11 «Вивчення умови рівноваги важеля» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Урок 8. Коефіцієнт корисної дії механізмів. «Золоте правило» механіки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Урок 9. Лабораторна робота №12 «Визначення ККД похилої площини» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Урок 10. Тематична контрольна робота «Механічна робота та енергія» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

Урок 11. Навчальний проект. Становлення і розвиток знань про фізичні основи машин і механізмів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Список використаних джерел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5

РОЗДІЛ 3. ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

Урок 1ТЕМА. Явище інерції. Інертність тіла

Потрібен був незвичайний геній, щоб відкрити закони природиу таких явищах, які завжди перебували перед очима, але пояснення яких,

тим не менш, завжди вислизало від найдосвідченіших філософів.Жозеф Лагранж

Мета: сформувати знання учнів про інерцію; розвивати вміння за-стосовувати знання для пояснення конкретних явищ; переконати учнів у широкому виявленні інерції в побуті і техніці, у необхідності врахову-вати це явище на практиці.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: скочування кульки похилим жолобом, стикання візків. Обладнання: кулька, жолоб, пісок, візки, похила площина, бруски.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати характерні ознаки явища інерції; наводити приклади прояву інерції; розуміти поняття інертності.

ХІД УРОКУ

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬІнтерактивна вправа: вставити пропущені голосні букви у на-

ступних словах та дати визначення цих понять: мех…ний р…х, рівн…ий, прям…ий, крив…ий, ш…х, шв...сть.


III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ— Спираючись на спостереження явищ руху, грецькі учені

2400 років тому дійшли висновку, що природним положенням тіла є спокій, оскільки всі тіла від природи «ліниві», або інертні (від лат. iners — бездіяльний, нерухомий). Чи може рухатись тіло, якщо на нього не діятимуть інші тіла? Якщо може, то яким буде цей рух?

IV. СПРИЙНЯТТЯ ТА ЗАСВОЄННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Явище інерції— Ми знаємо, що механічний рух — це зміна положення тіла

відносно інших тіл. Механічні рухи супроводжують нас усюди. Питання, чому тіла рухаються, віддавна цікавило мислителів. Ви-никнення рухів тіл можливе лише в результаті дії на нього іншого тіла, а припинення дії призводить до зупинки тіла. Тоді, коли спо-стерігали рух, але не розуміли його причин (рух Сонця, Місяця, зір та інших небесних тіл), давали таке пояснення: ці предмети рухають боги. Така механіка на той час була до вподоби церкві.

Давньогрецький учений Арістотель: щоб тіло рухалося, його необхідно весь час «рухати», причому чим більшою є швидкість тіла, тим більше зусиль потрібно для цього докладати. Отже, пер-ший висновок Аристотеля був таким: спокій — це природний стан тіла. А порушити свій природний стан спокою тіло може тільки тоді, коли на нього діють інші тіла.

а

б

в

Аристотель зробив також і другий висновок: навіть для того, щоб тіло рухалося рівною горизонтальною поверхнею, його треба штовхати або тягти. Лише через 2000 років народився геніальний учений, фізик і математик Галілео Галілей, який засумнівався

7 Розділ 3. Взаємодія тіл. Сила

у правильності другого висновку Аристотеля. Він виправив по-милки давньогрецьких учених, спираючись на експерименти з не-складними механічними системами. У дослідах зі скочуванням свинцевої кульки з похилої площини він помітив, що відстань руху кульки по піску (по горизонтальній поверхні) менша від від-станей, які пройшла кулька по гладкій дошці і мармуру.

Галілей дійшов геніального висновку: за повної відсутності тертя або опору швидкість тіла стає постійною, і для підтримання руху не потрібно прикладати жодних зусиль. Явище збереження тілом швидкості за відсутності зовнішніх дій на нього з боку ін-ших тіл називають інерцією, а цю властивість тіла — інертністю. А закон, відкритий Галілеєм, називають законом інерції і форму-люють так: якщо на тіла не діють інші тіла, воно рухається прямо-лінійно і рівномірно або перебуває у стані спокою. Про те, що тілу властиво зберігати не будь-який рух, а саме прямолінійний, свід-чить такий дослід. Кулька, що рухається прямолінійно по плос-кій горизонтальній поверхні, натрапляючи на перешкоду, яка має криволінійну форму, під дією цієї перешкоди змушена рухатися по дузі. Однак коли кулька доходить до кінця перешкоди, вона пе-рестає рухатися криволінійно і знову починає рухатися по прямій. Важлива характеристика механічного руху — його швидкість. Якщо швидкість тіла під час руху зовсім не змінюється, рух нази-вається рівномірним. Зрозуміло, що швидкість тіла не змінюється і тоді, коли тіло взагалі не рухається: у цьому випадку вважають, що швидкість дорівнює нулю.

Про явище інерції можна сказати так: інерція — це властивість тіла зберігати свою швидкість незмінною тоді, коли на нього не діють інші тіла.

Інерція — це певне фізичне явище, яке властиве всім тілам: і не видимим неозброєним оком молекулам, і величезним зорям. Інерцію не можна виміряти, бо вона не буває більшою або мен-шою. Її можна лише спостерігати в житті або відтворити експери-ментально.

Пригадаймо, у яких випадках людина, що їде в салоні будь-якої машини, відчуває, що їй важко зберігати стан спокою чи рівномірного прямолінійного руху. Проведімо фронтальну лабо-раторну роботу — спостерігатимемо за падінням бруска під час різких зупинок, зрушення і повороту візка. З’ясуймо, у який бік падає тіло в кожному випадку.

Явище інерції, відкрите Галілеєм, виявилося настільки важ-ливим, що на ньому тримається все вчення про рух тіл. Через рік


по смерті Галілея в Англії народився ще один геній — Ісаак Нью-тон, який створив нову науку — класичну механіку. Явище інер-ції відображено у класичній механіці в першому законі Ньютона.

2. Інертність Інертність — властивість, яка полягає в тому, що для зміни швидко-

сті тіла на задану величину необхідно, щоб дія на нього певного іншо-го тіла тривала якийсь час. Чим цей час є більшим, тим інертнішим є тіло.Куля, що вилетіла зі ствола рушниці, продовжувала б рухати-

ся, зберігаючи свою швидкість, але на неї діє інше тіло — повітря, тому швидкість кулі поступово зменшується. Шайба, що лежить на льоду, після удару по ній ключкою рухається по прямій лінії майже з постійною швидкістю, якої вона набула в момент удару. Якби можна було зовсім усунути гальмівну дію льоду на шайбу, то вона без зупинки рухалася б відносно льоду (землі) з тією швидкіс-тю, якої набула в момент удару.

3. Інерція в побуті і техніціУчні опрацьовують самостійно. Після ознайомлення з текстом, клас

поділяється на групи, кожна з яких за текстом складає запитання для су-перника.

З проявом інерції тіл нам доводиться мати справу в повсяк-денному житті. Людина, яка біжить, не може одразу зупинитися, вона пробігає за інерцією певну відстань, поступово зменшуючи швидкість. Коли автобус або вагон рушає від зупинки, то ноги па-сажира також починають рухатись, бо між ними і підлогою є тер-тя. А тіло пасажира за інерцією залишається в спокої. Тому він нахиляється в бік, протилежний рухові. Навпаки, у разі різкої зу-пинки пасажир, продовжуючи рухатись, нахиляється вперед.

Так само зберігав би швидкість свого руху й автомобіль після вимкнення двигуна. Але на нього діє сила тертя, тому швидкість його зменшується, і він поступово зупиняється.

Шлях, що його проходить автомобіль після вимкнення двигуна до пов-ної зупинки, називають гальмівним шляхом.Наприклад, автомобіль «Москвич», що рухається по асфальто-

вому шосе зі швидкістю 50км

год, після вимкнення двигуна пройде

до зупинки 355 м. Це й буде шлях вільного кочення. Навіть якщо загальмувати колеса автомобіля, припинивши їх обертання, то все-таки деякий час він рухатиметься, ковзаючи колесами по до-розі.


Переходити дорогу перед рухомим транспортом дуже небезпеч-но, бо жодну машину не можна вмить зупинити.

V. ОСМИСЛЕННЯ ОБ’ЄКТИВНИХ ЗВ’ЯЗКІВ

Поміркуй і відповідай 1. Наведіть приклади, які показують, що швидкість руху тіла

змінюється під дією іншого тіла. 2. Опишіть дослід, що показує, як зміниться рух тіла, коли змен-

шується дія на нього інших тіл.3. Як рухалося б тіло, якби на нього не діяли інші тіла?4. Що називають інерцією?5. Що таке гальмівний шлях автомобіля?

VI. ПІДСУМКИ УРОКУ

Метод «Прес»Діти одне за одним будують і проголошують заключне поло-

ження до заняття за схемою:1) я вважаю, що...;2) ... тому, що...;3) ... наприклад...;4) отже, таким чином...

VIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-

чі та вправи до параграфа.

Дати відповідь на запитання1) Чому не можна перебігати вулицю перед рухомим транс-

портом? 2) Чому автомобіль з несправними гальмами не можна буксиру-

вати за допомогою гнучкого троса? 3) Чому на поворотах необхідно зменшувати швидкість автомобі-

ля, мотоцикла, велосипеда? 4) Поїзд різко загальмував. Куди покотилося яблуко, що лежало

на столику в купе? Чи можете ви визначити, дія якого тіла зу-мовила його рух відносно поїзда?

10

Урок 2ТЕМА. Маса. Лабораторна робота № 6. Вимірювання маси тіл методом зважування

Мета: ввести поняття маси фізичного тіла; навчитися користувати-ся важільними терезами й визначати за їх допомогою масу тіл; розви-вати критичне мислення; виховувати елементи культури праці, дбайливе ставлення до фізичних приладів.

Тип уроку: засвоєння нових знань та формування практичних умінь і навичок.

Унаочнення: демонстрація відштовхування брусків пружним тілом. Обладнання: бруски алюмінієві (2 шт.) та сталевий; пінцет; нитка

з петлею на кінці, терези, важки, кілька невеликих тіл різної маси. Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати поняття маси, одиниці маси, способи визначення мас тіл; навчаться користуватися важільними терезами й визначати за їх допо-могою масу тіл.

ХІД УРОКУ

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІОдин із підприємців-початківців вирішив відкрити магазин

продовольчих товарів. Він узяв кредит, орендував приміщення, завіз багато різних товарів, узяв на роботу продавця. І ось настав день відкриття магазину. День починався дуже гарно, але невдовзі господар був дуже розчарований, тому що побачив незадоволені об-личчя покупців, які засмучено виходили і говорили, що в цьому ма-газині не можна придбати навіть кілограма круп. І тоді він збагнув, що забув придбати... Чого не придбав у свій магазин підприємець? (Терези) Для чого вони потрібні в магазині? (Для вимірювання маси)


1. МасаРозташуйте на столі поряд два алюмінієві бруски.


Ніжки пінцета стисніть за допомогою петлі і стиснутий пінцет розташуйте між брусками. Притримуючи пінцет рукою, стягнути петлю. Дати відповіді на запитання:

1) Чому бруски почали рухатись?2) Чи однакових швидкостей набули бруски?3) Чи однакові маси брусків?

Повторити дослід, взявши алюмінієвий та сталевий бруски.Відповісти на запитання:

1) Який із брусків набув більшої швидкості після взаємодії?2) Чи однакові маси брусків?3) Який брусок має більшу масу?

Правильні розмірковування учнів зводяться до думки, що одне з тіл масивніше від другого, тобто має більшу масу. За набутими швидкостями можна говорити про маси тіл. Яка ж залежність між цими величинами? Чим більша швидкість, тим маса менша.

Отже, маса — фізична величина, що відображає властивості нерухомих тіл набувати певних швидкостей у результаті взає-модії.

Маса — це міра інертних властивостей тіла. Чим більшою є маса тіла, тим менше змінюється його швидкість під дією іншого тіла.

2. Одиниці масиЗа одиницю маси взято кілограм — 1 кг. Міжнародний зразок

(еталон) кілограма зберігається у Франції, у м. Севрі. З цього зраз-ка з великою точністю виготовлено копії для інших країн.

Використовують також інші одиниці маси, наприклад тонну, грам, міліграм:

1 т = 1000 кг, 1 г = 0,001 кг; 1 мг = 0,000 001 кг.

3. Способи визначення масиМасу можна визначити:

1) за взаємодією тіла масою mт з еталоном (тілом відомої маси) mет . Для початково нерухомих тіл відношення мас є обернено

пропорційним набутим швидкостям: m

m

v

vт

ет

ет

т

= .


2) зважуванням на важільних терезах, причому порівнюється взаємодія із Землею зважуваного тіла і важків.

4. Правила користування терезамиВимірюючи масу на важільних терезах, треба дотримувати

певних правил (правила можна формулювати і, що необхідно, демон-струвати):

Перед зважуванням треба перевірити, чи зрівноважені терези. Якщо ні, то на одну із шальок досипають потроху сухого піску або кладуть дрібненькі папірці доти, доки коромисло терезів не займе положення, за якого стрілка, погойдуючись, відхиля-тиметься від нульової поділки на однакову кількість поділок ліворуч і праворуч.

Тіло, масу якого треба виміряти, кладуть на ліву шальку. Щоб уникнути забруднення шальки, під тіло можна покласти під-кладку, попередньо зрівноваживши її.

На праву шальку терезів кладуть важки. Їх добирають так, щоб установилась рівновага. Терези вважаються зрівноваженими, якщо стрілка, здійснюючи коливання, відхиляється від нульо-вої позначки вліво і вправо на однакову кількість по ділок.

V. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ1. Провести інструктаж з безпеки життєдіяльності дітей.2. Лабораторна робота № 6. Вимірювання маси тіл методом зва-

жування.Обладнання: терези, важки, кілька невеликих тіл різної маси.

Хід роботи

1. Визначте масу тіл, суворо дотримуючи правил зважування.2. Обчисліть масу рідини, попередньо вимірявши масу посудини

без води і масу посудини з водою, та віднявши ці маси. 3. Результати всіх зважувань занесіть до таблиці.

Тіло,що зважують

Набірважків

Маса тіла

г кг


Проаналізуйте свою роботу й зробіть висновок, у якому за-значте:

1) Яку фізичну величину ви вимірювали під час лабораторної ро-боти? Яким приладом? Який одержали результат?

2) Які чинники могли вплинути на точність вимірювання?3) Де вам можуть знадобитися навички, яких набуто під час ви-

конання цієї роботи?

Розв’язування задач1 Чи зміниться маса води внаслідок замерзання? Унаслідок ви-

паровування? Дайте розгорнуту відповідь.(Відповіді на поставлені питання залежать від того, що мається

на увазі під словом «вода». Якщо мається на увазі хімічна речови-на, то ні внаслідок замерзання, ні внаслідок випаровування маса води не змінюється: вода, лід і водяна пара є тією самою хімічною речовиною; якщо ж під словом «вода» розуміти тільки рідкий стан цієї речовини, то маса води як унаслідок замерзання, так і внаслі-док випаровування зменшується: частина води перетворюється на лід або пару.)

2 Маса однієї кулі дорівнює 6 кг, а другої — 0,017 кг. Яку кулю важче зупинити, якщо обидві вони котяться горизонтальною поверхнею з однаковою швидкістю?

3 Хлопчик масою 40 кг стрибнув із нерухомого човна на берег.

Швидкість хлопчика 3м

с. Якою є маса човна, якщо він набрав

швидкість, що дорівнює 1м

с?

VI. ПІДСУМКИ УРОКУПригадай та склади план уроку. Що цікавого ви дізнались на

ньому?

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


14

Урок 3ТЕМА. Густина речовини

Мета: дати поняття про густину речовини, сформувати вміння її об-числювати; переконати учнів у тому, що густина є величиною, за якою можна розрізняти речовини; показати роль фізичного досліду у введен-ні нових понять.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: вимірювання густини речовин. Обладнання: терези, дві мензурки, вода, спирт.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати поняття речовини, одиниці речовини.

ХІД УРОКУ


ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ Дайте коротку характеристику твердого, рідкого та газоподіб-

ного станів.

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ


1. Поняття густини речовиниРозгляньмо ситуацію, коли необхідно визначити масу певного

тіла, не маючи можливості зважити його на терезах. Наприклад, масу покладів нафти або вугілля, відкритих геологами, неможли-во визначити відомими способами, хоч об’єм цих речовин знайти досить легко, знаючи розміри родовища.

Як можна порівняти речовини? Коли можна твердити, що тіла виготовлені з однієї речовини? За якою ознакою дізнаються, що це тіло, наприклад, з алюмінію, а інше — зі свинцю.

Дослід 1. В одну із мензурок слід налити спирт, а в другу — воду такого самого об’єму і поставити мензурки на терези. Переконує-мося в тому, що однакові об’єми різних рідин мають різні маси.


Дослід 2. На шальку терезів поставимо мензурку із 1 см300 спирту. На іншу — таку ж пусту мензурку, у яку наливаємо води, поки терези не зрівноважаться.

Переконуємося в тому, що однакові маси різних рідин мають різні об’єми.

Знаючи об’єми рідин та їхні маси, можна обчислити густини цих рідин у грамах на кубічний сантиметр і кілограмах на кубіч-ний метр.

Під час обговорення відповідей на поставлені запитання дохо-димо висновку, що кілька тіл будуть з однієї речовини, якщо ви-готовлені з них кубики об’ємом 1 см3 матимуть однакову масу. Отже, щоб порівняти речовини, треба порівнювати масу одиниці об’єму.

Густина — фізична величина, що характеризує стан речовини і чи-сельно дорівнює відношенню маси однорідного тіла до його об’єму.Позначивши густину грецькою літерою ρ (ро), масу — латин-

ською літерою m, а об’єм — літе рою V , одержимо формулу:

ρ =m

V

Vm

=ρ

m V= ρ

m

ρ V

Для запобігання помилкам зручно користуватися таким засо-бом, як «трикутник»: закриваючи позначення шуканої величини, можна просто прочитати потрібну формулу.

Густину речовини можна подати через масу однієї молекули

т0 і кількість молекул в одиниці об’єму n: nN

V= ; ρ = m n0 .

2. Одиниці густини

Одиниця густини в СІ — 1кг

м3. ρ[ ] =

кг

м3 або ρ[ ] =

г

см3.

Учням простіше уявити, що 1 см3 оргскла має масу 1,2 г, ніж те, що маса 1 м3 дорівнює 1200 кг, оскільки на практиці вони час-тіше мають справу з кубічними сантиметрами, а не з кубічними метрами.

Густину речовини враховують практично в усіх сферах науки, техніки й будівництва, під час створення нових матеріалів. Так, наприклад, матеріали для космічної техніки мають володіти та-кими характеристиками, як висока міцність і невелика густина.

Фізичний зміст — густина чисельно дорівнює масі речовини в одиниці об’єму.


Існують таблиці густин деяких речовин (показати їх). З таблиці можна дізнатися, яку масу має 1 м3 або 1 см3 тієї чи іншої речови-

ни. Так, читаючи, що густина алюмінію 2700кг

м3 або 2 7,

г

см3, ді-

знаємося, що маса 1 м3 алюмінію 2700 кг, а маса 1 см3 цього мета-лу 2,7 г. Таблиця густин дає змогу визначити речовину, з якої тіло виготовлено, без проведення хімічного аналізу. Достатньо виміря-ти масу й об’єм тіла та обчислити густину. Звертаємо увагу учнів на те, що поняття «маса» стосується тіла, а поняття «густина» — речовини, з якої виготовлене тіло. Табличні значення густин від-повідають певній температурі, тобто густина речовини залежить від температури.

4. Густина неоднорідного тілаОкремі частини фізичного тіла можуть мати різну густину.

Таке тіло називають неоднорідним. Для неоднорідних тіл визна- чають середню густину: середня густина = маса / об’єм. Напри-клад: з якої речовини виготовлено циліндр об’ємом 4 дм3, якщо його маса дорівнює 35,6 кг?

(Відповідь: ρ = 8900кг

м3. Циліндр виготовлено з нікелю.)


Вправа «Склади слово»На стикерах з верхньої сторони записуємо літери слова «густи-

на», а з нижньої сторони записуємо запитання. Літери клеїмо на дошці в хаотичному порядку. Учні повинні скласти з літер слово. Для цього вони по черзі підходять до дошки, витягують літеру, відповідають на запитання і приклеюють літеру в правильному порядку.

Запитання на стикерах1. Знайдіть у таблиці густину бетону. Як треба розуміти це число?2. Порівняйте густини льоду і парафіну, повітря і водяної пари,

льоду і води. 3. Чи всі тіла однакової маси мають однаковий об’єм?4. Чи всі тіла однакового об’єму мають однакову масу?

5. Густина заліза дорівнює 7800кг

м3, а води — 1

г

см3. Що це

означає?


6. Густина олова 7 3,г

см3, а граніту — 2600

кг

м3. Густина якої ре-

човини є більшою?7. Чим пояснити відмінність густини водяної пари від густини

води?

Розв’язання задач під керівництвом учителя1. Об’єм зливка металу 5 см30 , а його маса 365 г. Знайдіть густи-

ну цього металу. Який метал має таку густину? 2. Прямокутна металева пластинка розмірами 5 3 5× × 0, см має

масу 85 г. З якого металу вона може бути виготовлена? 3. Є суцільні мідні куб і куля, причому діаметр кулі дорівнює ре-

бру куба. Маса якого з цих тіл є більшою? 4. Дві золоті монети мають однакову масу. Яка з них товща

і в скільки разів, якщо діаметр першої монети удвічі більший, ніж діаметр другої?


Інтерактивна вправа «Мікрофон»Закінчи речення:

Густина — це... Грецькою літерою ρ (ро) позначають... Одиниці густини... Густину можна обчислити за формулою... Густина речовини залежить від...

VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


18

Урок 4ТЕМА. Лабораторна робота № 7. Визначення густини речовини

Мета: навчити учнів визначати густину твердого тіла та рідини; фор-мувати навички розв’язування задач; розвивати логічне мислення; вихо-вувати старанність, охайність.

Обладнання: важільні ваги з важками, мензурка, лінійка, брусок, тіла неправильної геометричної форми, насичений розчин солі.

ХІД УРОКУ

І. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ 1. Що називається густиною речовини? Які її одиниці?

2. Як виразити густину в г

см3, якщо її виражено в

кг

м3?

3. Як вимірюють масу тіла? Назвіть правила зважування тіла.4. Назвіть правила користування мензуркою.5. Як виміряти об’єм тіла правильної форми? неправильної?

II. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ1. Провести інструктаж з безпеки життєдіяльності дітей.2. Лабораторна робота № 7 «Визначення густини речовини».

Обладнання: важільні терези з важками, мензурка, лінійка, бру-сок, тіла неправильної геометричної форми, насичений розчин солі.

Хід роботи

Визначення густини твердих тіл1 Визначте густину бруска. Для цього:1) визначте об’єм бруска, оцінивши довжину, ширину і висоту за

допомогою лінійки;2) виміряйте масу бруска за допомогою терезів;3) обчисліть густину бруска.

2 Обчисліть густину тіла неправильної геометричної форми:1) визначте об’єм тіла за допомогою мензурки;2) виміряйте масу цього самого тіла за допомогою терезів;3) обчисліть густину тіла.

Визначення густини рідин1 Обчисліть густину води.


Для цього: 1) налийте в мірний циліндр деяку кількість води й виміряйте об’єм води; 2) визначте масу води в циліндрі; 3) об-числіть густину води.

2 Обчисліть густину насиченого розчину солі:1) для початку виміряйте об’єм розчину;2) визначте масу розчину;3) обчисліть густину розчину.

1. Скориставшись таблицями густин, визначте речовини, із яких виготовлено досліджувані тіла.

2. Порівняйте отримане в результаті експерименту значення густини води з табличним значенням. У чому причина мож-ливої розбіжності?

3. Сформулюйте висновок. Не забудьте зазначити, що ви ви-значали в ході виконання роботи, які результати одержали, які чинники вплинули на точність результатів.

Розв’язання задач1. Обчисліть масу дошки з граба товщиною 25 мм, шириною

20 см, довжиною 4 м, густиною 0 81,г

см3.

2. Знайдіть масу бензину в пляшці об’ємом 2 л.3. Як змінюється густина твердого тіла або рідини внаслідок на-

грівання?

III. ПІДСУМКИ УРОКУ

Інтерактивна вправа «Результат»Учні роблять висновки про те, чого вони навчилися на уроці,

який результат отримали.

IV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ1 Повторити відповідний параграф підручника.

2 Розв’язати задачі.

1. Яка маса 2 літрів меду густиною 1 345,кг

м3?

2. Маса алюмінієвої кулі 3 кг, а об’єм 2 см3000 . Визначити, су-цільна ця куля чи всередині є порожнина.

3. Вантажний автомобіль ГАЗ-53 за один раз перевозить 4 т пше-ниці. Скільки рейсів із зерном повинен зробити автомобіль, щоб

засипати засіки об’ємом 25 м3 ? Густина пшениці — 800кг

м3.

20

Урок 5ТЕМА. Взаємодія тіл. Сила. Результат дії сили: зміна швидкості або деформація тіла

Мета: ввести поняття сили як кількісної характеристики взаємодії тіл; формувати знання про її одиниці; про графічне зображення сили в певному масштабі, розвивати логічне мислення.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування прикладів вимірювання сил. Обладнання: демонстраційний динамометр.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати поняття сили як кількісної характеристики взаємодії тіл; її одиниці;

навчаться графічно зображувати сили в певному масштабі.

ХІД УРОКУ


ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ 1. У чому виявляється дія одного тіла на інше?2. Наведіть приклади, які показують, що швидкість тіла зміню-

ється внаслідок дії на нього іншого тіла.3. Від чого відштовхується космонавт у космосі, щоб змінювати

свою швидкість, маневрувати?

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІЗадовго до цього уроку ви чули такі вирази: «сила волі», «сила

звички», «сила почуття», «сила струму», «сильний вітер», «сильна люди-на» тощо. Що ж таке сила?


1. Взаємодія тіл і сили Із взаємодією тіл ми маємо справу дуже часто. Ось деякі при-

клади її прояву. 1 Рукою або ракеткою можна зупинити м’яч, який летить, або

змінити напрямок його руху.


2 Штовхаючи вагонетку, її рухають. У цьому випадку швидкість вагонетки змінюється під дією руки людини.

3 Шматок заліза, що лежить на корку, опущеному у воду, притя-гуючись магнітом, починає рухатися. У цьому разі магніт є тим тілом, яке змінює швидкість заліза й корка.

4 Спортсмен у човні, працюючи веслами, взаємодіє з водою, від-кидаючи її веслами назад. При цьому човен рухається вперед.

5 Гвинти вертольота відкидають повітря вниз, внаслідок чого вертоліт з вантажем здіймається вгору.

6 Космонавт для зміни свого положення у відкритому космосі ви-користовує балон зі стиснутим газом. Струмина газу, що виті-кає з балона, взаємодіє з ним, відштовхуючи його і разом з ним космонавта у протилежний бік. У цих прикладах швидкість тіла змінюється під час його взаємодії з іншими тілами.

7 Деформація тіл і зміна їхньої швидкості під час взаємодії за-звичай взаємопов’язані і відбуваються одночасно. На рисунку зафіксований момент удару тенісної ракетки по м’ячу. Добре видно, що зміна швидкості м’яча та його деформація відбува-ються одночасно.


Усі тіла падають на поверхню Землі. Це результат гравітацій-ної взаємодії — притягання всіх тіл до Землі. Аналогічно взаємо-діють і небесні тіла — планети і зорі. Завдяки взаємному притя-ганню вони рухаються по своїх орбітах.

У фізиці часто говорять, що на тіло діє сила або до тіла при-кладена сила.

Одне на одного діють не тільки дотичні тіла. Наприклад, Зем-ля притягає птахів у повітрі, не торкаючись їх. Тоді постає питан-ня: як дізнатися, що на тіло діє сила? Існують ознаки дії сили: зміна швидкості або напрямку руху тіла, зміна форми або розмірів тіла. Наприклад, припинивши змахувати крильми, птах буде ле-тіти не тільки вперед, але й униз. Тобто тіло птаха змінить напря-мок руху. У міру падіння птаха швидкість руху його тіла також не буде залишатися постійною: вона буде збільшуватися.

2. Вимірювання сил. Одиниця силиСила не тільки змінює швидкість руху тіл, а й спричинює де-

формацію їх. Як же дізнатись, у якому із випадків потрібна біль-ша сила, щоб зрушити тіло з місця чи підняти його? Пропонуємо учням скористатись для цього пружиною. Аналогічно визначаємо, яке з двох тіл має більшу масу. Отже, виявляється, що пружину зручно використовувати як еталон для вимірювання сили. За ви-довженням пружини можна робити висновок про її величину.

Ми знаємо, що сила — причина зміни швидкості тіла, тому за міжнародною угодою за одиницю сили взято силу, яка за 1 с змінює швид-

кість тіла масою 1 кг на 1м

с. За одиницю сили приймають 1 ньютон

(1 Н). Цю одиницю названо на честь великого англійського фізика І. Ньютона.

3. Сила — векторна величинаЗнаючи тільки числове значення сили, ще не можна вказати,

яким буде результат її дії. Важливо знати напрямок сили і точку її прикладання. Величини, які, крім числового значення (модуля), мають напрямок, називають векторними величинами. Векторні величини позначають відповідними буквами зі стрілкою.

Сила — величина векторна і в кожний момент часу характеризуєть-ся: 1) значенням; 2) напрямком у просторі; 3) точкою прикладання.

4. Графічне зображення силиНа рисунках сили зображають у вигляді відрізка прямої зі

стрілкою на кінці, яка показує напрямок сили. Початок відрізка


є точкою прикладання сили. Довжина відрізка умовно означає в певному масштабі модуль сили.

Зобразимо силу F = 50 Н. Наприклад, F = 50 Н спрямована вліво.

1. Вибираємо точку. 2. Проводимо пряму в напрямку дії сили. 3. Вибираємо одиничний відрізок. 4. Відкладаємо чисельне значення сили. 5. Зображаємо силу стрілкою.


Розв’язування задач1. Двоє хлопчиків везуть санки. Один штовхає санки ззаду із си-

лою 20 Н, а другий тягне їх за мотузку із силою 30 Н. Зобразіть прикладені сили графічно, вважаючи, що вони напрямлені го-ризонтально.

2. Зобразіть графічно дві сили 50 Н і 20 Н, що прикладені до од-нієї точки тіла і діють під кутом 90° одна до одної.

VI. УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ

Вправа «Своя опора»Учні самостійно складають опорний конспект вивченої теми.

Потім обмінюються опорними конспектами із сусідом по парті й проговорюють тему за опорним конспектом сусіда.

VIІ. ПІДСУМКИ УРОКУ

Інтерактивна вправа «Результат»Учні по черзі роблять висновки про те, чого вони навчилися на

уроці, якого результату досягли.

VIІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ Опрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-

чі та вправи до параграфа. Розв’язати задачу.

Зобразіть графічно силу 5 Н, яка діє на тіло в точці горизон-тально справа наліво, і силу 6 Н, яка діє в протилежному напрям-ку (масштаб: 0,5 см — 1 Н). У якому напряму буде рухатись тіло? Чому дорівнює модуль сили, що спричинює його рух?

24

Урок 6ТЕМА. Додавання сил. Рівнодійна. Графічне зображення сил

Мета: поглибити знання учнів про графічне зображення сили в пев-ному масштабі, формувати поняття про рівнодійну силу, про додавання двох сил, що діють уздовж однієї прямої; розвивати логічне мислення.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування прикладів додавання сил. Обладнання: динамометри, тягарці.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати поняття про рівнодійну силу, про додавання двох сил, що діють уздовж однієї прямої.

ХІД УРОКУ



III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ— Відомо, що лебідь, рак і щука посунути хуру не змогли, а от

дід, баба, їхня онука і ще три тварини із ріпкою впоралися. Чому? Виходить, що дід із бабою вміли додавати сили одна до одної, а ле-бедю із товаришами треба вчитися цієї справи. Сьогодні ми з вами також будемо вчитися додавати сили.


Самостійна робота в групах за підручникомУчні об’єднуються у «трійки», учитель розподіляє їхні обо-

в’язки: перший — читає текст короткими блоками; другий — до прочитаного ставитьзапитання; третій — відповідає.

1. Рівнодійна сил Здебільшого на тіло діє не одна, а одразу кілька сил. Напри-

клад, на пилку, що розрізує дошку, діють м’язова сила людини, сила опору дошки й сила тяжіння. На рухомий корабель діють сила тяги обертового гвинта, сила опору води й повітря, сила тя-жіння і виштовхувальна сила води. На тіло, що висить на пружи-ні, діють дві сили: сила тяжіння і сила пружності пружини.


У кожному такому випадку можна замінити кілька сил, справ-ді прикладених до тіла, однією силою, яка за своєю дією рівнозначна цим силам.

Силу, яка чинить на тіло таку саму дію, як кілька одночасно діючих сил, називають рівнодійною цих сил.

2. Додавання двох сил, напрямлених вздовж однієї прямої Визначення рівнодійної кількох сил називають додаванням цих сил

або знаходженням їхньої суми.Сили, які додають, інакше називають складовими силами.

�F1

�F1

�F2

�F2

� � �F F Fр = +1 2

� � �F F Fр = +1 2

F F Fр = +1 2

F F Fр = −1 2

Рівнодійну силу визначають залежно від напрямків і значень окремих складових сил. Якщо до тіла прикладено дві сили F1 та F2 , які напрямлені вздовж однієї прямої в один бік, то їх рівно-дійна Fр дорівнює сумі цих сил. Напрямок рівнодійної сили в цьо-му разі збігається з напрямком прикладених сил.

Якщо до тіла прикладено дві сили F1 та F2 , які напрямлені вздовж однієї прямої, але в різні боки, то їх рівнодійна Fр дорів-нює різниці цих сил, а її напрямок збігається з напрямком більшої за значенням прикладеної сили F2 V.

V. КОЛЕКТИВНЕ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ ПІД КЕРІВНИЦТВОМ УЧИТЕЛЯ

1. Вагонетку тягнуть два робітники, прикладаючи до неї в одно-му напрямку сили 30 Н і 45 Н. Сила опору рухові 15 Н. Чому дорівнює рівнодійна всіх сил, що діють на вагонетку? (Відпо-відь: F F F F= + − = + − =1 2 0 0оп 3 Н 45 Н 15 Н 6 Н ). (Зобразити сили графічно на дошці кольоровою крейдою, а учні у зошитах кольорови-ми олівцями.)

2. На тіло діють три сили, спрямовані вздовж однієї прямої. Мо-дулі цих сил дорівнюють 1 Н, 2 Н і 3 Н. Чи можуть ці сили врівноважити одна одну? Чому може дорівнювати рівнодійна цих сил за модулем?


Робота в групахКлас поділяється на групи.Завдання для груп: зробити креслення до наведених випадків.

Група № 1

1. До тіла прикладена сила 5 Н, спрямована горизонтально, і сила 4 Н, спрямована під кутом 60° до першої сили.

2. До тіла прикладена сила 10 Н, спрямована вгору, і сила 30 Н, спрямована вниз. Покажіть рівнодійну цих сил.

3. До тіла прикладена сила 10 Н, спрямована ліворуч, і сила 20 Н, спрямована так само. Покажіть рівнодійну цих сил.

Група № 2

1. До тіла прикладена сила 5 Н, спрямована вгору, і сила 5 Н, спрямована під кутом 45° до першої сили.

2. До тіла прикладена спрямована праворуч сила 300 Н і сила 250 Н, спрямована ліворуч. Покажіть рівнодійну цих сил.

3. До тіла прикладена сила 25 Н, спрямована вертикально вниз, і сила 45 Н, спрямована в ту саму сторону. Покажіть рівнодій-ну цих сил.

VI. УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬЗвіт творчих груп.

VII. ПІДСУМКИ УРОКУУчні заповнюють аркуш самооцінювання.Оцініть себе за кожним із визначених напрямків (від 0 до 2 балів).

1. Брав активну участь у проведенні уроку.2. Робив вдалі пропозиції, коли працював у групі.3. Надавав підтримку іншим членам групи, класу, заохочував їх

до роботи.4. Висував нові ідеї, що сподобались іншим.5. Вдало узагальнював думки інших.6. Робив повідомлення. Усього балів...

VIIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


27

Урок 7ТЕМА. Види деформації. Сила пружності. Закон Гука

Мета: сформувати знання про явище деформації, про причину ви-никнення сили пружності; з’ясувати залежність сили пружності від де-формації; розвивати логічне мислення, творчі здібності.

Тип уроку: комбінований.Унаочнення: демонстрування явищя деформації, залежності сили

пружності від деформації. Обладнання: пружини різної жорсткості, важки. штатив.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати про явища деформації, про причину виникнення сили пружності, залежність сили пружності від деформації;

вміти розраховувати силу пружності.

ХІД УРОКУ


ІІ. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ УЧНІВ

Тестові завдання1 Продовжити твердження.

Сила — це фізична величина, що...

2 Позначити одиницю сили.А 1 кг; Г 1 Н;Б 1 с; Д 1 Н м⋅ .В 1 м;

3 Позначити невекторні величини.А Маса; Г сила;Б час; Д координата;В довжина; Є швидкість.

4 Позначити, від чого залежить результат дії сили.А Від модуля сили і точки прикладання;Б тільки від модуля сили;В від модуля сили, напрямку і точки прикладання;Г від модуля сили і напрямку;Д тільки від напрямку.


5 Позначити правильне зображення сили, що штовхає тіло.

F F F

6 Позначити формулу для визначення рівнодійної сил, зображе-них на рисунку.

F1

F2

А F F Fр = −1 2; Б F F Fр = +1 2; В F F Fр = −2 1;Г F F Fр = − −1 2 .

7 Визначити, чому може дорівнювати рівнодійна двох сил: 2 Н та 10 Н. Розглянути всі можливі варіанти. Зобразити графічно.

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ— Покладімо на пружину гирю. Зверніть увагу, що пружина

при цьому стискається, тобто змінює форму і розміри. А тепер за-берімо вантаж. Що відбулося з пружиною і чому? Отже, ми по-бачили, що виникла якась сила, яка відновила форму та розміри пружини. Ця сила називається силою пружності, і сьогодні ми з нею ознайомимось.


1. Деформації. Види деформації — Відомо, що тверді тіла зберігають свою форму та об’єм. Од-

нак під час взаємодії з іншими тілами вони можуть змінювати свою форму та об’єм, тобто деформуватися.

Будь-які зміни форми розмірів і об’єму тіла називаються де-формаціями. Розрізняють такі види деформацій: розтягу (стискан-ня), згину, зсуву, кручення.

Деформація триває доти, доки сили пружності не зрівноважать зовнішню силу і рух частинок не припиниться.

У деформованому тілі виникають сили пружності, які в межах пружної деформації здатні повернути тіло у попередній стан. Ці сили зумовлені міжатомними та міжмолекулярними взаємодіями.

Розрізняють пружну і пластичну (непружну) деформації. Де-формацію називають пружною, якщо після зняття навантаження відновлюються повністю форма і розміри тіла.


Деформація, у результаті якої зміна форми і розмірів тіла не зникає після припинення дії зовнішніх сил, називається пластичною.Характер деформації залежить і від навантаження на тіло,

і від тривалості дії сили, а також від матеріалу, з якого виготовле-не тіло. Так, якщо пружину стиснути і відпустити, вона набуває попередніх форми і розмірів; тривале стискання (розтяг) пружини призводить до втрати нею пружних властивостей.

Тіл, які б не деформувалися, у природі не існує. Часто дово-диться мати справу з настільки малими деформаціями, що їх важ-ко виявити. Так, якщо наступити на цеглину, то її висота змен-шиться на 0,0005 мм. Ми не помічаємо, як прогинається стіл під книжкою.

2. Сили пружності Сила пружності — це сила, яка виникає під час деформації тіла, тоб-

то зміни його форми та розмірів.Сила пружності належить до класу електромагнітних сил.

Вона напрямлена протилежно напряму переміщення частинок тіла під час деформації.

Причиною виникнення сил пружності є взаємодія молекул тіла. На малих відстанях молекули відштовхуються, а на вели-ких — притягуються. У недеформованому тілі молекули розташо-вані саме на такій відстані, на якій сили притягання і відштовху-вання зрівноважуються. Коли розтягують або стискають тіло, від-стані між молекулами змінюються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування.

3. Закон ГукаКількісне співвідношення між силою пружності й величиною

деформації тіла можна знайти за допомогою досліду. Спочатку слід підвісити до пружини один важок і виміряти видовження пружини в положенні, коли сила пружності компенсує силу тя-жіння, що діє на важок. Потім виміряти видовження пружини, підвісивши до пружини два важки. У цьому випадку сила пруж-ності є вдвічі більшою, бо вона компенсує силу тяжіння, що діє на два однакових важки. Той же дослід повторити з трьома важками. На підставі результатів, отриманих під час проведення дослідів, зробимо висновок: видовження пружини є пропорційним силі пружності. Тому це співвідношення називається законом Гука.

Досліджуючи пружні деформації різних тіл, він виявив, що під час пружних деформацій тіл їх видовження чи скорочення прямо пропорційні силі, яка їх розтягує або стискає: F kхпр = − , де


k — коефіцієнт пропорційності, який називається жорсткістю, характеризує здатність тіла чи конструкції протидіяти деформа-ції, x — абсолютна деформація (лінійне видовження чи стиснення тіла).

Одиницею жорсткості в СІ є 1Н

м.

Чим більша жорсткість тіла, тим менше воно змінює власну довжину під дією даної сили.

Силу пружності, що діє на тіло з боку опори, часто називають силою нормальної реакції опори і позначають N .


Задачі, розв’язувані на уроці1. Зобразіть графічно силу пружності, яка діє на брусок, що ле-

жить на столі. До чого прикладена сила пружності?2. До пружини підвісили важок масою 500 г. Чому дорівнює сила

пружності, що виникає в пружині динамометра? Зобразіть цю силу графічно.

3. Сила 20 Н розтягує пружину на 4 см. Яка сила розтягує пру-жину на 7 см?

VІ. ПІДСУМКИ УРОКУ

1. Бліцопитування1. Що таке деформація?2. У яких випадках виникає деформація?3. За яких умов виникає сила пружності?4. Якими є причини виникнення сили пружності?5. Від чого залежить сила пружності?

2. Вправа «Своя опора»Учні самостійно складають опорний конспект вивченої теми.

Сила пружності виникає під час деформації тіла і напрямлена так, щоб зменшити величину деформації тіла.

Причиною виникнення сили пружності є взаємодія молекул тіла.

Закон Гука: сила пружності за модулем за пружної деформації прямо пропорційна видовженню тіла (пружини) F kхпр = − .

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


31

Урок 8ТЕМА. Пружинні динамометри. Лабораторна робота № 8. Дослідження пружних властивостей тіла

Мета: поглибити знання учнів про явище деформації, про причину виникнення сили пружності; дослідити залежність сили пружності від деформації і виготовити шкалу динамометра; пояснити принцип вимі-рювання сил за допомогою динамометра; розвивати логічне мислення, вміння проводити експеримент; виховувати дисциплінованість та праце-любність, бажання поглиблювати практичні вміння та навички.

Тип уроку: засвоєння нових знань та формування практичних умінь і навичок.

Обладнання: лабораторний динамометр із закритою чистим папе-ром шкалою, штатив, лабораторний набір важків масою по 100 г, олі-вець, лінійка, лабораторний динамометр з відкритою шкалою, тіло не-відомої маси.

Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати залежність сили пружності від деформації; навчаться градуювати шкулу динамометра та вимірювати сили за його допомогою.

ХІД УРОКУ



III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ Спробуйте дати відповідь на запитання:

Як можна виміряти силу? Чому прилад для вимірювання сили називають «динамоме-

тром»?


1. Пружинні динамометриЗа величиною деформації тіла можна визначити величину

сили пружності. Прилад для вимірювання сил називається дина-мометром.


Будова динамометра (від грецьких слів динаміс — сила; ме-трео — вимірюю) ґрунтується на тому, що сила пружності пружи-ни за законом Гука прямо пропорційна видовженню (деформації) пружини.

Найпростіший пружинний динамометр виготовляють так. На дощечці закріплюють пружину, яка закінчується внизу стрижнем з гачком. До верхньої частини стрижня прикріплюють покажчик. На дощечці помічають положення покажчика — це нульовий штрих. Потім до гачка підвішують важок масою 102 г. На цей тя-гарець діє сила тяжіння 1 Н. Під дією сили 1 Н пружина розтяг-неться, покажчик опуститься вниз. Помічають його нове положен-ня і навпроти позначки ставлять цифру 1. Потім підвішують важ-ки масою 204 г і ставлять позначку 2, яка означає, що за такого положення сила пружності пружини дорівнює 2 Н. За допомогою важків масою 306 г наносять позначку 3 і т. ін.

Можна нанести поділки, які відповідають десятим часткам ньютона: 0,2; 0,4; 0,6 і т. д. Для цього проміжки між позначками 0 і 1, 1 і 2, 2 і 3 і т. д. треба поділити на 5 однакових частин.

Проградуйована таким чином пружина і буде найпростішим динамометром.

V. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ1 Провести інструктаж з безпеки життєдіяльності дітей.

2 Лабораторна робота № 8. Дослідження пружних властивостей тіла.Для спрощення роботи скористаємося важками масою по 100 г

з набору. Нестача 2 г, що дає похибку близько 2 %, мало вплине на результати.

Хід роботи

1. Закріпити в штативі корпус динамометра у вертикальному по-ложенні.

2. Горизонтальною рискою позначити на папері початкове поло-ження стрілки і поставити цифру 0.

3. Підвісити до гачка на пружині важок масою 100 г.4. Позначити положення стрілки і поставити цифру 1.5. Повторити п. 3, 4 для двох, трьох і чотирьох таких самих

важків.6. Виміряти відстань між сусідніми поділками. Висновок записа-

ти в зошит.7. Відстані між поділками поділити на 10 рівних між собою час-

тин, позначивши їх короткими рисками.


8. До гачка виготовленого динамометра приєднати лабораторний динамометр і потягти за нього. Порівняти показання обох ди-намометрів.

9. До гачка динамометра підвісити тіло невідомої маси і виміря-ти силу тяжіння, яка діє на нього.

10. Користуючись результатами вимірювання, обчислити масу тіла.

11. Результати вимірювань і обчислень записати в зошит. Виго-товлену шкалу додати до звіту. Записати висновок.

Розв’язати задачі1. Чому пружини для динамометрів виготовляють зі сталі, а не

з міді або свинцю? 2. До динамометра підвісили важок масою 500 г. Чому дорівнює

сила пружності, що виникає в пружині динамометра? Зобра-зіть цю силу графічно.

3. Сила 20 Н розтягує пружину на 4 см. Яка сила розтягує пру-жину на 7 см?


Інтерактивна вправа «Похвали себе сам»Учні розповідають про результати роботи та хвалять себе за те,

чого навчилися на уроці.

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-

чі та вправи до параграфа, скласти кросворд.

34

Урок 9 ТЕМА. Сила тяжіння

Мета: сформувати в учнів знання про механічну взаємодію тіл і все-світнє тяжіння, силу, яка характеризує будь-яку взаємодію та силу земно-го тяжіння; виховувати пізнавальний інтерес до вивчення фізики; розви-вати творчі здібності учнів, логічне мислення.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування прикладів дії сили тяжіння. Обладнання: нитка, кулька.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть мати уявлення про всесвітнє тяжіння, знати характеристики сили тяжіння;

навчаться обирати серед різних сили силу тяжіння, обчислювати її зна-чення.

ХІД УРОКУ


ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ Куди впаде м’яч, кинутий вгору? Чому парашутист, який вистрибує з літака, падає вниз навіть

тоді, коли парашут розкритий? Чому на санчатах легко з’їжджати згори, а вгору їх треба тяг-

нути?

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІМожливо, ми не знали б до сих пір,Яка причина руху всіх небесних тіл,Якби йому не довелось у холодочку,Відпочивать у яблуневому садочку.

(Відповідь: І. Ньютон)


1. Наявність тяжіння між усіма тіламиФронтальний експеримент. Прилади і матеріали: кулька на

нитці. Підніміть кульку за нитку.


1) Чому натягується нитка та в якому напрямку? 2) Відпустіть нитку та спостерігайте за падінням кульки. Куди

падає кулька?Виявляється, що тіла притягуються не лише до Землі, а й одне

до одного. Цю взаємодію називають гравітаційною, а силу, з якою взаємодіють тіла, називають гравітаційною силою.

Всесвітнє тяжіння — це явище притягання всіх тіл Всесвіту одне до одного. Ньютон довів, що сила притягання тим більша, чим більша маса тіла і менша відстань між ними. А тепер поговорімо про дію сили всесвітнього тяжіння в природі. У давнину люди спо-стерігали за морськими припливами і, побачивши, що приплив-на хвиля слідує за Місяцем, вирішили, що між Місяцем і водою є спорідненість, що змушує їх тягнутися одне до одного. Напри-клад, люди почали вірити, що коли Місяць у повні, ґрунтові води піднімаються ближче до поверхні, а це сприяє росту рослин.

Насправді Місяць притягує не тільки воду, але й будь-які об’єкти — за законом всесвітнього тяжіння Ньютона. Під дією припливної сили вся Земля трохи деформується. З боку Місяця і з протилежного боку виникають невеликі горби, а з боків земна кора, навпаки, трохи опускається.

2. Сила тяжіння Усі тіла біля Землі падають на її поверхню, якщо їх ніщо не

утримує від цього. Яка ж причина такого явища? Чому тіла пада-ють на Землю?

Якщо пригадати означення сили, за яким сила змінює швид-кість тіла, то можна зробити висновок, що на кульку діє сила, на-прямлена до Землі.

Силу, яка діє на кожне тіло з боку Землі, називають силою тяжіння.Вимірювання показують, що швидкість тіла, яке падає на по-

верхню Землі за відсутності опору повітря, збільшується щосекун-

ди приблизно на 9 8,м

с.

Як обчислити силу тяжіння?Силу тяжіння можна обчислити, знаючи масу тіла. Спосіб та-

кого розрахунку підказують результати дослідів.Якщо взяти динамометр і підвісити до нього важок масою

102 г, то стрілка динамометра зупиниться біля поділки 1 Н. Якщо підвісити два таких важки, то динамометр покаже силу 2 Н і т. ін. Якщо ж підвісити п’ять — то динамометр покаже силу 5 Н і т. ін. З цього досліду можна зробити висновок, що сила тяжіння про-порційна масі тіла.


Проробивши досліди з багатьма тілами, ми виявимо ту саму за-кономірність: відношення сили тяжіння, що діє на тіло, до маси цього тіла є постійною величиною, не залежною ні від сили тяжін-ня, ні від маси тіла. Цю величину називають коефіцієнтом пропо-рційності між силою тяжіння і масою:

gF

m тяж= , g = ≈

1 Н

1 2 кг9 8

Н

кг0 0,, .

Досліди показують, що в міру віддалення від Землі сила тя-жіння слабшає. Наприклад, на висоті 300 км значення коефіцієн-

та g зменшується приблизно до 9 Н

кг.

Повторюючи дослід з гирями і динамометрами в різних місцях Землі, а також на поверхні Місяця, Марса і так далі, можна з’ясувати, що коефіцієнт g залежить від місця спостереження:

Коефіцієнти сили тяжіння, Н

кг

Місяць 1,7 Земля: ≈ 10

Марс 3,8 а) полюс 9,83

Юпітер 24 б) екватор 9,78

Числове значення сталої залежить від географічної широти місцевості, де здійснювали вимірювання. Так, на полюсі

g = 9 832 Н

кг, (найбільше); на екваторі g = 9 80

Н

кг,7 (найменше);

на середніх широтах ( 45° ) g = 9 806 Н

кг, . У практиці для розрахун-

ків приймають: g = 9 81 Н

кг, .

Формулу для обчислення коефіцієнта g можна перетворити, помістивши зліва силу тяжіння: F mgтяж = .

Сила тяжіння, прикладена до центра однорідного тіла, є фак-тично рівнодійною сил тяжіння, прикладених до окремих частин тіла.

1924 року за ініціативою вченого Олександра Орлова створена в Полтаві гравіметрична обсерваторія. Мета: визначити силу тя-жіння, визначити силу тяжіння по всій Україні в різних точках, бо це дає інформацію про те, які під землею залягають корисні ко-палини. Якщо залягає руда, то сила тяжіння буде більша, а якщо нафта — менша. В обсерваторії вивчають і земні припливи.


Сила тяжіння є проявом загальноприродного закону, який діє в усьому Всесвіті. Відкритий і сформульований у XVII ст. англій-ським фізиком Ньютоном, він стверджує, що сила гравітаційної взаємодії у Всесвіті пропорційна масам тіл, що взаємодіють, і за-лежить від відстані між ними.

3. Сила тяжіння на інших планетахУчні опрацьовують самостійно. Після ознайомлення з текстом клас

поділяється на групи, кожна з яких за текстом складає запитання для суперника.

Навколо Сонця рухається 8 великих планет. Усі вони утриму-ються навколо Сонця силами тяжіння. Ці сили дуже великі. На-приклад, між Сонцем і Землею діє сила тяжіння, яка наближено дорівнює 3 Н22⋅10 . Велике значення цієї сили пояснюється тим, що маси Сонця і Землі дуже великі.

Серед планет Сонячної системи найменшу масу має Мерку-рій — вона майже в 19 разів менша за масу Землі. Маса найбіль-шої планети — Юпітера — у 318 разів більша за масу Землі. Чим менша маса планети, тим з меншою силою вона притягує до себе тіла. Наприклад, на автомобіль, маса якого на Землі 600 кг, на Місяці діяла б сила тяжіння не 6000 Н, а лише 1000 Н. Щоб по-

кинути Місяць, тіла повинні мати швидкість не 11км

c, як на Зем-

лі, а лише 2 4,км

c. А коли б людина висадилася на Юпітер, маса

якого в багато разів більша за масу Землі, то там на неї діяла б сила тяжіння майже в 3 рази більша, ніж на Землі.


Розв’язання задачНагадуємо схему розв’язування задач:

1) Уважно читаємо умову задачі.2) Записуємо скорочений запис умови.3) Подаємо всі величини у системі СІ.4) Записуємо розрахункову формулу.5) Визначаємо числове значення шуканої величини.6) Аналізуємо отриманий результат. 1. Яка сила тяжіння діятиме на відро з водою, якщо місткість

відра 10 л, а маса порожнього відра 1 кг?2. Яка сила тяжіння діє на порожнисту мідну кулю, якщо радіус

кулі 10 см, а товщина стінок 1 см?


3. З якою силою притягувався б до поверхні Місяця автомобіль масою 4,5 т?

4. На широті Києва на тіло діє сила тяжіння 49,03 Н. Чому до-рівнює маса цього тіла? Яка сила тяжіння діятиме на це тіло на екваторі? На Північному полюсі?

5. Яка сила тяжіння діє на мідний брусок розміром 1 8 50 × × см?


Бліц-гра1. Яку силу називають силою тяжіння?2. Чому дорівнює сила тяжіння, що діє на тебе?3. Під дією якої сили рухається парашутист до землі?4. У яких одиницях треба виразити масу тіла, щоб обчислити

силу тяжіння в системі СІ?5. Якою літерою позначають силу тяжіння?6. Чому дорівнює величина g ?7. Який напрямок має сила тяжіння?8. У яких одиницях вимірюють силу тяжіння в системі СІ?9. Що є причиною падіння всіх тіл на Землю?

10. Чому виникають припливи і відпливи?11. Чи притягуються між собою предмети в класній кімнаті?

VIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника.

Розв’язати задачі1. Яка маса кошика яблук, якщо на неї діє сила тяжіння 600 Н?2. Яка маса суцільної латунної кулі, якщо динамометр, до гачка

якого вона підвішена, показує 49 Н?3. Як зміняться показання динамометра, до якого підвішена

свинцева куля, якщо їх перенести на Місяць?4. Знайдіть силу тяжіння, яка діє на 20 л води.

39

Урок 10ТЕМА. Вага тіла. Невагомість

Мета: увести поняття «вага» тіла, формувати уявлення учнів про яви-ще невагомості; розвивати мислення, вміння аналізувати; показати прак-тичне застосування закону Гука та зміни ваги тілом.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування прикладів, які дають уявлення про

вагу тіла та невагомість. Обладнання: динамометр, тягарці, пружина, штатив.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати характерні ознаки ваги тіла, її відмінності від сили тя-жіння;

навчаться розраховувати числове значення ваги тіла, зображати її на кресленнях.

ХІД УРОКУ



Бліцопитування Чому падають на землю краплі дощу, крупинки граду? Яка сила викликає утворення каменепадів у горах? Яку силу називають силою тяжіння? За якою формулою визначають силу тяжіння? Який напрямок має сила тяжіння? Що відбудеться з прикладеною до тіла силою тяжіння, якщо

його масу збільшити вдвічі?

Вправа «Допоможи Незнайці»1) 500 Н= …кН2) 8,7 кН = … Н3) 300 000 Н = … кН4) …… мН = 7698 Н

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІВідомо, що всі тіла (краплі дощу, листя, що відірвалося від гіл-

ки, сніжинки) падають на Землю під дією сили тяжіння. Та коли


той самий сніг лежить на даху, на нього, як і раніше, діє сила тя-жіння, проте він не падає, а перебуває у стані спокою. Чому тіла, що лежать на опорі або підвішені на нитці, перебувають у стані спокою?


1. Вага тілаПоставимо тіло на опору. Унаслідок взаємодії деформується не

лише опора, а й саме тіло, яке притягується Землею. Деформоване тіло тисне на опору з силою, яку називають вагою тіла P . Якщо тіло підвісити до пружини, то воно деформується саме і при цьому розтягує пружину, у результаті чого виникає сила пружності. Тіло діє на підвіс із силою, яку називають вагою тіла P.

Вага тіла — це сила, з якою тіло внаслідок притягання до Зем-лі діє на горизонтальну опору або підвіс.

У гравітаційному полі Землі можна вважати з деяким набли-женням, що вага тіла пов’язана з його масою співвідношенням:

P mg= , де m — маса тіла, g = 9 8,Н

кг, P — вага тіла, Н.

2. Вага тіла і сила тяжінняНе слід плутати силу тяжіння з вагою тіла. Сила тяжіння діє

на саме тіло з боку Землі, а вага цього тіла — це сила пружності, що діє на опору або підвіс.

Якщо горизонтальна опора чи підвіс з тілом перебувають у ста-ні спокою або рухаються прямолінійно і рівномірно, то вага тіла дорівнює силі тяжіння.

Інколи плутають вагу тіла з його масою — це помилка. По-перше, це різні фізичні величини, з яких вага — напрямлена вели-чина, вектор, а маса визначається лише числовим значенням. Вони характеризують різні властивості тіл і мають різні одиниці: для ваги — ньютон, для маси — кілограм. По-друге, кожне тіло завжди має певну незмінну масу, а вага тіла може змінюватися, якщо опора або підвіс нерівномірно рухається. У цьому разі вага тіла може збільшуватися або зменшуватися порівняно з вагою тіла на нерухо-мій опорі і навіть зникати, тобто дорівнювати нулю (стан неваго-мості). Наприклад, піднімаючи вантажі за допомогою підйомного крана, потрібно враховувати, що під час різких ривків вага ванта-жу зростає і трос може розірватися. Стоячи на платформі медичних терезів, ми помічаємо, що їх показання змінюються, якщо під час зважування присідати або рухати руками. Вага тіла діє на будь-яку опору: підлогу, по якій ми ходимо, стілець, на якому ми сидимо, канат, за який ми вхопилися. З якою силою тіло тисне на опору,


з такою ж за числовим значенням, але протилежною за напрямком силою опора діє на тіло. Цю силу називають силою реакції опори і позначають N. Сила реакції опори прикладена до тіла і перпен-дикулярна до опори. Призначення опори — обмежувати рух тіла під дією сили тяжіння, звідси і її назва.

Графічне зображення ваги тіла. Вага тіла прикладена не до тіла, а до опори чи підвісу.

3. Невагомість Починаючи з 4 жовтня 1957 p., коли космічна ракета вивела

на орбіту перший штучний супутник Землі, почалася ера освоєння людиною космічного простору. Людина побувала на Місяці, готу-ється експедиція на Марс. Ми часто чуємо по радіо і телебачен-ню, читаємо в газетах і журналах, що космонавти під час польоту в космічному кораблі по орбіті навколо Землі перебувають в осо-бливому стані, який називають невагомістю.

Що це за стан і чи можна його спостерігати на Землі?Дослід. Верхній кінець пружини за допомогою нитки прикрі-

пимо до нерухомої опори, а до нижнього підвісимо тягарець. Під дією сили тяжіння він починає рухатися вниз. Пружина розтягу-ватиметься доти, доки сила пружності, що виникає в ній, не зрів-новажить силу тяжіння.

Переріжемо або перепалимо нитку, яка утримує тіло з пружи-ною. Пружина і тіло починають вільно падати, при цьому розтяг у пружини зникає, а це й означає, що тіло втратило вагу і не діє на підвіс. Сила тяжіння при цьому нікуди не зникла і змушує тіло падати на Землю. Так само, якщо швидкості падіння тіла і опори (підвіса) однакові, то воно не діє на них, і його вага дорівнює нулю.

Якщо штучний супутник або космічна станція обертається навколо Землі, то космонавти і всі предмети всередині них руха-ються з однаковою швидкістю відносно Землі. Внаслідок цього тіла, що розміщуються на підставках, не діють на них, підвішені до пружин тіла не розтягують їх, розлита з посудини вода плаває у вигляді великої краплі, маятникові годинники перестають пра-цювати, космонавти без жодних зусиль пересуваються, «літаючи» або «плаваючи» в кораблі. Характерною властивістю стану нева-гомості є відсутність «внутрішніх напружень» у тілі, наприклад відсутність тиску одних органів на інші в тілі людини. Якби сила тяжіння раптово зникла, то космічний корабель внаслідок інерції віддалявся б від Землі у космічний простір по прямій лінії.

У стані невагомості перебуває будь-яке тіло під час вільного, тобто безопірного падіння. Якщо за звичайних умов не брати до


уваги опір повітря, то в невагомості перебуває спортсмен, який стрибає з вишки у басейн або виконує вправи на батуті; кожен з нас короткочасно перебуває у стані невагомості під час бігу, коли обидві ноги відриваються від Землі.


Розв’язання задач1. На рисунку зображена куля, що лежить на столі. Накресліть

вагу цієї кулі.

2. Люстра підвішена до стелі. Її маса дорівнює 4 кг. З якою силою люстра діє на стелю? Як називається ця сила?

3. Чи завжди вага тіла масою 10 кг дорівнює 100 Н? Наведіть приклади, коли вага тіла, на вашу думку, відрізняється від сили тяжіння за величиною.

4. Визначте вагу сталевої болванки об’ємом 0,2 м3 , яка лежить на горизонтальній поверхні. До чого прикладена її вага?

5. Тіло масою 10 кг перенесли з поверхні Землі на Місяць. Чи зміниться вага тіла порівняно з його вагою на Землі? Чому?

6. а) Тіло масою 3 кг висить на нитці. Чому дорівнюють сила тя-жіння, яка діє на тіло, і вага тіла? До чого прикладена кожна з цих сил? Зобразіть ці сили на рисунку. Чому дорівнюватиме вага тіла і сила тяжіння, якщо нитку перерізати?

б) Вага мідної кулі об’ємом 12 см30 дорівнює 8,5 Н. Суцільна ця куля чи порожниста?


Вправа «Незакінчене речення»Учні продовжують речення.На уроці я:

Дізнався... Зрозумів... Навчився... На наступному уроці я хочу...

VIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний матеріал підручника.

43

Урок 11 ТЕМА. Тертя. Сили тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Тертя в природі й техніці

Мета: формувати знання про силу тертя ковзання і кочення, причи-ни її виникнення, фактори, що впливають на зміну сили тертя, про силу тертя спокою; удосконалити й систематизувати знання про силу як век-торну величину; розвивати вміння спостерігати та аналізувати фізичні явища; показати, як на практиці застосовують знання про тертя.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування прикладів дії сил тертя спокою, ковзан-

ня та кочення, залежності числового значення цих сіл від різних чинників. Обладнання: динамометр, трибометр, брусок дерев’яний, вантажі

з двома гачками — 2 шт., олівці круглі, дерев’яна лінійка, аркуш паперу, шліфувальний папір.


будуть знати характерні ознаки сил тертя спокою, ковзання та ко чення; навчаться обчислювати числове значення сили тертя ковзання.

ХІД УРОКУ



III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ— Санчата, спустившись з гори, рухаються по горизонтальному

шляху нерівномірно, їх швидкість поступово зменшується, і через деякий час вони зупиняються. Хлопчик, розбігшись, ковзає на ков-занах по льоду, але який би не був гладенький лід, хлопчик усе-таки зупиняється. Зупиняється і велосипед, коли велосипедист припиняє обертати педалі. Що ж є причиною зменшення швидкості руху тіла?


1. Зміна швидкості руху тіла під час його рухупо поверхні іншого тіла — Ми знаємо, що причиною всякої зміни (у цьому випад-

ку зменшення) швидкості руху є сила. Отже, і в розглянутих


прикладах на кожне рухоме тіло діє сила. Сила, яка виникла під час руху одного тіла по поверхні іншого, прикладена до рухомого тіла і напрямлена проти руху, називається силою тертя.

Сила тертя — це ще один вид сили, який відрізняється від розглянутих раніше сили тяжіння і сили пружності. Протидія-ти будь-якому руху — це головне завдання сили тертя. Заважати зрушити з місця, заважати ковзати, заважати котитися, заважати пливти — для сили тертя більшої радості немає.

2. Сила тертя спокою. Природа сили тертя— Кожен знає, що шафу зрушити з місця непросто. Яка ж сила

заважає її зрушити, з гідною подиву точністю зрівноважуючи силу, прикладену нами? Це — сила тертя спокою, яка виникає в разі спроби зрушити одне з дотичних тіл відносно іншого.

1) Однією з причин виникнення сили тертя є шорсткість повер-хонь стичних тіл. Навіть гладенькі на вигляд поверхні тіл ма-ють нерівності, горбики і подряпини. Коли одне тіло ковзає або котиться по поверхні іншого, ці нерівності зачіпляються одна за одну, що створює деяку силу, яка затримує рух.

2) Друга причина тертя — взаємне притягання молекул стичних тіл. Якщо обидві поверхні ретельно відшліфовані, то в разі їх дотикання виникають сили міжмолекулярного притягання, що може призвести навіть до прилипання поверхонь.Чи завжди сила тертя перешкоджає руху?Ні, сила тертя спокою часто «передає» механічний рух від од-

них тіл до інших. Роблячи крок, пішохід штовхає землю назад, діючи на неї силою тертя спокою, адже підошва під час поштовху перебуває в спокої відносно землі. При цьому земля штовхає його вперед, діючи теж силою тертя спокою. Сила тертя спокою «роз-ганяє» також автомобілі, втримує цвях, забитий у дошку, не дає розв’язатися банту на стрічці, вплетеній у косу, утримує нитку, якою зшито два шматки тканини, і т. ін.

Виникнення сили тертя зумовлене переважно першою причи-ною, коли поверхні тіл шорсткі. А коли дотикаються добре відпо-ліровані поверхні, частина їхніх молекул розміщується так близь-ко одна до одної, що помітним стає притягання між молекулами дотичних тіл.

3. Сила тертя ковзання і сила тертя коченняПід час ковзання одного тіла по поверхні другого виникає сила

тертя, яку називають тертям ковзання. Таке тертя виникає, на-приклад, під час руху саней і лиж по снігу. Коли одне тіло не ковзає, а котиться по іншому, то тертя, що виникає при цьому,


називається тертям кочення. Так, під час руху коліс вагона, авто-мобіля, під час перекочування круглих колод або бочок по землі проявляється тертя кочення. Причому за однакових умов сила тертя ковзання завжди є більшою за силу тертя кочення. Отже, розрізняють кілька видів тертя залежно від того, як взаємодіють тер-тьові тіла: тертя спокою, тертя ковзання, тертя кочення.

Силу тертя ковзання визначають за формулою:

F Nтер = μ ,

де Fтер — сила тертя ковзання, μ — коефіцієнт тертя, N — сила реакції опори, що за значенням дорівнює силі тиску тіла на по-верхню ковзання. Якщо поверхня горизонтальна, то N P mg= = ,

а F gmтер = μ , де g = 9 8,Н

кг, m — маса тіла.

Коефіцієнти тертя ковзання для деяких матеріалів є в підруч-нику в таблиці.

4. Особливості сили тертя

Робота в групах. Особливості сили тертя учні вивчають

за допомогою експериментів

Дослід № 1. Порівняння сил тертя спокою, ковзання і кочення.Прилади і матеріали: динамометр, брусок дерев’яний, вантажі

з двома гачками — 2 шт., олівці круглі.Порядок виконання

1. Виміряти вагу бруска з двома вантажами за допомогою дина-мометра. Результати записати в зошит.

2. Виміряти максимальну силу тертя спокою бруска по столу. Для цього покласти брусок на стіл, а на брусок — два вантажі. До бруска причепити динамометр та почати рухати його. Запи-сати показання динамометра, що відповідають початку руху.

3. Виміряти силу тертя ковзання бруска по столу. Для цього рів-номірно переміщаємо брусок з вантажами по столу. Результа-ти записати в зошит.

4. Виміряти силу тертя кочення бруска по столу. Для цього по-кладемо брусок з двома вантажами на два круглі олівці і рів-номірно переміщаємо брусок з вантажами по столу. Результа-ти записати в зошит.

5. Дати відповіді на запитання.Яка із сил більша:а) вага тіла чи максимальна сила тертя спокою?б) максимальна сила тертя спокою чи сила тертя ковзання?в) сила тертя ковзання чи сила тертя кочення?


За однакових навантажень сила тертя кочення завжди менша за силу тертя ковзання.

Саме тому люди ще в давнину використовували котки для пе-реміщення вантажів, а пізніше почали використовувати колесо.

Дослід № 2. Залежність сили тертя ковзання від роду дотичних поверхонь.

Прилади і матеріали: брусок з тягарцями, дерев’яна лінійка, ар-куш паперу, шліфувальний папір.

Рівномірно переміщати брусок з тягарцями по дерев’яній лі-нійці, аркушу паперу, шліфувальному паперу. Дати відповіді на запитання:

а) Чи залежить сила тертя ковзання від роду поверхонь стичних тіл?

б) Як можна збільшити чи зменшити силу тертя?

Дослід № 3. Вивчення залежності сили тертя ковзання від сили тиску і від площі поверхонь тіл, що контактують.

Прилади і матеріали: динамометр, трибометр, вантажі з двома гачками — 2 шт.

Покласти на лінійку брусок більшою гранню, на нього — один тягарець і виміряти силу тертя ковзання.

Покласти на брусок два тягарці і виміряти силу тертя ковзання.Покласти брусок із двома тягарцями меншою гранню на ліній-

ку і виміряти силу тертя ковзання.Дати відповіді на запитання:

Чи залежить сила тертя від сили тиску? Чи залежить сила тертя від площі тертьових поверхонь тіл за

незмінної сили тиску?Чим більша сила, яка притискає тіло до поверхні, тим більша

сила тертя, що виникає при цьому.

5. Способи зменшення і збільшення сили тертя.Значення тертя

Методика «Фізичний слалом»

Учням пропонують текст для самостійного читання. Після ознайом-лення з текстом клас поділяється на групи, кожна з яких за текстом скла-дає запитання для суперника.

Не слід думати, що тертя — ворог людини. Тертя буває не тільки шкідливим, а й корисним. І невідомо, якого тертя більше. Коли воно корисне, його намагаються збільшити, коли шкідли-ве — зменшити.

Без тертя спокою ні люди, ні тварини не могли б ходити по землі.


Якби не було тертя, предмети вислизали б з рук. Сила тертя зупиняє автомобіль під час гальмування, але без тертя спокою він не зміг би й почати рух. Колеса, обертаючись, проковзували б, а автомобіль стояв би на місці. Щоб збільшити тертя, поверх-ню автомобільних шин роблять з ребристими виступами. Узимку, коли дорога буває особливо слизька, на колеса автомобіля надіва-ють спеціальні ланцюги.

У багатьох рослин і тварин є різні органи, призначені для ха-пання (вусики рослин, хобот слона, чіпкі хвости лазячих тварин). Усі вони мають шорстку поверхню для збільшення тертя. У бага-тьох випадках тертя шкідливе, і з ним доводиться боротися. На-приклад, в усіх машинах внаслідок тертя нагріваються і виходять з ладу рухомі частини. Щоб зменшити тертя, дотичні поверхні роблять гладенькими, між них вводять мастило. Щоб зменшити тертя обертових валів машин і верстатів, їх установлюють на під-шипниках. Кулькові й роликові підшипники використовують у різ-них машинах: автомобілях, токарних верстатах, електричних двигунах, велосипедах тощо. Без підшипників не можна уявити сучасну промисловість і транспорт.

Силу тертя можна зменшити в багато разів, якщо ввести між тертьовими поверхнями мастило. Шар мастила роз’єднує поверх-ні тертьових тіл. Тепер ковзають одна по одній не поверхні тіл, а шари мастила. Мастило здебільшого рідке, а тертя шарів рідини менше за тертя твердих поверхонь. Наприклад, низьке тертя під час ковзання по льоду на ковзанах пояснюється дією мастила: між ковзанами й льодом утворюється тонкий шар води. У техніці як мастило широко використовують різні масла.


Розв’язання задач1) Парашутист, маса якого 80 кг, рівномірно рухається вниз.

Чому дорівнює сила опору повітря, що діє на парашут?2) Вагонетка з вантажем важить 3 кН. Яка сила необхідна для

рівномірного руху вагонетки, якщо сила тертя становить 0,005 ваги вагонетки з вантажем?

Тертя у прислів’ях та приказкаха) Коса любить брусок і сала кусок. б) Не кінь везе, а дорога. в) Тоді в колесі тичка, як з гори їде бричка. г) Не підмажеш — не поїдеш.д) Пішло діло як по маслу.


е) Вугра в руках не втримаєш.є) Що кругле — легко котиться.

ж) Іржавий плуг тільки на оранці чиститься.


Інтерактивна вправа «Мікрофон»Закінчи речення:На уроці ми вивчили...

Сила тертя — це... Причини тертя такі... Я ознайомився з такими видами тертя... Мені найбільше сподобалось...

VІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника.

Розв’язати задачі1. На стрічці транспортера лежить вантаж. Зобразіть сили, що ді-

ють на вантаж з боку стрічки, коли він рухається похило вго-ру. Назвіть ці сили.

2. Для рівномірного переміщення саней по снігу прикладають силу 25 Н. Визначити вагу саней, якщо сила тертя становить 0,05 ваги саней.

3. На горизонтальній дошці лежить залізний брусок масою 4 кг. При його рівномірному горизонтальному переміщенні динамо-метр показував 16 Н. Чому дорівнює відношення сили тертя до ваги тіла?

49

Урок 12 ТЕМА. Лабораторна робота № 9«Визначення коефіцієнта тертя ковзання»

Мета: навчити визначати коефіцієнт тертя ковзання; формувати на-вички розв’язування задач; розвивати логічне мислення.

Тип уроку: формування практичних умінь і навичок.Обладнання: набір тягарців, маса яких відома, динамометр, дере-

в’яний брусок з гачком, дерев’яна планка (поверхня столу).

ХІД УРОКУ



Вправа «Пінг-понг»До дошки викликають двох учнів. Вони по черзі ставлять одне

одному підготовлені вдома запитання з теми домашнього завдан-ня. Клас оцінює якість запитань і відповідей.

1. Які відомі вам спостереження й досліди показують, що існує тертя?

2. Яку силу називають силою тертя?3. У чому причини тертя?4. Як мастило впливає на силу тертя? Поясніть це.5. Які види тертя ви знаєте?6. Як можна виміряти силу тертя?7. Як показати, що сила тертя залежить від сили, яка притискає

тіло до поверхні?8. Як показати на дослідах, що за однакових навантажень сила

тертя ковзання буде більша за силу тертя кочення? Як це ви-користовують у техніці?

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІЯк можна виміряти силу тертя? Щоб виміряти, наприклад,

силу тертя ковзання дерев’яного бруска по дошці або по столу, тре-ба прикріпити до бруска динамометр і рівномірно рухати брусок по дошці, тримаючи динамометр горизонтально. Що при цьому пока-же динамометр? На брусок в горизонтальному напрямку діють дві сили — сила пружності пружини динамометра, напрямлена в бік


руху, і сила тертя, напрямлена проти руху. Оскільки брусок руха-ється рівномірно, то рівнодійна цих двох сил дорівнює нулю, тобто ці сили рівні за модулем, але протилежні за напрямком.

Динамометр показує силу пружності (силу тяги), яка за моду-лем дорівнює силі тертя. Отже, вимірюючи силу, з якою динамометр діє на тіло, і час його рівномірного руху, ми вимірюємо силу тертя.

IV. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ1. Провести інструктаж з безпеки життєдіяльності дітей.2. Лабораторна робота № 9 «Визначення коефіцієнта тертя ков-

зання».Обладнання: набір тягарців, маса яких відома, динамометр,

дерев’яний брусок з гачком, дерев’яна планка (поверхня столу).

Хід роботи

1. Покладіть брусок на горизонтально розташовану планку (стіл), зачепіть його гачком динамометра і, поступово натягуючи нит-ку, рівномірно його рухайте. Виміряйте силу тяги (вона дорів-нює силі тертя).

2. Визначте динамометром вагу бруска.3. Покладіть на брусок спочатку один, а потім два тягарці і по-

вторіть дії відповідно до п. 1 4. Обчисліть коефіцієнт тертя ковзання для усіх випадків вашого

дослідження μ =⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

F

P. Запишіть результати досліджень і роз-

рахунків до таблиці.

№ Вага тіла P, Н Сила тертя Fтр , Н Коефіцієнт тертя, μ

1

2

3

5. Зробіть висновок (опишіть, як визначати коефіцієнт тертя ков-зання, та поясніть, від чого залежить його значення).

V. ПІДСУМКИ УРОКУ

VІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити відповідний параграф підручника.

51

Урок 13ТЕМА. Розв’язування вправ та задач

Мета: сформувати вміння розв’язувати задачі на застосування фор-мул сили тяжіння, тертя, пружності, ваги; розвивати обчислювальні на-вички, мислення, вміння аналізувати; виховувати охайність, старанність; розширювати кругозір учнів.

Тип уроку: узагальнення й систематизації знань.Обладнання: збірка задач відповідної тематики.Очікувані результатиПісля уроку учні:

навчаться розв’язувати задачі на застосування формул сили тяжіння, тертя, пружності, ваги.

ХІД УРОКУ


ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА УМІНЬ

Вправа «Фізичне доміно „Закінчи фрази”» Учням пропонують фрази, які не мають закінчення. Самі за-

кінчення є, але в інших стовпчиках. Учням необхідно підібрати правильні закінчення до цих фраз.

№ з/п Початок фрази Закінчення фрази

1 Якщо після припинення дії сили тіло не повертається в початковий стан, то деформація називається...

...кручення, згин, стиск, різання, розтяг

2 У СІ густина вимірюється такими одиницями...

... P gm=

3 Сила, що виникає внаслідок деформації тіла або його частин називається... ... g = 9 8,

Н

кг

4 Я знаю такі види деформацій......1

кг

м3

5 Густину обчислюють за формулою... ...сила пружності

6 Жорсткість тіла залежить від......1

Н

м


№ з/п Початок фрази Закінчення фрази

7 Закон Гука має такий математичний запис... ρ =

m

V

8 За природою сила пружності... ...матеріалу, з якого виготовлене тіло

9 Густина — фізична величина, що... ...пластичною

10 У СІ коефіцієнт жорсткості вимірюють такими одиницями...

...гравітаційні сили

11 Сила, з якою тіло діє на опору або розтягує підвіс, називається...

...невагомість

12 Стан тіла, у якому воно не має ваги, називається...

...вага тіла

13 Вагу тіла визначають за формулою... F kхпр =

14 Числове значення коефіцієнта пропорційності g становить...

характеризує стан речовини

15 У стані невагомості на тіло діють сили...

...електромагнітна

Вправа «Допоможи Незнайці»На дошці записані формули, у яких є пропуски. Учням слід

заповнити їх.

F mтяж = … ; Fтер = …μ ; ... = mg; F kпр = …

ІІІ. УЗАГАЛЬНЕННЯ ТА СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ЗНАНЬ

1. Дати усну відповідь на запитання Яку силу називають силою тяжіння? Коли виникає сила пружності і куди вона напрямлена? Навіщо роблять ребристими велосипедні та автомобільні по-

кришки? Що таке вага? Що таке сила тертя? Подивіться у таблиці підручника густину твердих тіл і ска-

жіть, яка маса 1 см3 латуні. Яка вага ящика з піском, маса якого 75 кг? Чому стріла, випущена вертикально вгору, падає на землю?


Яка з двох сил: 2 кН чи 800 Н — більша й у скільки разів? Яка сила утримує тіла на похилій площині?

2. Колективне виконання задач під керівництвом учителя Скільки штук будівельної цегли розміром 25 12 650 0× × мм до-

зволено перевозити на автомашині вантажопідйомністю 4 т? Сани тягнуть два хлопчики, прикладаючи до них в одному на-

прямку сили 35 Н і 40 Н. Сила опору рухові 15 Н. Чому дорів-нює рівнодійна всіх сил, які діють на сани?

Сила 20 Н розтягує пружину на 5 см. Якою є сила, що розтягує пружину на 8 см?

Зобразіть графічно силу тяжіння, що діє на кулю, підвішену на нитці. Маса кулі 2,5 кг.

Зобразіть графічно вагу кулі, що підвішена на нитці. Маса кулі 3 кг.

Горизонтальною дорогою рівномірно тягнуть за допомогою довгої мотузки санки з вантажем, загальна маса яких стано-вить 80 кг. Сила натягу мотузки 56 Н. Обчисліть коефіцієнт тертя ковзання.

У бідон масою 0,5 кг налили 4 л гасу. Яку силу треба приклас-ти, щоб підняти бідон?

ІV. ПІДСУМКИ УРОКУ

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити відповідні параграфи підручника, підготуватись до

контрольної роботи.

54

Урок 14ТЕМА. Контрольна робота за темою «Взаємодія тіл. Сила»

Мета: з’ясувати рівень освітньої підготовки учнів, провести контроль та оцінювання їхніх навчальних досягнень з даної теми; розвивати вміння письмово висловлювати думки, відповідати на різнорівневі запитання; ви-ховувати самостійність, старанність, відповідальність за виконувану роботу.

Тип уроку: контролю та оцінювання навчальних досягнень учнів.Обладнання: картки для тематичного оцінювання.

ХІД УРОКУ

І. ОРГАНІЗАЦІЯ РОБОТИ

ІІ. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

Варіант 1

Початковий рівень

1 М’яч котиться з гірки. Виберіть правильне твердження.А Сила тертя, що діє на м’яч, напрямлена в бік руху;Б м’яч рухається за інерцією;В сила пружності, що діє на м’яч із боку схилу, напрямлена в бік

руху;Г сила тяжіння, що діє на м’яч, напрямлена вертикально вниз.

2 Стигле яблуко, відірвавшись від гілки дерева, падає на землю. Виберіть правильне твердження.А Швидкість яблука під час падіння зменшується;Б яблуко падає під дією сили тяжіння;В сила тяжіння вимірюють у кілограмах;Г коли яблуко впало на землю, сила тяжіння перестала діяти

на нього.

3 На столі лежить цеглина масою 2,5 кг. Виберіть правильне твердження. А На цеглину діє сила тяжіння, що дорівнює 25 Н;Б вага цеглини 2,5 Н;В вага цеглини є більшою, ніж сила тяжіння, що діє на цег-

лину;Г сила тяжіння напрямлена вертикально вгору.


Середній рівень

4 На рисунках зображені деякі із сил, що діють на тіло та опору. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — непра-вильні.

�F1

�F2

�F3

А F2 — сила реакції опори.Б Вага тіла — це сила, що діє на опору. В F3 — вага тіла.Г F1 — сила тяжіння.

5 Яка маса цукру густиною 1600кг

м3 міститься в мішку об’ємом

5 дм0 3 ?

Достатній рівень

6 Для рівномірного переміщення воза по ґрунтовій дорозі потріб-на сила тяги 800 Н. Яку частину становить сила тертя від ваги воза з вантажем, якщо його маса 400 кг?

Високий рівень

7 Знайти масу сталевого куба з довжиною ребра 1 м. Товщина сті-нок куба 10 см.

Варіант 2Початковий рівень

1 Камінь кинуто вертикально вгору. Виберіть правильне твер-дження.А Швидкість каменя не змінюється;Б вагу каменя вимірюють у кілограмах;В на камінь діє сила тяжіння;Г швидкість каменя зростає.

2 На столі лежить брусок масою 5 кг. Виберіть правильне твер-дження.А Вага бруска є більшою, ніж 40 Н;Б на брусок діє сила тяжіння, що дорівнює 5 Н;В сила тяжіння напрямлена вертикально вгору;Г вага бруска є меншою від сили тяжіння, що діє на брусок.


3 До пружини підвішений важок вагою 2 Н. Виберіть правильне твердження.А Маса важка 2 кг;Б сила пружності є більшою, ніж вага важка;В сила тяжіння, що діє на важок, дорівнює 2 Н;Г модуль сили пружності не залежить від видовження пру-

жини.

Середній рівень

4 На рисунку зображені кульки, підвішені до нитки, і сили, що діють на кульки. Відзначте, які з наведених тверджень пра-вильні, а які — неправильні.

�F1

�F2

�F3

А F3 — сила натягу нитки;Б з боку кульки на нитку діє сила тяжіння;В F1 — вага тіла;Г F2 — сила тяжіння.

5 Яка маса 3 л олії густиною 900кг

м3?

Достатній рівень

6 Спортсмен вагою 800 Н підняв штангу вагою 1200 Н. З якою си-лою він тисне на підлогу?

Високий рівень

7 Мідний брусок рівномірно переміщують за допомогою динамо-метра по горизонтальній поверхні. Який його об’єм, якщо по-казання динамометра 5 Н, а сила тертя дорівнює 0,25 його ваги

ρ = ⋅⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

8 9 103,кг

м3?

III. ПІДСУМКИ УРОКУІнтерактивна вправа «Бліц-інтерв’ю»Діти відповідають на запитання: які завдання були найцікаві-

ші, найлегші, найскладніші? Чи задоволений я своєю роботою?

IV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯСкласти тести за темою «Сили в природі».

57

Урок 15ТЕМА. Сила тиску і тиск

Мета: розвивати вміння самостійно працювати і здобувати нові зна-ння; отримувати задоволення від пізнання невідомого; виробляти у собі впевненість у власних силах; розкрити причиново-наслідкові зв’язки у матеріалі, що вивчають; створення тиску під час дії одних тіл на інші, виведення одиниць тиску; сформувати поняття про силу тиску; разом з учнями дійти висновку про залежність тиску від сили, що діє на по-верхню і площу поверхні тіла; одержати відповідну формулу; виробляти вміння застосовувати набуті знання до явищ навколишнього життя.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Методичні поради. На початку вивчення теми «Тиск твердих тіл, рі-

дин і газів» попередити учнів про те, що підсумковий урок буде уроком-естафетою, у якому братимуть участь усі учні класу. Для підготовки до цього уроку у фізичному кабінеті вивішують перелік питань, які відо-бражатимуть тематику підсумкового кроку. До початку уроку доцільно заготовити все необхідне обладнання, декоративну перегородку, а на титульних сторонах відкритої дошки намалювати сітки для кросвордів. Клас поділяється на дві рівносильні команди.

Унаочнення: демонстрування залежності тиску від сили тиску та площі поверхні.

Обладнання: портрет Паскаля; таблиця «Тиск. Сила тиску»; дощечка з цвяхами, посудина з піском; набір до кодоскопа з графіками залежнос-ті тиску від сили та тиску від площі.


будуть знати характерні ознаки тиску як фізичної величини, залежнос-ті тиску від сили тиску та площі поверхні;

навчаться розраховувати тиск та силу тиску.

ХІД УРОКУ

І. ОРГАНІЗАЦІЙНЕ ПИТАННЯ

ІІ. ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО1. Фронтальне опитування (з м’ячем). Повторення основних по-

значень, одиниць вимірювання, формул. Звернути увагу на по-вторення вивчених видів сил.


2. Користуючись картинками з формулами, розв’язати задачі, що диктує учитель, а також скласти свої задачі.

ІІІ. ФОРМУВАННЯ НОВИХ ЗНАНЬ, УМІНЬ І НАВИЧОКУчитель перед учнями ставить проблему: необхідно побудува-

ти новий дім. Але передусім слід визначити, як класти цеглини одна на одну, щоб будинок довго служив. Показати на прикладі, як краще робити кладку (фрагменти стіни). Саме так, а не інак-ше. Знайти відповідь на це і ще безліч інших питань вам допоможе тема сьогоднішнього уроку «Сила тиску і тиск».

Домовимось тиск позначати — p.

Дослід з дерев’яним столиком на цвяхах та піскомРозглянути залежність тиску від сили, яка діє на поверхню.

Столик на цвяхах шляпками догори. Збільшуючи силу, ми збіль-шуємо тиск на пісок. Коли покласти гирю, столик занурюється в пісок.

Висновок 1. Результат дії сили залежить від її модуля.Якщо p — тиск, F — сила (Н), то p F

p

F (H)

Але не тільки від сили залежить тиск.Дослід 2 показує, що шляпками вниз столик зануриться в пі-

сок менше.

p

S ( )м2

Висновок 1 (учні роблять самі). Результат дії сили залежить не тільки від її модуля, а й від площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє.

Якщо S ( )м2 — площа поверхні, то pS

1

.

Отже, об’єднавши залежності:

Тисксила

площа= p

F

S= ; [ ]p = =

Н

мПа

2 (паскаль)


Одиниця тиску названа на честь французького вченого — фізи-ка Блеза Паскаля. Тиск в 1 Па дуже малий. Такий тиск на гори-зонтальну поверхню площею 1 м2 чинить тіло масою 102 г. Тому на практиці застосовують кратні одиниці:

1 гПа = 100 Па = 1 20 Па;1 кПа = 1000 Па = 1 30 Па;1 МПа = 1 000 000 Па = 1 60 Па.Тоді F — силу тиску визначають за формулою:

F pS= .

Змінювати тиск, змінюючи силу, незручно, тому змінюють площу S поверхні, на яку діє сила тиску. Приклади зміни тиску у разі зміни S (таблиця «Тиск. Одиниця тиску»).

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУЕкспериментальне визначення тиску цеглиняного бруска на

поверхню різними сторонами (фронтальна робота класу та 3 учні біля дошки).

Враховуємо, що сила тяжіння змінюватися не буде.

Висновок робить клас: Який тиск чинить цеглина в різних випадках? Коли тиск найменший? найбільший? Як класти цеглу під час будівництва стін? Чи можна будувати дім, зводячи кожну стіну одну за одною

повністю, чи потрібно одночасно будувати всі чотири стіни рів-номірно?

1. Для чого, шиючи голкою, на палець надівають наперсток?2. По тонкому льоду людина переповзає на животі. Чому небез-

печно переходити ногами?3. Чому на подушку приємніше класти голову, ніж на похилу

дерев’яну дощечку?4. Чи може людина, стоячи на підлозі, збільшити тиск на нього

в 2 рази?

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


60

Урок 16ТЕМА. Тиск рідин і газів. Закон Паскаля

Мета: сформувати поняття «тиск газу», з’ясувати особливості переда-вання тиску рідинами та газами; допомогти учням сформулювати закон Паскаля; вчити учнів систематизувати результати спостережень за явищами природи, робити узагальнення й оцінювати їх достовірність та межі вико-ристання; розвивати науковий світогляд, діелектричне та логічне мислен-ня, виховувати логічність думок, аргументованість висновків і узагальнень.

Тип уроку: комбінований.Унаочнення: демонстрування прикладів закона Паскаля. Обладнання: ППЗ «Бібліотека електронних наочностей, 7–9», насос

Комовського, повітряна кулька, куля Паскаля, посудина, дно якої може відпадати, трубки з гумовим дном, посудини з водою, ємність з отвора-ми на різному рівні, мультимедійний проектор, комп’ютер.


будуть знати особливості передавання тиску рідинами та газами, за-кон Паскаля;

навчаться пояснювати явища, які є проявом закону Паскаля.

ХІД УРОКУ


ІІ. ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО1. Перевірка виконання домашнього завдання

2. Актуалізація опорних знань учнів Що таке тиск? Як його обчислити? Як збільшити (зменшити) тиск? Навести приклади. Як обчислити силу тиску? Як напрямлена сила тиску? У результаті чого трактор чинить тиск на поверхню землі?

ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОЇ ТЕМИСтворення проблемних ситуацій

1. Гумову кульку, зав’язавши ниткою, кладемо під ковпак пові-тряного насосу. Відкачуємо повітря. Відбувається зміна форми кульки.


2. Гумову кульку, що містить повітря, стискуємо в одному міс-ці — відбувається зміна форми кульки в іншому місці.Для того щоб пояснити дані явища, недостатньо знати будову

речовини і що таке тиск. Важливо ознайомитися з властивостями речовин. Отже, тема уроку: «Тиск рідин і газів. Закон Паскаля».

Питання до класу: як пояснити явища, які спостерігали?Молекули повітря перебувають у безперервному хаотичному

русі. Частина молекул натрапляє на стінки гумової кульки, змі-нюючи напрямок свого руху. Велика кількість таких ударів ство-рює значну силу тиску, яка сприяє деформації поверхні. Чим біль-ша кількість молекул натрапляє на поверхню кульки протягом од-нієї секунди, тим більша сила тиску діє на стінку.

Демонстрація. Накачування повітря в гумову кульку.Питання до класу: чому об’єм кульки збільшується? Унаслідок

збільшення густини газу, тиск зростає. Висновок: тиск газу за сталої температури залежить від його

густини.Демонстрація. Скляна трубка з поршнем закрита гумовою

плівкою. Унаслідок руху поршня плівка розтягується, набуваючи сферичної форми. Учні намагаються відповісти на питання: чому розтягується плівка? Під час переміщення поршня зменшується об’єм, у якому перебуває повітря, збільшується густина і кількість молекул в одиниці об’єму. Внаслідок цього зростає кількість уда-рів молекул об стінку посудини і плівку. Тиск, створений порш-нем, передається через повітря стінкам трубки і гумовій плівці.

Демонстрація. Рух поршня назад, розтяг плівки зменшується.Висновок: газ може передавати тиск.Демонстрація. Плівку замінили на кульку з отворами. Труб-

ку заповнюємо димом. Переміщуючи поршень, спостерігаємо, що дим виходить через отвори кульки однаково.

Висновок: газ передає тиск в усіх напрямках однаково.Молекули рідини володіють іншими властивостями на відмі-

ну від молекул газу. Вони зв’язані між собою силами взаємодії і здатні змінювати своє положення, міняючись місцями із сусідні-ми молекулами. Тому рідинам притаманна текучість. Вилита вода змінює форму, залишаючи об’єм сталим, за сталої температури.

Демонстрація. У трубку наливаємо воду і закриваємо гумовою плівкою. Під час руху поршня плівка розтягується. З рухом порш-ня молекули води, що прилягають до нього, зміщуються в глиб рідини. Збільшуються сили відштовхування між зміщеними мо-лекулами, що призводить до збільшення тиску на стінки трубки і плівку. Густина рідини і кількість молекул в одиниці об’єму при


цьому не змінюються. Зміна об’єму, зумовлена переміщенням поршня, компенсується прогином плівки.

Висновок: рідина, як і газ, здатна передавати тиск.Демонстрація. Замінивши плівку кулькою з отворами, натис-

куємо на поршень і спостерігаємо, що вода витікає однаковими цівками.

Висновок: рідина передає тиск в усіх напрямках однаково.Для рідин і газів спільна властивість: вони передають тиск

в усіх напрямках однаково. Цю особливість дослідив французький фізик Блез Паскаль і сформулював закон, який названий на його честь законом Паскаля: тиск, який діє на рідину або газ, переда-ється ними в усіх напрямках однаково.

Відповідно до закону Паскаля, тиск усередині рідини на тому самому рівні однаковий в усіх напрямках. Тиск збільшується з глибиною.

Виведення формули гідростатичного тиску p gh= ρ .

IV. СИСТЕМАТИЗАЦІЯ І ВИКОРИСТАННЯ ЗНАНЬ

Розв’язування задач

1. Обчисліть тиск рідини, густина якої дорівнює 1800кг

м3, на дно

циліндричної посудини, якщо висота її становить 10 см.2. Коли батискаф опустився на певну глибину в океан, прилади

показали тиск 41,2 МПа. На яку глибину занурився батискаф?

Завершення уроку бесідою1. Чому газ не можна зберігати у відкритих посудинах?2. У воді рухатись значно важче, ніж у повітрі. Що можна сказа-

ти про ступінь рухливості між собою молекул повітря і моле-кул води?

3. За допомогою якої демонстрації можна переконатись, що газ передає тиск в усіх напрямках однаково?

4. Чому вибух снаряда під водою згубний для підводних меш-канців?

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, вивчити закон

Паскаля, виконати вправи й задачі до параграфа.

63

Урок 17ТЕМА. Гідравлічні машини

Мета уроку: розглянути будову та принцип дії гідравлічної машини стосовно закону Паскаля, вивести формулу гідравлічного преса, ознайоми-тись з роботою гідравлічної машини та застосуванням її на практиці; озна-йомитись з видами сучасних гідравлічних пресів; під час розв’язування задач переконатись у правильності закону гідравлічних машин.

Тип уроку: комбінований.Унаочнення: демонстрування будови та принципа дії гідравлічної

машини. Обладнання: діюча модель гідравлічного преса, таблиця гідравліч-

них машин.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати будову гідравлічної машини; навчаться розраховувати умови рівноваги поршнів гілравлічної ма-шини, пояснювати принцип дії гідравлячної машини стосовно закону Паскаля.

ХІД УРОКУ


ІІ. ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО

Розв’язування задач біля дошки1. Який тиск створює гас на дно бочки, висота якої 1,2 м?2. На яку глибину треба занурити в море батискаф, щоб тиск води

на його поверхню дорівнював 6190 кПа?3. Найглибша западина Тихого океану 10 863 м. Яка сила тиску

діє на рибу з площею поверхні 2 5 дм, 2 на дні цієї западини?

Запитання до класу1. Під час пострілу в круто зварене яйце в ньому утворюється

отвір. Чому ж під час пострілу в сире яйце воно розлітається в усіх напрямках?

2. Чому під час стискування тюбика із зубною пастою вона вихо-дить через отвір? Що станеться, якщо, закривши отвір, стис-кувати тюбик?

3. У будові яких машин можна застосувати закон Паскаля?


ІІІ. ОЗВУЧЕННЯ ТЕМИ І МЕТИ УРОКУ, ВИВЧЕННЯ НОВОЇ ТЕМИ— Закон Паскаля покладено в основу будови і дії гідравліч-

них машин. Це машини, для роботи яких використовують рідину. Демонстрування роботи гідравлічної машини на діючій моделі та пояснення її будови. Пояснити, що основне призначення маши-ни — перетворення значення сили та напряму її дії.

Головною частиною гідравлічної машини є дві циліндричні по-судини різного діаметра, сполучені між собою трубкою. Всередині посудин вільно переміщуються поршні. Посудини під поршнями заповнюють машинним маслом.

Виведення формули гідравлічної машини:

pF

S11

1

= — тиск під малим поршнем;

pF

S22

2

= — тиск під великим поршнем.

За умови рівноваги важеля рідина в машині має перебувати

в спокої. Це можливо за p p1 2= або F

S

F

S2

2

1

1

= або F

F

S

S2

1

2

1

= .

Гідравлічна машина дає виграш у силі у стільки разів, у скіль-ки площа її великого поршня більша за площу малого.

ІV. СИСТЕМАТИЗАЦІЯ І ВИКОРИСТАННЯ ЗНАНЬ

Розв’язати задачі1. Яку силу потрібно прикласти до малого поршня гідравлічного

преса, щоб він розвивав зусилля 200 кН? Відношення площ ма-лого і великого поршнів становить 1 : 100.

2. На малий поршень гідравлічної машини діє сила 300 Н. Яка сила діє на великий поршень, якщо їхні площі дорівнюють від-повідно 10 см2 і 400 см2 ?



65

Урок 18ТЕМА. Сполучені посудини

Мета: формувати в учнів знання про поведінку рідини у сполучених посудинах; встановити закономірності передавання тиску рідинами та газами та розподілу рідин різної густини в сполучених посудинах; пока-зати широке застосування сполучених посудин у побуті й техніці; розви-вати у дітей експериментальні вміння і дослідницькі навички, формувати початкові уявлення про єдину фізичну картину світу; виховувати уміння працювати у парі та групі з однолітками, дослухатись до думки інших, організовувати свою діяльність.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування встановлення рівноваги рідини (одно-

рідної та неоднорідної) у сполучених посудинах, прикладів застосування сполучених посудин.

Обладнання: комплект з двох медичних шприців різного об’єму, з’єднаних гумовою трубкою; посудина з водою, серветка, дві пари двох скляних трубок, сполучених гумовою трубкою і закріплених лапками на штативах (для демонстрації), модель сполучених посудин різної форми, картки із завданнями різним групам, склянка з підфарбованою водою; чайник (бажано скляний).


будуть знати характерні ознаки поведінки рідини у сполучених посу-динах, закономірності передавання тиску рідинами та газами та роз-поділу рідин різної густини в сполучених посудинах;

навчаться розраховувати умови рівноваги рідини (однорідної та не-однорідної) в сполучених посудинах.

ХІД УРОКУ


ІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОЇ ТЕМИЗапитання до учнів:— Що спільного є між посудинами на ваших столах?Спробуйте сформулювати визначення сполучених посудин.

(Потім зачитати його за підручником.)


Демонстрація. Учитель наповнює водою скляні трубки, з’єднані гумовою трубкою. Учні наливають воду в сполучені посудини зі шприців різного об’єму, які перебувають на партах; спостерігають за поведінкою рідини.

Питання до учнів:

Що ви помітили в ході експерименту? Чому в сполучених посудинах встановився однаковий рівень

води?За законом Паскаля p gh1 = ρ 1, p gh2 = ρ 2 .Так як p p1 2= , то ρ ρgh gh1 2= , тому h h1 2= .

Демонстрування вчителем трубок, наповнених водою та олією.

При цьому в колінах встановився не однаковий рівень рідин.

Виведення формули ρρ

1

2

2

1

=h

h.

Висновок: рівні вільних поверхонь води та олії різні, бо різна густина цих рідин.

Демонстрування моделі сполучених посудин різної форми, за-повнених підфарбованою водою.


Висновок: рівень вільної поверхні рідини не залежить від форми посудини — він однаковий в усіх посудинах.

Фронтальний експеримент робота в парахДіти наливають воду в сполучені посудини із шприців різного

об’єму, але один із отворів міцно закривають пальцем. Спостеріга-ють за поведінкою рідини.

Висновок: в одному коліні поверхня рідини не є вільною, тому рівні води різні. Якщо поверхні рідини сполучених посудин не є вільними, то зовнішній тиск на них різний.

III. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Робота в групахОб’єднати учнів у шість груп. Дати групам картки із завдан-

ням. Через 3 хвилини послухати відповіді представників груп.Пояснити призначення та принцип роботи шлюзів.

IV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


68

Урок 19ТЕМА. Атмосферний тиск. Дослід Торрічеллі

Мета: формувати поняття про атмосферний тиск, довести його існу-вання на основі молекулярно-кінетичних уявлень, показати практичне значення теми; формувати знання про принцип дії барометра-анероїда, навчити визначати висоту місцевості, споруд барометричним методом.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу, розширення знань з попереднього життєвого досвіду.

Унаочнення: демонстрування прикладів дії атмосферного тиску, ро-боти барометра-анероїда, відкритого рідинного манометра, металевого манометра.

Обладнання: шприц, лівер, посудина з водою, пробірки, барометр-анероїд, відкритий рідинний манометр, металевий манометр.


будуть знати характерні ознаки атмосферного тиску, вміти пояснювати його існування на основі молекулярно-кінетичних уявлень, принцип дії барометра-анероїда;

навчаться визначати висоту місцевості, споруд барометричним ме-тодом.

ХІД УРОКУ


ІІ. ФРОНТАЛЬНЕ ОПИТУВАННЯ1. Що таке тиск? У яких одиницях його вимірюють?2. Чим пояснюють тиск газів?3. Як змінюється тиск газів під час зміни температури? об’єму? 4. Сформулюйте закон Паскаля.5. Від чого залежить тиск у рідинах? 6. Як змінюється тиск рідин у разі зростання глибини занурен-

ня? густини рідини?7. Чи змінюється густина рідини з глибиною? Чому?

Робота з тестом1 Вибери одну правильну відповідь.

Тиск води у посудинах:А зменшується зі збільшенням глибини;Б однаковий у всіх точках;


В зростає зі збільшенням глибини;Г різний у точках, які лежать на одній висоті.

2 Вибери всі правильні твердження.Тиск газів зменшується за умови:А зменшення об’єму; Б збільшення температури;В зменшення маси газу за незмінного об’єму;Г зменшення температури.

3 Доповни речення.За законом Паскаля тиск, створений на поверхні нерухомої рідини, пе-

редається...

III. ВИВЧЕННЯ НОВОЇ ТЕМИ1. Цікаві експерименти (виконує вчитель)

1) Скляна банка і надута кулька. Банку нагріваємо всередині за допомогою гарячої води. Покладімо зверху кульку. Через де-який час кулька влізає в банку.

2) У склянку наливаємо воду. Закриваємо аркушем паперу, щіль-но притискаємо і перевертаємо догори дном. Вода не вилива-ється.Пояснення цих дослідів ви зробите самостійно, після вивчення

нової теми.

2. Експериментальні завдання (виконують учні)1) Візьміть шприц, занурте його у воду, спостерігайте, як вона

набирається. Зробіть висновок, чому вода наповнює шприц.2) Візьміть лівер, занурте у воду. Дістаньте з води, закривши

верхній отвір пальцем. Відкрийте верхній отвір. Що спостері-гаєте? Чому вода вилилась?

3) Візьміть пробірку, налийте в неї воду, закрийте пальцем отвір і занурте в широку посудину з водою отвором униз. Відкрийте отвір під водою. Що спостерігаєте? Чому вода не виливається з пробірки? Висновок. Ці досліди пояснюють, що існує атмосферний тиск.

3. Бесіда1) З чим можна порівняти атмосферу? (З водою в океанах, атмосфе-

ру називають повітряним океаном.)2) Наскільки правильне таке порівняння? Внаслідок чого вини-

кає тиск всередині рідини? (Верхня частина рідини тисне своєю вагою на нижню частину, і цей тиск передається однаково в усіх на-прямках згідно із законом Паскаля.)


4. ЗадачаОбчисліть масу та вагу повітря в класній кімнаті, розміри якої

1 5 3 м0 3× × , густина повітря 1 3,кг

м3. (Учні переконуються, що пові-

тря ми не бачимо, але воно має достатньо великі масу та вагу.)Висновок. Атмосферний тиск виникає внаслідок того, що верх-

ні шари атмосфери тиснуть своєю вагою на нижні і стискають їх. — Порівняємо ще раз атмосферу з водним океаном. У воді гус-

тина рідини не змінюється з глибиною. Чи таке саме характерне для повітряного океану? (Ні. Повітря — це газ, воно стискається, на відміну від рідини. Чим ближче до землі, тим більший тиск атмосфери та її густина.)

— А що відбувається з атмосферою зі збільшенням висоти? (Густина атмосфери зменшується, у неї не має чітко позначеного краю.)

5. Демонстрування досліду з «магдебурзькими тарілками». Розповідь про дослід Отто Геріке— Чи можна обчислити тиск атмосфери за відомими формула-

ми для твердого тіла або рідини? (Ні, бо атмосфера — це газ, не має форми і не зберігає об’єм.)

— Як же це зробити?

6. Робота з підручником 1 ряд — основні доповідачі. 2 і 3 ряди — доповнюють.

Висновки з вивченого

1. Е. Торрічеллі, італійський вчений, вперше виміряв атмосфер-ний тиск, сконструював ртутний барометр.

2. З’ясував, що: нормальний атмосферний тиск дорівнює 760 мм рт. ст.; висота стовпчика трохи змінюється залежно від погоди.

3. В одиницях СІ тиск вимірюють у паскалях. 1 мм рт. ст. = 133,3 Па760 мм рт. ст. = 101 300 Па = 101 кПа = 0,1 МПа

7. Закріплення Подати у мм рт. ст. тиск 136 кПа. Подати у кПа тиск 850 мм рт. ст. Який прилад є вдома для вимірювання атмосферного тиску?

Хто знає, як ним користуватися? (Демонстрування барометра-анероїда.)

Чи змінюється тиск, коли піднімаєшся вгору?


Робота з підручником

1 ряд. Металевий та рідинний манометри. 2 ряд. Конструкція барометра-анероїда. 3 ряд. Зміна атмосферного тиску з висотою.

8. Обмін інформацією

9. Закріплення1. Знайти висоту хмарочосу, як що на останньому поверсі

барометр-анероїд показував 730 мм рт. ст., а біля підніжжя — 760 мм рт. ст.

2. Чи діє атмосферний тиск на водолаза, який перебуває на пев-ній глибині у морі?

IV. ПІДСУМОК УРОКУУчитель оцінює роботу учнів, коментує. Порівнює самооцінку

учнів, якщо оцінки не збігаються, роз’яснює чому.



Розв’язати задачі1. Знайти силу тиску і вагу повітря в кімнаті, де ви мешкаєте.2. Опрацювати за підручником тему.3. Знайти силу тиску в дослідах Геріке, якщо площа півкуль

28 см00 2 , атмосферний тиск 100 кПа, а тиск усередині півкуль 25 кПа.

72

Урок 20ТЕМА. Манометри

Мета: дати учням знання про будову і принцип дії рідинного й мета-левого манометрів; ознайомити учнів з використанням приладів у техніці.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування дії відкритого рідинного й металевого

манометрів. Обладнання: відкритий рідинний й металевий манометри.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати удову і принцип дії від критого рідинного й металевого манометрів;

навчаться використовувати відкритий рідинний й металевий маноме-три для вимірювання різниці тисків.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ

II. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Відкритий рідинний манометрРівень рідини в сполучених посудинах залежить від зовніш-

н ього тиску. Це явище використане для побудови рідинних мано-метрів — приладів для вимірювання тиску.

Рідинний манометр утворено з металевого або дерев’яного вер-тикального корпуса, на якому закріплена U-подібна скляна труб-ка й шкала для вимірювання висоти рівня рідини в кожному ко-ліні трубки.

На рисунку ви бачите U-подібний маноме тр із підфарбованою водою. Правий його кінець сполучається з атмосферою. За допо-могою шланга до манометра приєднана посудина, що на початку досліду теж сполучається з атмосферою. При цьому рівні води в манометрі перебувають біля відмітки 0 см. Потім, відкачуючи насосом повітря, зменшують його тиск у посудині. При цьому вода в манометрі зміщується вліво. З’ясуємо, чому це відбувається.


A B

20 20

20 20

10 10

10 10

0 0

У манометрі на праву поверхню води діє атмосферний тиск, а на ліву — менший тиск. Через нерівність тисків вода й зміщу-ється вліво. Змістившись, вода зупиняється, отже, тиск ліворуч від точки B дорівнює тиску праворуч від неї. Прирівняємо ці тиски:

p gh gh pпосудина лiв прв атм+ = +ρ ρ .

У лівій частині цієї рівності записана сума тиску в посудині й тиску стовпа води ліворуч. У правій частині рівності — сума ат-мосферного тиску й тиску стовпа води праворуч.

Це значення ми дізналися саме завдяки манометру. Легко під-рахувати й абсолютни й тиск у посудині:

p g h h pпосудина прв лiв атм= − +ρ ( ) .

Отже, U-подібна трубка, заповнена рідиною, є приладом для вимірювання тиску — відкритим рідинним манометром.

2. Металевий манометрРідинний U-подібний манометр незручний для вимірювань,

тому що дозволяє одержувати значення тиску не відразу, а лише після деяких обчислень, крім того, рідину необхідно наливати до певного рівня. Із цієї причини в техніці набули поширення так звані металеві деформаційні манометри, що одразу показують ви-мірюваний тиск.

В основі роботи деформаційного манометра лежить деформа-ція (вигин) пружної дугоподібної трубки. За допомогою тяги рух кінця трубки передається стрілці, що закріплена на осі. Кінець стрілки пересувається по шкалі. Трубка, стрілка й шкала поміще-ні усередину корпуса.


1

2

3 4

5

6

У разі збільшення тиску газу усередині трубки її кінці роз-прямляються й викликають зміщення стрілки вправо по шкалі. У разі зменшення тиску під дією сил пружності, що діють у стін-ках трубки, стрілка зміститься у зворотному напрямку.

Шкала манометра проградуйована в паскалях, кілопаскалях або атмосферах (атм).

III. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ1. Як називаються прилади для вимірювання тисків, більших або

менших за атмосферний?2. Які бувають манометри? 3. Чим відрізняється трубчасто-пружинний манометр від рідин-

ного?



75

Урок 21

ТЕМА. Рідинні насоси

Мета: дати учням знання про будову і принцип дії рідинних насосів; ознайомити учнів із використанням цих приладів у промисловості та по-буті; виховувати в учнів зацікавленість предметом.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрування будови і принципу дії рідинних насосів. Обладнання: моделі рідинних насосів.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати будову і принцип дії рідинних насосів; навчаться наводити приклади використання рідинних насосів у про-мисловості та побуті.

ХІД УРОКУ


ІІ. ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІА ЛУ1 Виберіть правильне твердження.

За допомогою барометра в класі вимірюють тиск повітря.А Повітря тисне на кришку парти, але не тисне на стіни.Б На верхньому поверсі будинку школи тиск більше, ніж на

нижньому.В Сили тиску повітря на кришку парти зверху й знизу прак-

тично однакові.

2 Виберіть правильне твердження. Барометр показав тиск повітря 760 мм рт. ст.А Якщо підняти барометр на дах висотного будинку, показан-

ня барометра збільшиться.Б Показання барометра змінюються залежно від погоди.В Якщо опустити барометр у підвал будинку, показання баро-

метра зменшаться.

Питання до учнів

1. З якою силою тисне атмосфера на кришку парти розмірами 120 × 60 см? Атмосферний тиск уважайте нормальним.


2. Яка глибина шахти, якщо в ній тиск повітря дорівнює 770 мм рт. ст., а на поверхні землі 750 мм рт. ст.? Температура повітря 0 °C .

ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОЇ ТЕМИ

НасосиПершими гідравлічними машинами, що застосовували ще

в давнину, були насоси для подання води у водопроводи й фонта-ни. Підняття рідини за поршнем покладено в основу роботи всмок-тувальних насосів, що піднімають воду з колодязів.

1

2

Насос, схематично зображений на рисунк у, утворено із цилін-дра, усередині якого ходить угору й униз припасований до стінок поршень (1).

У нижній частині циліндра й у самому поршні встановлені клапани (2), що відкриваються тільки нагору. Під час руху порш-ня нагору вода під дією атмосферного тиску входить у трубу, під-німає нижній клапан і рухається за поршнем.


Існують насоси, за допомогою яких зменшують тиск газу,— такі насоси називають розріджувальними. Згадайте, наприклад, насос, за допомогою якого відкачували повітря з-під скляного ков-пака, щоб переконатися в тому, що для поширення звуку необхід-не середовище. Схема дії такого насоса показана на рисунку.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1. Яке явище використовують у пристрої поршневого водяного насоса?

2. Чим обмежується висота підняття рідини у всмоктувального насоса?

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

Поміркуй і відповідай1) Куди рухається поршень насоса: угору або вниз?

2) Поясніть принцип дії насоса, схема якого зображена на рисун-ку. Що відбудеться у разі переміщення поршня вгору? униз?



78

Урок 22ТЕМА. Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда

Мета: з’ясувати причини виникнення виштовхувальної сили у ріди-нах і газах і пояснити природу її походження.

Тип уроку: комбінований.Унаочнення: демонстрування дії закону Архімеда. Обладнання: динамометр, вантаж, дерев’яний та металевий бруски,

посудина з водою, цебро Архімеда.Очікувані результатиПісля уроку учн і:

будуть знати причини виникнення виштовхувальної сили у рідинах і газах, закон Архімеда;

навчаться пояснювати природу походжен ня виштовхувальної сили у рі-динах і газах, розраховувати числове значення виштовхувальної сили.

ХІД УРОКУ


ІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОЇ ТЕМИ1. Дія виштовхувальної сили на тіло, занурене в рідинуПідвісимо до динамометра вантаж і відзначимо показання ди-

намометра. Сила, з якою вантаж розтягує пружину динамометра, виявилася рівною P1=10 H. Опустимо цей самий вантаж у воду. Динамометр показує силу, з якою вантаж у воді розтягує пружину динамометра: P2 8= H. Отже, сила, з якою вантаж розтягує п ру-жину динамометра, у рідині менша, ніж у повітрі. Таким чином, на тіло, занурене в рідину, діє виштовхувальна сила.


Розгляньмо плаваючий н а поверхні води дерев’яний брусок.

�FA

�Fт

Якщо брусок перебуває в стані спокою на поверхні води, ви-ходить, що сили, які діють на нього, врівноважують одна одну. Одна із сил — це спрямована вниз сила ваги, що діє на брусок з боку Землі. Інша сила спрямована, мабуть, догори і діє на бру-сок з боку води, виштовхуючи брусок. Тому назвімо цю силу ви-штовхувальною, позначивши цю силу FA.

2. Закон АрхімедаЯкщо підставити під циліндр посудину, у яку налита вода

до рівня відливної трубки, то в разі повного занурення циліндра об’єм витиснутої ним води дорівнює об’єму циліндра.

Якщо вилити тепер витиснуту циліндром воду зі склянки в «цебро Архімеда», то показання ваг стануть такими самими, як і до опускання циліндра у воду.

Це означає, що виштовхувальна сила, яка діє на циліндр, до-рівнює вазі води в об’ємі, зайнятому циліндром.

Отже, ми дій демо висновку, що на тіло, занурене в рідину, діє вишовхувальна сила, що дорівнює вазі рідини в об’ємі, зайнятому тілом. Уперше це було встановлено Архімедом, тому це тверджен-ня називают ь законом Архімеда.


Обчислимо величину виштовхувальної сили. Позначимо a глибину, на якій перебуває верхня основа циліндра, а d — висоту циліндра. Тиск рідини збільшується із глибиною, тому на нижню поверхню зануреного в рідину тіла рідина тисне із більшою силою, ніж на верхню. На верхню основу циліндра діє спрямована вниз сила тиску рідини F gaS↓ = ρв , а на нижню основу — спрямована угору сила тиску рідини F g a d S↑ = +ρв ( ) . Р івнодійна цих сил F F F gdS gVA в в= − = =↑ ↓ ρ ρ , де V — об’єм циліндра, тобто дорівнює вазі рідини в об’ємі, рівному об’єму всього циліндра.

�FA h

�F↑

�F↓

a

d

Досліди й розрахунки показують, що закон Архімеда справед-ливий не тільки для рідин, але й для газів: на тіло, що перебуває в газі, діє виштовхувальна сила, що дорівнює вазі газу в об’ємі тіла.


1. Які спостереження вказують на існування виштовхувальної сили?

2. Чим пояснюють збільшення тиску рідини із глибиною?3. Які сили діють на тіло, занурене в рідину?4. Чому в розрахунку не враховують бічні сили?5. Чому виникнення архімедової сили пов’язують із дією закону-

Паскаля?

III. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Розв’язати задачі1 Яка архімедова сила діє на суцільний брусок масою 540 г, якщо

він повністю занурений у воду?Розв’язання. Для знаходження шуканої сили скористаймося за-

коном Архімеда F VgA ж= ρ . Оскільки брусок повністю занурений у воду, то об’єм води, витиснутої бруском, дорівнює об’єму бруска.

Об’єм бруска можна знайти через його масу й густину: Vm

=ρ

.


Тоді архімедова сила дорівнює: Fmg

Aж=

ρρ

.

Перевірка одиниць:

FA

3

3

кг

мкг

Н

кгкг

м

Н[ ] =⋅ ⋅

= .

Обчислюємо шукану величину: FA Н=⋅ ⋅

=10 0 54 10

27002

3 ,( ).

2 Якщо підвішений до динамометра брусок занурюють у воду, ди-намометр показує 34 Н, якщо в гас — динамометр показує 38 Н. Які маса й густина бруска?

Відповісти на запитання1. Кинуті в посудину з рідиною дві суцільні однакові кульки роз-

ташувалися, як показано на рисунку. Чи однакові виштовху-вальні сили діють на ці кульки?

1

2

2. Алюмінієвий і мідний бруски мають однакові маси. Який з них легше підняти у воді?

3. Чи діє архімедова сила в умовах невагомості?



82

Урок 23ТЕМА. Умови плавання тіл

Мета: дати учням знання про умови плавання тіл; установити спів-відношення між густиною тіла й рідини (або газу), необхідне для забез-печення умови плавання тіл.

Тип уроку: вивчення нового навчального матеріалу.Унаочнення: демонстрація плавання тіл у різних умовах. Обладнання: дерев’яні бруски з різних пород дерева, картоплина,

посудини з водою та розчином солі.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати умови плавання тіл; навчаться застосовувати співвідношення між густиною тіла й рідини (або газу), необхідне для забезпечення умови плавання тіл.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ1. Сформулюйте закон Архімеда для тіла, зануреного в рідину.2. Від яких величин залежить архімедова сила? Від яких вели-

чин вона не залежить?3. Чи однакова архімедова сила діє на те саме тіло, занурене

у воду, на Землі й на Місяці?

III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Плавання однорідних тілПодивіться на айсберг, що плаває в океані. Однак чи знаєте

ви, що ми бачимо лише 1

10 частина всього айсберга, а

9

10 — схо-

вані водою? Але якщо у воді буде плавати колода, то вона буде за-нурена приблизно до половини — гляньте на рисунок. Чому ж вода приховує від нас тільки половину колоди, а айсберг — майже ціл-ком? Спробуймо з’ясувати.

Оскільки на будь-яке тіло, що перебуває в рідині, діють дві сили: Fт — сила тяжіння, спрямована вертикально вниз, і FА — виштовхувальна сила, спрямована вертикально угору, то


поводження тіла в рідині буде залежати від співвідношення цих сил. Якщо ці сили рівні, тобто F Fт А= , то тіло перебуватиме в рів-новазі всередені рідини — тіло плаває.

Якщо сила ваги більше виштовхувальної сили, тобто F Fт А> , то тіло тоне. Якщо сила ваги менше виштовхувальної сили, тобто F Fт А< , то тіло спливає.

Для суцільного однорідного тіла (зробленого з однієї речовини або матеріалу), де V — об’єм тіла, ρ — його густина, тому F gVт = ρ . Виштовхувальна ж сила, якщо тіло занурене в рідину повністю, дорівнює F gVА р= ρ , де ρр — густина рідини.

Порівняйте тепер вирази для сили ваги Fт й виштовхувальної сили FА — ви побачите, що вони відрізняються тільки тим, що в перший з них входить ρ — густина тіла, а в другий ρр — густи-на рідини. Звідси одержуємо умови плавання:

якщо ρ ρ> р , то тіло тоне, якщо ρ ρ< р , то тіло спливає, якщо ρ ρ= р, то тіло перебуває в рівновазі.

2. Плавання суцільних тіл на поверхні водиА тепер відповімо на запитання: чому соснова колода плаває,

поринувши приблизно наполовину, а айсберг плаває, занурив-шись у воду майже повністю?

Знайдімо, яка частина об’єму плаваючого тіла занурена у воду. Позначмо об’єм усього тіла V , а об’єм зануреної у воду частини тіла V1. Умова плавання тіла: F Fт А= або ρ ρgV gV= р 1. Звідси ви-пливає, що ρ ρV V= р 1. Це співвідношення й дає відповідь на постав-лені вище питання.

Наприклад, плаває на поверхні соснова колода. Тоді,

V V V1 0 4= =ρρр

, , тобто соснова колода плаває, поринувши у воду

на 0,4 свого об’єму. А от якщо у воді плаває крижина, то

V V V1 0 9= =ρρр

, , тому тільки одна десята всього об’єму айсберга

височіє над поверхнею води, а дев’ять десятих його об’єму хова-ються під водою. Тому айсберги дуже небезпечні для судів.

3. Плавання судівПластинка з жерсті або фольги тоне у воді. Але якщо дода-

ти фользі форму коробки (або кораблика), то коробка буде плава-ти. Це явище покладено в основу будови сучасних судів, для виго-товлення яких використовують різні матеріали. Корпус корабля


звичайно роблять зі сталевих листів, усі внутрішні кріплення, що надають судам міцність, також виготовляють із металів.

На спорудження судів ідуть десятки інших матеріалів, що ма-ють, порівняно з водою, як більшу, так і меншу густину. Але за рахунок того, що об’єм судна досить великий, його середня густи-на менша від густини води. Завдяки цьому й виникає більша ви-штовхувальна сила.

Найбільшу глибину, на яку може поринути судно під час по-вного завантаження (його осадка), відзначають на корпусі судна особливою лінією, що дістала назву ватерлінії.

За висотою ватерлінії над поверхнею води завжди можна ви-значити, завантажене судно чи йде порожняком.

Масу води, що витісняє повністю завантажений корабель, на-зивають водотоннажністю судна.

Водотоннажність судна збігається з його власною масою (разом з вантажем) і зазвичай виражається в тоннах. Наприклад, водо-тоннажність танкера-гіганта становить більше 640 тис. тонн.

Водотоннажність океанського пасажирського лайнера — де-сятки тисяч тонн, а невеликої яхти — кілька тонн.

Вантажопідйомність судна дорівнює різниці між водотоннаж-ністю судна й масою цього судна без вантажу. Вантажопідйомність показує вага вантажу, перевезеного судном.

4. ПовітроплаванняЯк відомо, на тіло, що перебуває в газі, діє виштовхувальна

сила, що дорівнює вазі газу в об’ємі тіла.Існування цієї виштовхувальної сили наочно доводять повітря-

ні кулі. Саме вона й тримає ці кулі в повітрі, урівноважуючи силу тяжіня.

Кулі, наповнені нагрітим повітрям, зручні тим, що температу-ру повітря в них, а отже, і виштовхувальну силу, можна регулю-вати за допомогою газового пальника, розташованого під отвором, що розташований у нижній частині кулі. Можна підібрати таку температуру, за якої вага кулі й кабіни дорівнюватиме виштовху-вальній силі, тоді куля повисає в повітрі, і з нею легко проводити спостереження.

Повітряна куля може піднімати деякий вантаж: кабіну, людей і прилади.

Різниця між вагою 1 м3 повітря й вагою такого ж об’єму газу називають піднімальною силою.

Для зручності обчислюють піднімальну силу, що відноситься до об’єму 1 м3.


Наприклад, водень об’ємом 1 м3 важить за нормального тиску 0,9 Н, повітря такого ж об’єму важить 13 Н. Отже, піднімальна сила 1 м3 водню дорівнює 12,1 Н. Піднімальна сила 1 м3 гелію до-рівнює 11,2 Н (13 Н – 1,8 Н). Піднімальна сила водню більша від піднімальної сили гелію, але для наповнення повітряних куль зручніший гелій, тому що він не горить і тому безпечніший.


Як визначають, чи буде суцільне тіло, повністю занурене у воду, тонути або спливати? Наведіть приклади, що ілюстру-ють вашу відповідь.

На чому ґрунтується плавання судів? Які гази використовують для наповнення оболонки аеростата? Чому висота польоту повітряної кулі обмежена? Водотоннажність морського судна дорівнює 100 тис. тонн. Що

це значить?

ІІІ. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Розв’язати задачі1. Повітряна куля об’ємом 2 м00 3 наповнена воднем. Маса обо-

лонки кулі 10 кг. Який вантаж може підняти цю кулю?2. Тіло масою 0,5 кг за повного занурення витісняє 6 см00 3 ріди-

ни. Чи буде воно плавати у воді? У гасі?3. На скільки збільшується осадка річкового теплохода, що при-

йняв вантаж 400 т, якщо площа перерізу корпуса теплохода на рівні води дорівнює 16 м00 2 ?

Відповісти на запитання1. Чи буде мідна кулька плавати у ртуті?2. Чому тоне корабель, що одержав пробоїну?3. Як зміниться осадка корабля, переходячи з ріки в море?4. У ртуть опустили мідну, срібну й золоту кульки. Які з них бу-

дуть плавати, а які — потонуть?



86

Урок 24ТЕМА. Лабораторна робота № 10 «З’ясування умов плавання тіл»

Мета: експериментально встановити умови плавання тіл.Обладнання: мензурка з водою, пробірка з корком, важільні терези

з набором важків, сухий пісок, фільтрувальний папір, дротяний гачок.

ХІД УРОКУ

ВКАЗІВКИ Положення тіла в рідині залежить від напрямку рівнодійної

сили тяжіння і сили Архімеда. Усі висновки, зроблені в парагра-фі, стосуються тіл, які повністю занурені у воду. Силу тяжіння ви-значають шляхом розрахунків за відомою масою, виміряною без-посереднім зважуванням тіла.

Архімедову силу обчислюють за об’ємом пробірки, який визна-чають за показаннями мензурки у разі повного її занурення. У цій роботі застосовують пробірку, об’єм якої залишається сталим. Тому й сила Архімеда буде сталою в усіх дослідах. Масу пробірки (і відповідно силу тяжіння, яка діє на неї) змінюють досипанням у неї сухого піску. Для підвищення точності під час зважування пробірку щоразу висушують промокальним папером.

Металевий гачок дає можливість виймати пробірку з води, не занурюючи для цього руку в посудину.

І. ВИКОНАННЯ РОБОТИ1. Визначте ціну поділки мензурки.2. Підготуйте терези для зважування.

3. Відкривши пробірку, засипте в неї на 3

4 об’єму сухого піску.

4. Закривши пробірку корком, обережно опустіть її в мензурку.5. Спостереженням установіть, у якому стані перебуває пробірка

(плаває, тоне, спливає).6. Визначте об’єм пробірки за шкалою мензурки.7. Вийнявши за допомогою гачка пробірку з води і висушивши

її фільтрувальним папером, знайдіть її масу за допомогою ва-жільних терезів.


8. Обчисліть виштовхувальну силу та силу тяжіння, які діють на пробірку в рідині.

9. Порівняйте силу тяжіння і силу Архімеда.10. Поступово відсипаючи пісок з пробірки, досягніть того, щоб за-

нурена пробірка плавала у воді на будь-якій глибині, не спли-ваючи і не тонучи.

11. Вийміть пробірку з води і, висушивши фільтрувальним папе-ром, знайдіть її масу за допомогою терезів.

12. Обчисліть виштовхувальну силу і силу тяжіння, які діють на пробірку з піском.

13. Порівняйте силу тяжіння і силу Архімеда для цього випадку.

14. Відсипте пісок із пробірки, залишивши його об’єм близько 1

5

від об’єму пробірки.15. За допомогою гачка занурте пробірку у воду і відпустіть.16. Простежте за поведінкою пробірки.17. Обчисліть силу тяжіння і силу Архімеда та порівняйте їх. Ре-

зультати вимірювань і розрахунків запишіть у таблицю і зро-біть висновок.

Об’ємпробірки

V, м3

Архімедовасила FА

Масапробірки з піском

m , кг

Силатяжіння

Fт , Н

Порівняння сил

FА і Fт

Спосте-режуване

явище

18. Додаткове завдання. Повторіть п. 15. Виміряйте об’єм зануреної частини пробірки, обчисліть силу Архімеда і порівняйте її із силою тяжіння. Зробіть висновки.

ІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити тему «Умови плавання тіл» за підручником.

88

Урок 25ТЕМА. Урок розв’язування задач з теми. Підготовка до контрольної роботи

Мета: закріпити та поглибити знання з теми під час розв’язування задач; узагальнити та систематизувати знання учнів; розвивати логічне мислення учнів.

Тип уроку: урок закріплення знань.Обладнання: збірка задач відповідної тематики.

ХІД УРОКУ


ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ1. Тиск обчислюють за формулою...2. Я знаю такі одиниці тиску...3. 0,025 кПа дорівнює ... Па.4. Цеглина чинитиме на стіл найменший тиск, якщо її поставити

на грань, площа якої ...5. Тиск газу залежить від ...6. Поршень нагнітального насоса різко опустили вниз (об’єм

зменшився). Густина повітря в насосі при цьому ...7. Закон Паскаля формулюють так: ...

ІІІ. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Робота в групах1. Металева куля важитьу повітрі 4405 Н, а при зануренні в гас —

40,5 Н. Обчисліть архімедову силу, яка діє на деталь.2. Сталеву кулю, об’єм якої дорівнює 0 000, 8 м3 , занурили у гас.

Яка архімедова сила діє на кулю? Густина гасу ρ = 800кг

м3.

3. На повністю занурене в рідину тіло, об’єм якого становить 0 0003, м3 , діє архімедова сила 2,4 Н. Яка густина рідини?

4. Яка архімедова сила діє в повітрі на повітряну кулю, об’єм

якої дорівнює 200 м3 ? Густина повітря 1 29,кг

м3.

5. Об’єм тіла дорівнює 0 002, м3 , вага в повітрі — 15 Н. Чи потоне

це тіло в гасі? Густина гасу 800кг

м3.


6. Тіло, вага якого становить 60 Н, під час занурення у воду ви-тіснило 0 004, м3 води. Чи потоне це тіло?

2. Робота біля дошки над задачами1. Лист скла створює тиск на стіл 100 Па. Яка товщина скла?2. Повітряну кулю, об’єм якої 200 м3 , наповнили воднем. Маса

оболонки кулі дорівнює 10 кг. Вантаж якої маси може підняти ця куля?

3. Самостійне розв’язування задачі учнями класуСкільки туристів можуть, не замочивши ніг, переправитися

через річку на плоту із десяти соснових колод об’ємом 0 3, м3 кож-на? Середня маса туриста з рюкзаком становить 75 кг.

IV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПідготуватися до контрольної роботи.

Відповісти на запитання1. Розкажіть правила поведінки на льоду. Хто з дітей найменше

ризикує провалитися під лід? Чому?

а б

2. Хто швидше дійде до фінішу? Відповідь обґрунтуйте.


3. Якій величині відповідає вираз: F

gSρ, де F — сила, ρ — гус-

тина, S — площа, g = 9 8,Н

кг?

Розв’язати задачі 1. Рибалка вирушає на зимову риболовлю. Чи безпечно це, якщо

лід на початку березня витримує тиск 9 кПа, а маса рибалки зі спорядженням та без улову 100 кг? Сліди від зимового взуття зображено на рисунку.

500 2см

2. Чи залишає жінка, яка носить взуття на шпильці, вм’ятини на асфальті, якщо поверхня асфальту витримує тиск 1 МПа? Пло-ща шпильки становить 1 см2, маса жінки — 50 кг, на одну

шпильку припадає 1

4 ваги жінки.

91

Урок 26ТЕМА. Контрольна робота за темою «Тиск твердих тіл, рідин і газів»

Мета: перевірити рівень навчальних досягнень учнів з теми «Тиск твердих тіл, рідин і газів»; розвивати логічне та алгоритмічне мислення; виховувати культуру оформлення контрольної роботи.

Тип уроку: урок перевірки знань, умінь, навичок.Обладнання: картки для тематичного оцінювання.

ХІД УРОКУ

І. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

ІІ. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИПрацюємо самостійно.

Варіант 1

1 (0,5 бала) Яку фізичну величину визначають за формулою pF

S= ?

А Роботу; В тиск;Б потужність; Г енергію.

2 (0,5 бала) Як зміниться тиск, якщо силу тиску збільшити, не змінюючи площі опори?А Збільшиться;Б зменшиться;В залишиться без змін;Г в окремих випадках збільшиться, в окремих — зменшиться.

3 (0,5 бала) У якому стані речовина передає створений нею тиск тільки в напрямку дії сили?А Твердому;Б рідкому;В газоподібному;Г в рідкому і твердому.

4 (0,5 бала) Щоб обчислити тиск рідини на дно посудини, треба знати:А вагу рідини і площу дна;Б густину і висоту стовпа рідини;В вагу і об’єм рідини.


5 (0,5 бала) Який із наведених виразів є рівнянням для гідравліч-ного преса?

А p gh= ρ ; В F

F

S

S1

2

1

2

= ;

Б pF

S= ; Г

F

F

S

S1

2

2

1

= .

6 (0,5 бала) Щоб збільшити тиск рідини на дно посудини, треба...:А зменшити площу дна;Б збільшити площу дна;В збільшити висоту стовпа рідини;Г зменшити висоту стовпа рідини.

7 (1 бал) Який тиск чинить на землю трактор, якщо його вага до-рівнює 45 000 Н, а площа обох гусениць — 1 5 м2, ?

8 (2 бали) На якій глибині в морі тиск води становить 515 кПа?

ρ =⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

1030кг

м3

9 (3 бали) Як зміниться тиск на на стіл банки з площею дна 80 cм2,

якщо в неї налити 0 000, 56 м3 олії? ρ =⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

920кг

м3

10 (3 бали) Атмосферний тиск біля підніжжя гори становить 775 мм рт. ст., а на її вершині — 748 мм рт. ст. Обчисліть висоту гори.

11 (4 бали) На столі лежать дві металеві пластинки однакових роз-мірів. Одна з них створює тиск 5,4 кПа, а друга — 21 кПа. Лег-ша пластинка — алюмінієва. З якого металу виготовлена інша пластинка?

12 (5 балів) У сполучені посудини налили ртуть, а потім в одну з них — воду, а в іншу — бензин. Верхні рівні води і бензину збіглися. Яка різниця рівнів ртуті в посудинах, якщо висота стовпа води дорівнює 5 см?

Варіант 21 (0,5 бала) Яка з наведених одиниць є основною одиницею вимі-

рювання тиску?А Кілограм; В паскаль;Б ньютон; Г джоуль.

2 (0,5 бала) Тиском називають величину, яка дорівнює...:А силі, що діє на одиницю площі опори;Б відношенню сили, що діє перпендикулярно до поверхні, до

площі цієї поверхні;В відношенню сили, що діє на поверхню, до площі цієї поверхні.


3 (0,5 бала) Як зміниться тиск, якщо площу опори зменшити, а силу тиску залишити такою самою?А Збільшиться;Б зменшиться;В не зміниться;Г у деяких випадках збільшиться, а в деяких — зменшиться.

4 (0,5 бала) Тиск газу на стінки посудини зумовлений...:А температурою газу;Б об’ємом газу;В ударами молекул газу об стінки посудини;Г рухом молекул газу.

5 (0,5 бала) Який із наведених виразів визначає тиск рідини на дно посудини?

А F

S; В ρgV ;

Б ρgh; Г FS .

6 (0,5 бала) Як змінюється атмосферний тиск з висотою?А Не змінюється; В зменшується.Б збільшується;

7 (1 бал) У бочку налили шар нафти заввишки 0,3 м. Який тиск

створює нафта на дно бочки? ρ =⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

800кг

м3

8 (2 бали) З якою силою тисне людина на підлогу, якщо створюва-ний нею тиск дорівнює 30 000 Па, а площа стоп обох ніг — 25 см20 ?

9 (3 бали) Площа ілюмінатора батискафа дорівнює 2 дм2 . З якою силою тисне на ілюмінатор вода під час занурення батискафа на

глибину 10 км? ρ =⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

1030кг

м3

10 (3 бали) Визначте силу, що діє на менший поршень гідравлічно-го преса, якщо на великий поршень діє сила 120 Н.

11 (4 бали) На столі лежить пластмасова пластина завтовшки 1,5 см. Вона створює на стіл тиск 240 Па. Яка густина пласт маси?

12 (5 балів) Із дна акваріума прибрали камінь масою 780 г. У резуль-таті тиск води на дно зменшився на 50 Па. Яка густина каменя, якщо довжина акваріума становить 30 см, а ширина — 20 см?

ІІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити тему за відповідними параграфами підручника.

94

Урок 27ТЕМА. Підсумковий урок з теми

Мета: узагальнити, систематизувати й поглибити знання учнів про тиск твердих тіл, рідин і газів; розвивати інтерес до фізики й техніки; формувати навички колективної праці, вміння відповідально й зосеред-жено працювати.

Тип уроку: урок узагальнення й систематизації знань.Унаочнення: демонстрування прикладів дії законів Паскаля та Ар-

хімеда. Обладнання: гральні кубики (2 шт.), аркуш чистого паперу, ручки,

картки з кросвордом, посудина з водою, картоплина, сіль, ложка, мен-зурка, скляна банка з водою, сірники, скляний циліндр без дна, кружок з картону, склянка з підфарбованою водою, широка посудина, гумові і скляні трубочки, затискач, штатив, кольоровий картон (цупкий папір), ножиці, ілюстрації до віршів, картки-завдання, «дидактичні» кубики, пор-трети Архімеда, Паскаля, Торрічеллі.


матимуть узагальнені, систематизовані та поглиблені знання учнів про тиск твердих тіл, рідин і газів.

ХІД УРОКУ

I. ВСТУПНЕ СЛОВО ВЧИТЕЛЯ— Сьогодні, діти, у нас не звичайний урок, а урок-естафета. До

цього уроку ви готувались протягом усього часу, коли ми вивчали тиск твердих тіл, рідин і газів. Важливим фактором гри є час. Еко-номте його. Бажаю успіхів.

II. ПРОВЕДЕННЯ ЕСТАФЕТИ

1. Гра «Чи знаєш ти формули?»Учасники команд почергово підбігають до столу і кидають

гральний кубик, на гранях якого написані формули з вивченої та попередньої тем. На аркуші чистого паперу кожний учасник еста-фети дає письмове пояснення про зміст і застосування формули, яка була на верхній грані кубика.

За повну і правильну відповідь — 3 бали.


F g VA р т= ρ

pF

S= P gm= p g h= ρр m V= ρ

F

F

S

S1

2

1

2

=

2. Конкурс кмітливихУчасники команд розв’язують якісні задачі.

1. Людина легко тягне човна у воді, однак на березі їй це робити значно важче. Чому?

2. Чому не провалюється дах будинку, хоча сила атмосферного тиску, яка діє на його поверхню, величезна?

3. Ходити босими ногами по морському березі, встеленому галь-кою, боляче, а ходити по дну моря, встеленому такою ж галь-кою, не боляче, якщо тіло людини занурене у воду вище пояса. Чому?

4. Часто нафтопродукти зберігають у спеціальних балонах із син-тетичного м’якого матеріалу у воді на дні річки чи біля берега моря. Для чого в цьому випадку до балонів підвішують ван-тажі?

5. Сталева кулька плаває у ртуті. Чи зміниться глибина її зану-рення, якщо зверху в посудину долити води? Відповідь обґрун-туйте.За кожну відповідь нараховуються бали: за повну і правиль-

ну — 2 бали, за неповну — 1 бал.

3. Змагання ерудитівКожна команда відгадує кросворд, малюнок і текст якого по-

міщені на картці. Перший учасник відгадує перше слово по гори-зонталі і передає картку другому, той вписує друге слово і передає третьому і т. ін.

Кросворд

У виділених клітинках прочитати назву і письмово описати його будову та призначення.


1

2

3

4

5

6

7

По горизонталі:1. Прилад для вимірювання густини рідини. 2. Прилад для

вимірювання тиску, який більший чи менший від атмосферного. 3. Лінія, яка вказує найбільшу осадку корабля. 4. Учений, який винайшов ртутний барометр. 5. Тип повітряної кулі, що застосо-вують для дослідження верхніх шарів атмосфери. У 1934 році на ньому було досягнуто рекордну висоту. 6. Вчений, який довів іс-нування атмосферного тиску на досліді з «магдебурзькими півку-лями». 7. Давньогрецький вчений, фізик, механік, математик.

Відповідь. Анероїд.Максимальна оцінка — 9 балів.

4. Гра «Хто першим скаже „Еврика!”»Команди повинні розв’язати по 5 задач (кожний учасник

розв’язує одну задачу), які мають якісний, експериментальний і конструкторський характер.

Пропонують задачі такого типу:

1. Перемістіть картоплину з дна посудини на поверхню води, не торкаючись до неї руками. Поясніть дослід. (Обладнання: посу-дина з водою, на дні якої лежить картопля, сіль, ложка.)

2. Визначте об’єм тіла неправильної форми. (Обладнання: мензур-ка, банка з водою, нитка, камінець, лінійка з міліметровими поділками.)

3. Зберіть воду з кювети у склянку, не переливаючи її. Поясніть свої дії. (Обладнання: кювета з водою, склянка, смужка паперу, сірники.)

4. Обґрунтуйте експериментально висновок: тиск рідин на дно по-судини прямо пропорційний висоті стовпа рідини. (Обладнання:


глибока посудина з водою, скляний циліндр без дна, кружок з картону, склянка з підфарбованою водою.)

5. Сконструюйте і оформте фонтан. Поясніть принцип його дії. (Обладнання: широка посудина, посудина з водою, гумові та скляні трубочки, затискач, штатив, кольоровий картон (цуп-кий папір, клей, ножиці.)

5. Конкурс «Вірші, малюнки і фізика»Учасник команди підходить до столу і для вірша, текст якого

декламують, відшукує серед запропонованих ілюстрацій ту, яка відповідає змісту вірша. Потім письмово на аркуші дає коротку відповідь на запитання, яке прозвучало у вірші.

Вірші, написані учнями під час підготовки до уроку.

1. Як тіло в рідину ми опускаємо,На нього знизу тисне рідина.Чому ж тоді воно в ній потопає,Чому ж тоді воно сягає дна?

2. Все важче і важче нам дихати стає,Як на гору виходимо стежками крутими.Скажіть-но, які у нас прилади є,Що тиск вимірюється ними?

3. Тим, хто завжди помагає вдома,Хто прибирає в кімнатах, відомо, (Соромно, мабуть, не знати цього)Як побудований наш помагальник,Наш прибиральник і замітальник,Що порохотягом назвали його?

4. Ану, сюди на мить зирни,Це, певно, знає кожен — Тиск внутрішній у рідині Ти визначити можеш?

5. Хоч бачити нам наяву довелось,— Важко повірити було спочатку,Що не подужають силу півкуль Коней гладких два десятки.Ти нам логічно усе доведи:У чому причина такої біди?

6. Гра «Чарівні кубики»Член команди отримує комплект із шести дидактичних куби-

ків і картку завдань. Він повинен скласти з кубиків малюнок уста-новки, що демонструє дію якого-небудь фізичного явища чи його


технічне застосування. Упоравшись із завданням, учень передає комплект своєму товаришеві по команді, а суддя вручає йому нову картку-завдання.

Зміст карток завдань

1. Скласти з кубиків фігуру, що нагадує гідравлічний прес. Запи-сати формулу, що виражає співвідношення площ його поршнів і відношення діючих на них сил.

2. Скласти з кубиків зображення автопоїлки для птахів. На яко-му фізичному явищі ґрунтується її робота?

7. Вікторина «Чи знаєш ти фізику»

Запитання вікторини

1. За якою формулою обчислюють тиск рідини на стінки посу-дини?

2. Якою формулою слід користуватись, щоб визначити тиск ріди-ни на дно посудини?

3. Як математично записати закономірність, на якій ґрунтується робота гідравлічного преса?

4. Записати формулу для обчислення Архимедової (виштовху-вальної) сили.

5. Вказати умову, за якої тіло тоне.6. За якої умови тіло плаває в рідині?7. За якої умови тіло спливає на поверхню рідини?8. Вставте пропущені цифри-слова в текст: «Атмосферний тиск,

що дорівнює тиску стовпа ртуті висотою... за температури..., називають нормальним».

9. Вказати співвідношення між 1 мм рт. ст. і 1 Па.10. Що зробив цей фізик? (Портрет Паскаля з датами його народжен-

ня і смерті, але без вказаного пріз вища вченого).11. Які відкриття цього вченого ти знаєш? (Портрет Архімеда з да-

тами «287–212 до н. е.», але без вказаного прізвища вченого.)12. Який внесок у науку зробив цей учений? (Портрет Торрічеллі

з датами його народження і смерті, але без вказаного прізвища вче-ного)

III. ПІДСУМОК УРОКУ

IV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити тему за відповідними параграфами підручника.

99

РОЗДІЛ 4. МЕХАНІЧНА РОБОТА ТА ЕНЕРГІЯ

Урок 1ТЕМА. Механічна робота

Мета: дати учням знання про механічну роботу як фізичну величи-ну, що описує наслідок дії сили на тіло; сформувати вміння розраховува-ти механічну роботу; розвивати уміння та навички роботи з фізичними величиною; виховувати розуміння ролі фізики в житті.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.Унаочнення: визначення роботи під час переміщення бруска; піді-

ймання важків різної маси на різну висоту.Обладнання: брусок, важки, динамометр.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати характерні ознаки механічної роботи як фізичної вели-чини;

навчаться розраховувати числове значення механічної роботи.

ХІД УРОКУ

І. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ1. Яка фізична величина описує взаємодію тіл?2. Який основний наслідок дії сили?3. Які одиниці вимірювання сили?4. Як називається довжина траєкторії руху тіла?


ІІ. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ— У розмовній мові слово «робота» позначає будь-яку діяль-

ність, що потребує зусиль: роботою називають і підняття вантажу, і розв’язування важкої задачі. Однак у курсі фізики механічною роботою, або роботою сили, ми будемо називати фізичну величи-ну, що характеризує дію сили. Надалі під словом «робота» ми ма-тимемо на увазі тільки механічну роботу. За пропозицією вчителя учні самостійно можуть назвати різні випадки, про які кажуть, що виконують роботу, та виділити той вид роботи, яку може вивчати фізика. Оскільки учні повинні були вже зрозуміти, що кожна фі-зична величина має спосіб вимірювання чи обчислення, то перед ними ставимо проблему відшукати спосіб обчислення значення ро-боти. Для цього можна скористатися методикою розв’язання про-блеми.

Спочатку підіймають з підлоги на стіл тіло масою 1 кг, а по-тім — 2 кг. Для учнів не становить труднощів сказати, що в дру-гому випадку робота буде виконана більша, бо до другого тіла по-трібно прикласти силу, вдвічі більшу. Висновок: робота залежить від значення сили, прикладеної до тіла.

Другий етап дослідження полягає в тому, що тіло масою 2 кг підіймають спочатку з підлоги на сидіння стільця, а потім — з під-логи на стіл. Зауважуємо, що хоча в обох випадках до тіла прикла-дали однакову силу — 20 Н, роботу в другому випадку виконували більшу. Висновок: робота залежить від шляху, який пройшло тіло.

Після аналізу результатів усього комплексу дослідження по-трібно зробити висновок, що під механічною роботою розуміють фізичну величину, значення якої дорівнює добутку сили на шлях.

Запис формули проводять спочатку в словесній формі, а по-тім — у вигляді формули

РОБОТА = СИЛА × ШЛЯХ;

A Fs= .

Одиницею виміру роботи в СІ є джоуль (Дж). З формули для роботи випливає, що

1джоуль = 1 ньютон ⋅ 1 метр, або 1 Дж = 1 Н ⋅ 1 м.

Один джоуль — це робота, що виконують силою в 1 Н під час переміщення тіла на 1 м у напрямку дії сили.

Використовують також частинні і кратні одиниці роботи:

1 кДж = 1000 Дж1 МДж =1 000 000 Дж

1 мДж = 0,001 Дж

101 Розділ 4. Механічна робота та енергія

Слід звернути увагу: якщо переміщення тіла дорівнює нулю, робота сили дорівнює нулю, хоч якою б великою не була ця сила.

Для ілюстрації можна навести приклад: якщо відро з водою висить нерухомо на ланцюгу, то робота не виконується, оскільки шлях дорівнює нулю. Для учнів буде цілком очевидним, що за не-рухомого трактора чи автомобіля робота виконуватися не буде.

ІІІ. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУНа поверхню стола кладуть дерев’яний брусок, навантажу-

ють його важками і переміщають його за допомогою динамометра вздовж лінійки з поділками. Звідси одержують дані для обчислен-ня роботи:

0 2010 30 50 70 9040 60 80 100см

Дано:F = 2 5 Н,s = 0 8, м

Розв’язанняA Fs= .А = ⋅ =2 5 8 2 Дж, ,0 .[ Н м ДжА] = ⋅ = .

Відповідь: А = 2 Дж.A — ?

ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-


102

Урок 2ТЕМА. Потужність

Мета: дати учням знання про потужність як фізичну величину, що характеризує швидкість виконання роботи; формувати вміння застосо-вувати знання під час розв’язування задач технічного змісту; розвивати уміння та навички роботи з фізичними величиною; виховувати інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку: комбінований. Унаочнення: підіймання електричним двигуном важків різної маси.Обладнання: електричний двигун, штатив, блок.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати характерні ознаки потужності як фізичної величини; навчаться розв’язувати задачі технічного змісту на розрахунок потуж-ності.

ХІД УРОКУ

І. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ

Самостійна робота

0 5 10 15 20 25 30метри

Кран підняв плиту масою 500 кг і переніс її на будівництві. Об-числіть, яку роботу виконав кран, не враховуючи сили тертя. Рух плити вважати рівномірним. Усі елементи рисунка виконані в од-ному й тому самому масштабі.


ІІ. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУЗа всіма означеннями потужність — фізична величина, яка по-

казує швидкість виконання роботи. Проте оминають питання, до якого об’єкта застосовують це поняття. На практиці ж зазвичай цим поняттям характеризують різноманітні двигуни, у яких від-бувається перетворення різних видів енергії в механічну. У тепло-вих двигунах потужність характеризує перетворення внутрішньої енергії в механічну. В електричних двигунах потужність харак-теризує перетворення енергії електричного струму в механічну. В електричних нагрівних приладах потужність описує процес перетворення енергії електричного струму в теплову енергію. Та-ких прикладів можна назвати багато. Для багатьох інженерних і технічних задач важливою є не тільки виконувана робота, але й швидкість виконання роботи. Адже ту саму роботу можна вико-нувати з різною швидкістю: скажімо, тягар можна підіймати по-вільно чи швидко. Швидкість виконання роботи характеризуєть-ся потужністю. Отже, поняття потужності потрібно застосовувати обов’язково до певних машин як пристроїв, у яких виконують ро-боту.

Перед учнями потрібно продемонструвати підіймання тягарців за допомогою навчальної моделі електричного двигуна зі шківом з набору для лабораторних робіт. До шківа такого двигуна, закріп-леного в штативі на певній висоті, над столом кріплять нитку, до другого кінця якої прикріплений тягарець масою 100 г. Двигун вмикають в електричне коло з джерела з ЕРС 5–6 В, реостата та вимикача. Поставивши повзунок реостата в середнє положення, замикають коло і вмикають секундомір. Вимірявши висоту підйо-му, обчислюють роботу, виконану з підіймання важка, та відміча-ють час виконання цієї роботи.

Перевівши повзунок реостата в бік зменшення опору, замика-ють коло живлення і проводять виміри і розрахунки, як і в по-передньому дослідженні. Звертають увагу учнів на те, що робота в обох випадках виконана однакова, але час виконання роботи в другому випадку був меншим. Отже, швидкість виконання робо-ти в другому випадку була більшою, ніж у першому. Після цього дають означення потужності і формулу для її обчислення та вво-дять основну одиницю вимірювання потужності. Це можна зроби-ти під час розв’язання задачі, побудованої на матеріалах проведе-ного експерименту.

Потужністю називається фізична величина, що дорівнює від-ношенню виконаної роботи A до інтервалу часу, за який цю робо-ту виконано:


Потужнiстьробота

час= , N

A

t= ,

де N — потужність, A — робота, t — час виконання роботи.Одиницею виміру потужності в СІ є Вт.1 Вт — це така потужність, за якої роботу в 1 Дж виконують

за 1 с. Для вимірювання великих потужностей використовують кіло-

вати 1 кВт = 1000 Вт і мегавати 1 МВт = 1 000 000 Вт.Швидкість виконання роботи залежить від потужності двигу-

на. А однією з обов’язкових умов виконання роботи є переміщен-ня тіла. Таким чином, є можливість поставити перед учнями про-блему щодо залежності швидкості руху від потужності.

N Fv= ,

де F — сила, а v — швидкість руху.


Відповісти на запитання1. Що показує потужність?2. Як обчислити потужність?3. Як називається одиниця потужності?4. Які одиниці потужності використовують у техніці?

Розв’язати задачуЯку середню потужність розвиває людина, яка за 15 с піднімає

відро води масою 12 кг з колодязя глибиною 20 м?

ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відповідний парагр аф підручника, виконати зада-


105

Урок 3ТЕМА. Механічна енергія та її види

Мета: з’ясувати суть поняття енергії як фізичної величини, що описує стан тіла і зміна якої визначає роботу; розпочати формування поняття потенціальної енергії; дати учням знання про кінетичну енер-гію рухомого тіла; показати залежність кінетичної енергії від маси тіла і його швидкості; виховувати позитивне ставлення учнів до навчально-пізнавальної діяльності.

Тип уроку: комбінований. Унаочнення: падіння важка з різної висоти; переміщення бруска під

дією деформованої пружини; переміщення циліндра під дією кульки, яка скочується з похилої площини.

Обладнання: кулька, жолоб, пісок, візки, похила площина, бруски.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати характерні ознаки енергії як фізичної величини, понять потенціальної та кінетичної енергій;

навчаться розраховувати числове значення потенціальної та кінетич-ної енергій.

ХІД УРОКУ



3м

с

800 Н0

0

F

v


Автомобіль рухається прямолінійно рівномірно. Швидкість автомобіля та його сила, яку розвиває двигун, показані на рисун-ку. Обчисліть потужність двигуна.

ІІ. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Потенціальна енергія — енергія нерухомих тіл у взаємодіїПоняття енергії в системі наукового світогляду є одним з най-

важливіших. Поняття енергії належить до фундаментальних по-нять, тому вичерпного означення цьому поняттю відразу дати не-можливо. Зазвичай під час уведення таких понять ведуть мову про їх прояви і показують можливість пояснення на їх основі явищ і понять частинного підпорядкування. Для енергії таким понят-тям є робота і всі явища механічного руху.

Проводимо демонстрацію, підвішуємо на штативі за допомо-гою тонкої нитки важок певної маси, а під ним розміщуємо ящик з піском. Звертаємо увагу, що тіло роботи не виконує, оскільки під час дії сили тяжіння тіло не переміщується. Питання: «Коли буде виконана робота за цих умов?» Учні дадуть відповідь, що це буде тоді, коли перерізати нитку. Отже, знаючи стан системи, можна передбачити умови виконання роботи. Для підтверджен-ня зробленого висновку перепалюємо нитку і показуємо, що тіло падає, а на піску залишається ямка. Робота з утворення ямки на піску була виконана внаслідок того, що тіло було підняте на пев-ну висоту.

Подібний дослід можна провести зі стиснутою пружиною, яка штовхає візок, і при цьому виконується робота.

Повідомляємо, що про тіла, під час зміни стану яких може бути виконана робота, кажуть, що вони мають енергію. Енергію має підняте над поверхнею Землі тіло, стиснута пружина тощо.

Потенціальною енергією називають енергію, яка визначається вза-ємним положенням тіл, що взаємодіють, або частин того самого тіла. Увівши поняття енергії, потрібно повернутися до розглянутих

вище прикладів і з’ясувати, що підняте над поверхнею Землі тіло має енергію внаслідок взаємодії із Землею. Стиснута пружина має енергію внаслідок взаємодії окремих її частин.

Енергія має кількісну міру, яка визначається значенням ро-боти, що може бути виконана у разі переміщення цього тіла. Отже, якщо ставити завдання визначити енергію тіла, то потріб-но обчислити роботу, яка може бути виконана під час його пере-міщення.


2. Потенціальна енергія тіла, піднятого над поверхнею земліЯк приклад показуємо розрахунок потенціальної енергії тіла,

піднятого над поверхнею Землі. Якщо тіло масою m підняти на висоту h над поверхнею землі, то робота, яка буде виконана си-лою тяжіння, дорівнюватиме

A gmh= .

Отже, потенціальна енергія тіла, на яке діє сила тяжіння, до-рівнює

E gmhp = .

А потенціальна енергія деформованого тіла Ekx

p =2

2.

Означивши потенціальну енергію, потрібно розв’язати задачу, яка передбачає обчислення потенціальної енергії тіла, що підняте над поверхнею Землі, відносно поверхні Землі і відносно поверхні стола чи дна шахти.

3. Залежність потенціальної енергії тіла, піднятого над поверхнею Землі, від вибору «нульового» рівняОдержавши різні результати, розв’язуємо проблему, суть якої

в тому, що для одного й того самого тіла значення потенціальної енергії може бути різним. Пояснюємо це тим, що потрібно врахо-вувати розміри Землі. Тому, щоб не було неоднозначностей, ви-бирають так званий «нульовий» рівень енергії. Для розглянутого в задачі прикладу з тілом, що падає, «нульовим» було обрано рі-вень поверхні Землі і рівень дна шахти.

4. Кінетична енергіяДля введення поняття кінетичної енергії необхідно викорис-

тати знання учнів про механічну роботу. Учні наводять приклади виконання роботи внаслідок руху тіла. Це буде підставою для вве-дення нового для учнів поняття кінетичної енергії.

Енергія, яку має тіло внаслідок свого руху, називають кінетичною.

5. Залежність кінетичної енергії від маси тіла та його швидкостіНаступним етапом уроку буде встановлення залежності кіне-

тичної енергії від маси тіла та його швидкості. Для цього потрібно провести досліди, з яких видно, що рухоме тіло виконує певну ро-боту. Зазвичай це переміщення другого тіла. Сталева кулька ско-чується з похилої площини і, вдаряючись у металевий циліндр, виконує роботу, переміщаючи його на певну відстань. Оскільки в учнів недостатньо знань, щоб зробити висновок про залежність швидкості руху кульки від шляху, пройденого нею по похилій


поверхні, потрібно спочатку продемонструвати учням скочуван-ня кульки. При цьому потрібно звернути увагу учнів на візуаль-не сприймання того, що швидкість кульки після скочування буде більшою для кульки, яка пройшла більший шлях по похилій пло-щині.

Після такої пропедевтики можна покласти металевий циліндр з набору калориметричних тіл на горизонтальній площині і здій-снити запуск кульок так, щоб вони вдарилися в циліндр. За пе-реміщенням циліндра встановлюється, що більшу кінематичну енергію кулька має тоді, коли її швидкість буде більшою. Замі-нивши кульку на іншу, більшої маси, повторюємо досліди, у ході яких встановлюємо, що кінетична енергія залежить від маси тіла. Виконана кулькою робота буде більшою, ніж у першій частині експерименту.

Emv

k =2

2.

Нарівні з експериментом потрібно залучити приклади з по-всякденного досвіду учнів. Наприклад, куля масою 5,6 г легко пробиває дошку, оскільки має велику швидкість. Молоток же ма-сою 500 г залишає невелику вм’ятину на поверхні.


Відповісти на запитання1. Яку енергію називають потенціальною?2. Наведіть приклади тіл, що мають потенціальну енергію.3. Яку енергію називають кінетичною?4. Наведіть приклади тіл, що мають кінетичну енергію.

Розв’язати задачуЯку потенціальну енергію має тіло масою 100 кг на висоті

10 м? Яку енергію матиме це саме тіло, якщо воно здійснює падін-ня з тієї ж висоти в шахту глибиною 10 м?



109

Урок 4ТЕМА. Закон збережен ня й перетворення механічної енергії

Мета: з’ясувати взаємний зв’язок потенціальної та кінетичної енер-гії; встановити закономірності цього зв’язку; показати учням універсаль-ність закону збереження і перетворення механічної енергії; розвивати систематичність і послідовність мислення; виховувати розуміння важли-вості фізичних знань.

Тип уроку: комбіно ваний. Унаочнення: коливання пружинного маятника; маятник Максвелла;

рух кульки на петлі. Обладнання: пружиний маятник, маятник Максвелла, «мертва петля».Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати взаємний зв’язок потенціальної та кінетичної енергії, за-кон збереження і перетворення механічної енергії;

навчаться використовувати закон збереження і перетворення меха-нічної енергії.

ХІД УРОКУ


Фізичний диктант1. Означення механічної роботи.2. Одиниця потужності.3. ... Вт = 1,5 кВт4. Як визначити потужність, знаючи роботу і час?5. Означення кінетичної енергії.6. У якому випадку тіло має кінетичну енергію?7. Від чого залежить кінетична енергія тіла?8. Одиниця вимірювання потенціальної енергії.9. У якому випадку тіло має потенціальну енергію?

10. Формула для визначення кінетичної енергії.


1. Перетворення потенціальної енергії в кінетичнуСеред численних законів, які описують явища природи, чіль-

не місце посідає закон збереження й перетворення енергії. Він


стосується не тільки механічних, а й усіх інших явищ природи. Його вивчення має не тільки пізнавальне значення, а й формує природничо-науковий світогляд учнів.

Кінетична і потенціальна енергії взаємопов’язані і можуть вза-ємно перетворюватися. Для встановлення цього факту можна вико-ристати повсякденний досвід учнів та фізичний експеримент. Учні можуть навести приклади, які свідчать про те, що змінити стан тіла можна лише під час взаємодії його з іншими тілами. А така взаємо-дія свідчить про наявність потенціальної енергії в цього тіла.

Яблуко, звільнене від зв’язків, буде падати внаслідок дії Землі, тому що воно має потенціальну енергію. Стиснута пружина починає рухати кульку тому, що вона деформована. Розгляд подібних при-кладів дозволить встановити, що потенціальна енергія тіла може перетворюватися в кінетичну. Сказане можна підтвердити демон-струванням руху візка внаслідок опускання важка на нитці (кінець нитки намотаний на одну з осей візка). Після цього потрібно встано-вити факт перетворення кінетичної енергії в потенціальну. Яскра-вим і доступним для розуміння явищем може бути підстрибування м’яча або сталевої кульки над горизонтальною поверхнею. Розгля-даючи це явище, потрібно звернути увагу учнів на те, що під час підняття м’яча вгору його потенціальна енергія збільшується.

Для остаточного висновку потрібно розглянути рух маятника Максвелла, на якому встановити почергове і поступове перетво-рення кінетичної і потенціальної енергій.

Еp

h

1

1 2 3 4 5

2

3

4

5

Ek

h

1

1 2 3 4 5

2

3

4

5

Встановлюється ступінь перетворення кінетичної і потенціаль-ної енергій. Аналітичним шляхом встановити таку закономірність неможливо, оскільки учні не можуть обчислити значення кінетич-ної енергії. Обрано графічний метод, суть якого зрозумілий з ри-сунку. Для уроку цей графік доцільно подати у двох варіантах: для кінетичної енергії і потенціальної енергії окремо. Подані на рисунку графіки побудовані для тіла масою 0,1 кг під час його


переміщення на висоту 4 м. Для потенціальної енергії підставою такого графіка є формула Е gmhp = , для кінетичної — результати візуального дослідження тіла, що падає.

2. Сума потенціальної та кінетичної енергій тіла,яке рухається під дією сили тяжінняПеред учнями ставлять завдання визначити з графіків значен-

ня кінетичної і потенціальної енергій на висоті 2 м над поверхнею землі. Це, відповідно, буде Ek 2 Дж= , Еp 2 Дж= . Для висоти 3 м — відповідно Ek Дж= 1 , Еp Дж= 3 . На висоті 4 м — Ek = 0, Еp Дж= 4 . Порівнюючи ці дані, учні роблять висновок, що сума кінетичної й потенціальної енергій завжди дорівнює 4 Дж. Тобто, незважаю-чи на зміни кінетичної і потенціальної енергій, їх сума залишаєть-ся сталою.

3. Закон збереження і перетворення енергіїПісля такого висновку формулюють закон збереження меха-

нічної енергії. Під час формулювання потрібно підкреслити, що цей закон справедливий у замкнутій системі і тоді, коли тіла вза-ємодіють силами тяжіння або пружності. Одночасно зазначають, що мірою зміни кожного виду механічної енергії є робота. Тобто зміна енергії відбувається внаслідок виконання роботи.

Сума потенціальної та кінетичної енергії замкненої системи є величиною сталою.

E Е Е= + =k p const .


Відповісти на запитання1. Які можливі перетворення механічної енергії?2. Що є мірою перетворення енергії?3. За яких умов справджується закон збереження і перетворення

енергії?4. Сформулювати закон збереження і перетворення енергії.

ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ Опрацювати відповідний параграф підручника, виконати зада-

чі та вправи до параграфа. Підготувати повідомлення за темами: «Енергія рухомої води

на службі людини», «Вітрові електростанції» тощо.

112

Урок 5ТЕМА. Машини й механізми. Прості механізми

Мета: дати учням знання про способи зміни сили; сформувати по-няття про важіль як простий механізм; навчити визначати основні ха-рактеристики важеля; дати учням знання про два види блоків, з’ясувати умови їх рівноваги та практичне застосування; розвивати в учнів інтерес до техніки; виховувати розуміння важливості фізичних знань.

Тип уроку: комбінований. Унаочнення: зміна дії сили за допомогою важеля і блока; зміна на-

прямку сили за допомогою важеля і блока; здіймання візка з важками по похилій площині.

Обладнання: важіль, блок, похила площина, бруски, візок, важки, динамометр.


будуть знати способи зміни напрямку та значення сили, овновня проті механізми: важіль. блок, похила площина;

навчаться використовувати прості механізми.

ХІД УРОКУ

І. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬВиступи учнів з повідомленнями за темами: «Енергія рухомої

води на службі людини», «Вітрові електростанції».


1. Зміна значення і напрямку силиОсновною властивістю простих механізмів є те, що, застосову-

ючи їх, можна змінювати значення сили. Уведення проміжних тіл у взаємодію двох тіл спричиняє зміну значення сили і її напрям-ку. Тобто, користуючись простими механізмами, можна змінюва-ти силу.

Для належного ефекту цих демонстрацій потрібно підібрати якомога легший стрижень, підвішування якого до гачків динамо-метрів суттєво не змінює їхніх показань.

Спочатку підвішуємо чотири важки до гачка одного динамо-метра, потім — до другого. Звертаємо увагу учнів, що кожен з них


покаже силу 4 Н. Тільки після цього до гачків динамометрів чіп-ляємо дерев’яну планку і до її середини кріпимо вантаж масою 400 г. У цьому випадку динамометри покажуть по 2 Н кожен. Це послужить підставою зробити висновок, що силу можна ділити, застосовуючи для цього яке-небудь тверде тіло.

Змістивши вантаж від середини, покажемо учням, що пока-зання динамометрів будуть різними. Звідси висновок: силу можна ділити в довільній пропорції. Під час демонстрації зміни напрям-ку дії сили необхідно подбати, щоб модуль сили не змінився. Тобто стрижень повинен бути закріплений посередині.

2. Важіль як тіло, що має вісь обертанняПісля попереднього розгляду можливості трансформації сили

можна ввести поняття простого механізму. Пристрої, призначені для перетворення сили, називають механізмами.

Важіль — це тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої опори.Основні характеристики важеля: точки прикладання сил, вісь

обертання, плечі сил.

3. БлокиБлоки є яскравим прикладом застосування простих механізмів

у трудовій діяльності людини.

Блок — це колесо з жолобом, закріплене в обоймі. По жолобу блока про-пускають вірьовку, трос або ланцюг.

A B

�F

�P

O

Нерухомим блоком називають такий блок, вісь якого закріплена і під час піднімання вантажів не піднімається й не опускається. Нерухомий блок можна розглядати як рівноплечий важіль, у яко-го плечі сил дорівнюють радіусу колеса OA OB R= = . Такий блок не дає виграшу в силі ( P F= ), але дає можливість змінювати на-прямок дії сили.


Рухомий блок (вісь його піднімається й опускається разом з вантажем) — важіль, який йому відповідає: O — точка опори важеля, OA — плече сили P і OB — плече сили F. Оскільки пле-че OB у 2 рази більше від плеча OA, то сила F у 2 рази менша за силу P .

Отже, рухомий блок дає виграш у силі удвічі.

B

�F

�P

OA

Це можна довести також, користуючись поняттям моменту сили. Під час рівноваги блока моменти сил F і P однакові. Але плече сили F дорівнює діаметру блока OB, а плече сили P — його радіусу OA . За рівності моментів сили мають неоднакові плечі. Отже, менша та сила, плече якої більше, а оскільки плече сили F у два рази більше від плеча сили P, то сила сили F у два рази мен-ша від сили P.

4. Застосування простих механізміву повсякденному житті і в техніці З блоками пов’язані не лише прості повсякденні дії людини,

але й безліч сучасних механізмів і машин. Крім важеля і блоків, на практиці часто застосовують похилу площину, яка дозволяє підійма ти значні вантажі на певну висоту, не докладаючи до них обтяжливих зусиль. При цьому можна показати установку з по-хилою площиною і підіймання візка з важками по ній.

ІV. ОГОЛОШЕННЯ ТЕМИ НАВЧАЛЬНОГО ПРОЕКТУ «Становлення і розвиток знань про фізичні основи машин і ме-

ханізмів».



115

Урок 6ТЕМА. Умова рівноваги важеля. Момент сили

Мета: дати учням знання про умови, за яких важіль буде зберігати рівновагу; навчити користуватися важелями, розпізнавати та використо-вувати їх; навчити учнів розраховувати сили на зрівноваженому важелі.

Тип уроку: комбінований. Унаочнення: рівновага важеля; співвідношення між силами і плеча-

ми сил за умови рівноваги важеля.Обладнання: важіль, важки, динамометр. штатив.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати умови, за яких важіль буде зберігати рівновагу; оцінювати місце фізики в системі інших наук; навчаться користуватися важелями, розпізнавати та використовувати їх, розраховувати сили на зрівноваженому важелі.

ХІД УРОКУ

І. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ1. Як можна ділити силу?2. Як можна змінювати напрямок дії сили?3. Який механізм називають важелем?4. Як називають точки важеля, у яких прикладені сили?5. Як виміряти плече сили?

ІІ. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУПеред учнями потрібно поставити проблему: як можна обчис-

лити чи передбачити ті зміни сили, які виявляться при застосу-ванні важеля. Після цього демонструють учням установку, у якій рівноплечий важіль закріплений на осі в штативі. Зрівноважив-ши важіль регулювальними важками на кінцях важеля, вказують учням, що важіль не обертається навколо осі. Такий стан важеля називають рівновагою. Підвісивши два однакові важки на однако-вій відстані від осі обертання, відмічають, що важіль не втратив рівноваги. Розвівши важки далі від осі обертання так, щоб пле-чі сил були однаковими, знову підтверджують рівновагу важеля. Вимірявши плечі і сили, вчитель фіксує увагу учнів на тому, що однакові як плечі, так і сили. Після цього збільшуємо вдвічі масу


важків на одному з плечей важеля. Порушену рівновагу відновлю-ємо, перемістивши більший важок ближче до осі обертання.

Вимірявши плечі, одержимо їх відношення l

l1

2

2

1= . Для сил же

одержимо F

F1

2

1

2= . Остаточно одержимо пропорцію

F

F

l

l1

2

2

1

= .

Важіль перебуває в рівновазі, тоді коли сили, які діють на ньо-го, обернено пропорційний плечам цих сил.

З цієї пропорції встановлюється нова фізична величина — мо-мент сили.

F l F l1 1 2 2= , якщо M Fl= , звідси M M1 2= .

Важіль перебуває в рівновазі під дією двох сил, яка обертає важіль за рухом стрілки годинника, дорівнює моменту сили, яка обертає його проти стрілки годинника.

Момент сили має одиницю вимірювання ньютон-метр (позна-чають Н м⋅ ).


Розв’язати задачуДовжина одного плеча важеля 12 см, а другого 60 см. На мен-

ше плече важеля діє сила 50 Н. Яка сила повинна діяти на друге плече, щоб важіль був у рівновазі?

Дано:l1 12= cм

l2 60= cм

F1 50= Н

СІ0,12 м0,6 м

Розв’язання:F

F

l

l1

2

2

1

= , звідки F Fl

l2 11

2

= ,

F2 500 12

0 610= ⋅ =

,

,H ,

F2[ ] = ⋅ =Нм

мH

Відповідь: F2 10= H .F2 — ?


чі та вправи до параграфа.Підготуватися до лабораторної роботи № 11 «Вивчення умови

рівноваги важеля» та опрацювати питання інструкції лаборатор-ної роботи.

117

Урок 7ТЕМА. Лабораторна робота № 11 «Вивчення умови рівноваги важеля»

Мета: практично встановити, за якого співвідношення плечей і сил важіль перебуває в рівновазі; розвивати практичні вміння користуватися важелем і здійснювати необхідні вимірювання під час дослідження умов його рівноваги; виховувати дбайливе ставлення до приладів під час про-ведення експериментів.

Тип уроку: урок уд осконалення знань, формування експерименталь-них умінь.

Обладнання: шкільний лабораторний важіль, штатив, набір важків масою по 100 г, лабораторний динамометр, лінійка.

ХІД УРОКУ

І. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ1. Що таке важіль? Як визначити плече сили, що діє на важіль?2. Як обчислити момент? Яке співвідношення моментів сил, що

діють на важіль?3. Яке співвідношення сил і плечей під час рівноваги важеля?

ІІ. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИПроводиться інструктаж з техніки безпеки. Встановити питання, які викликали труднощі впродовж ви-

конання домашньої лабораторної роботи та опрацювання змісту лабораторної роботи. Після цього учні виконують дослідницьку роботу на основі інструкції, вміщеної в підручнику. Протягом уро-ку потрібно звернути увагу, щоб учні акуратно поводилися з при-ладами, не допускали падіння важків на стіл.

Хід виконання роботи проводять за планом

1. Складання установки.2. Вимірювання сил і плечей для кількох випадків рівноваги ва-

желя.3. Порівняння сил і плечей.4. Обчислення моментів сил і їх порівняння.5. Висновки й узагальнення.

ІІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити відповідний параграф підручника.

118

Урок 8ТЕМА. Коефіцієнт корисної дії механізмів.«Золоте правило» механіки

Мета: підготувати учнів до вивчення закону збереження і перетво-рення механічної роботи; переконати учнів, що жоден простий механізм не дає виграшу в роботі; розвивати систематичність і послідовність мис-лення; виховувати інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку: комбінований. Унаочнення: підіймання бруска з важками по похилій площині; змі-

на дії сили та пройденого шляху за допомогою важеля і блока.Обладнання: важіль, блок, похила площина, бруски, візок, важки,

динамометр.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати «золоте правило механіки», поняття ККД; навчаться застосовувати закон збереження та перетворення механіч-ної енергіє стосовно простих механісмів.

ХІД УРОКУ



А В

0

100 г

?100 г

На рисунку зображено важіль, який має вісь обертання в точ-ці O. Тіло якої маси потрібно підвісити в точці B для того, щоб важіль перебував у рівновазі?


ІІ. ВИКЛАДАННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУВантаж масою 400 г підвішують до гачка динамометра і звер-

тають увагу учнів на те, що динамометр показує силу 4 Н. Підві-симо тепер цей вантаж до гачка рухомого блока так, щоб нитки з обох боків були паралельними. Відмічаємо, що динамометр по-казує значення сили 2 Н. Формулюємо гіпотезу, що, використав-ши рухомий блок, можна виграти в роботі.

Для перевірки гіпотези ставимо завдання обчислити роботу, яка буде виконана під час підняття вантажу на 20 см без блока і з блоком. У першому випадку сила, прикладена до важка, діяти-ме на шляху 20 см. Отже, виконана робота буде рівною 0,8 Дж. У другому випадку під час підняття вантажу на таку саму висоту сила діятиме вже на шляху 40 см. Робота, виконана силою в цьо-му випадку, дорівнюватиме також 0,8 Дж. Робимо висновок, що, використавши рухомий блок для зменшення сили, ми програли в шляху. Таким чином, виграти в роботі, використавши простий механізм, неможливо.

Жодний з механізмів не дає виграшу в роботі. У скільки разів виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані.

З позицій наведених міркувань вводимо поняття коефіцієнта корисної дії.

Відношення корисної роботи до повної роботи називають кое-

фіцієнтом корисної дії механізму. Скорочено ККД η = ⋅A

Aк

з

100 %.

Для ілюстрування означення можна використати демонстра-цію з важелем, а також підняття бруска з важками по похилій площині. На основі цієї демонстрації складаємо і розв’язуємо за-дачу.

ІІІ. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУПо похилій площині рівномірно переміщують брусок, прикла-

даючи силу тяги 0,5 Н. Висота похилої площини 12 см, а її довжи-на 50 см, сила тяжіння, яка діє на брусок, дорівнює 1,2 Н. Обчис-літь ККД похилої площини за цих умов.

ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯОпрацювати відпо відний параграф підручника, виконати зада-

чі та вправи до параграфа.Підготуватися до лабораторної роботи № 12 «Визначення ККД

похилої площини» та опрацювати питання інструкції до лабора-торної роботи.

120

Урок 9ТЕМА. Лабораторна робота №12 «Визначення ККД похилої площини»

Мета: закріпити знання учнів про механічну роботу та сформувати вміння експериментальним шляхом визначати ККД простого механізму; розвивати і формувати дослідницькі уміння; виховувати дбайливе відно-шення до приладів під час проведення експериментів.

Тип уроку: корекції та систематизації знань, формування експери-ментальних умінь та навичок.

Обладнання: дошка, динамометр, вимірювальна стрічка або лінійка, брусок, штатив з муфтою і лапкою.

ХІД УРОКУ

І. ПЕРЕВІРКА ЗНАНЬ1. Які умови виконання роботи?2. У чому сутність «золотого правила» механіки?3. Що означає ККД?

ІІ. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИПроводять інструктаж з техніки безпеки під час виконання да-

ної лабораторної роботи. Встановити питання, які викликали труд-нощі під час виконання домашньої лабораторної роботи та опра-цювання змісту лабораторної роботи. Після цього учні виконують дослідницьку роботу на основі інструкції, вміщеної в підручнику. Протягом уроку потрібно звернути увагу, щоб учні акуратно пово-дилися з приладами, не допускали падіння важків на стіл.

Хід виконання роботи проводять за планом

1. Конструювання експериментальної установки.2. Вимірювання висоти і довжини похилої площини.3. Визначення за допомогою динамометра сили тяжіння і сили

тяги.4. Обчислення роботи на піднімання і переміщення бруска.5. Обчислення ККД.6. Висновки й узагальнення.

ІІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯПовторити відповідний параграф підручника.

121

Урок 10ТЕМА. Тематична контрольна робота «Механічна робота та енергія»

Мета: перевірити якість засвоєння знань учнями з теми «Робота і енергія»; встановити рівень навчальних досягнень учнів; розвивати логічне мислення і увагу, уміння правильно розподіляти час та цінувати кожну хвилину; виховувати вимогливість до себе.

Тип уроку: контролю та оцінки знань, вмінь, навичок.Обладнання: картки для тематичного оцінювання.

ХІД УРОКУ

Варіант 11 Яке тіло виконує роботу?

А Нерухоме;Б рухоме;В те, на яке не діють сили;Г те, яке рухається перпендикулярно до сили. (1 бал)

2 Кінетична енергія тіла зростає: А у разі збільшення швидкості;Б у разі зменшення маси;В у разі зупинки тіла;Г у разі підняття тіла вгору. (1 бал)

3 Який із простих механізмів належить до похилої площини?А Важіль;Б блок;В коловорот;Г клин. (1 бал)

4 ККД похилої площини дає виграш: А у роботі;Б силі;В переміщенні;Г часі. (1 бал)

5 Яку роботу треба виконати, щоб підняти вантаж масою 20 кг на висоту 120 см? (2 бали)

6 Скільки часу повинен працювати насос потужністю 50 кВт, щоб із шахти глибиною 150 м відкачати воду об’ємом 2 м300 ? (3 бали)


7 Вантаж масою 48 кг піднімають на другий поверх споруджува-ного будинку за допомогою рухомого блока, діючи на вірьовку силою 0,84 кН. Визначте ККД установки. (3 бали)

Варіант 21 Відношення плечей важеля дорівнює:

А відношенню сил;Б оберненому відношенню сил;В відношенню часу;Г оберненому відношенню часу. (1 бал)

2 Потенціальна енергія зменшується під час:А підняття тіла над поверхнею Землі;Б руху по горизонтальній дорозі;В падіння тіла на землю;Г руху тіла по колу. (1 бал)

3 Нерухомий блок дає:А виграш у силі в два рази;Б виграш у відстані;В виграш у роботі; Г зміну напрямку сили. (1 бал)

4 Кому з учених належить вислів: «Дайте мені точку опори, і я пі-дійму Землю!»?А Ньютону;Б Галілею;В Архімеду; Г Джоулю.

5 За який час двигун потужністю 400 Вт виконає роботу 6 кДж? (2 бали)

6 Вантаж вагою 240 Н піднімають за допомогою нерухомого бло-ка на висоту 8 м, прикладаючи силу 300 Н. Який ККД блока?

7 На короткому плечі важеля підвішено вантаж масою 100 кг. Вантаж підняли на висоту 8 см, при цьому точка опори прикла-дання діючої сили перемістилась на висоту 40 см. Знайдіть, яку силу при цьому приклали до довгого плеча, якщо ККД важеля 80 %.

ІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯЗавершити роботу над навчальним проектом.

123

Урок 11ТЕМА. Навчальний проект. Становлення і розвиток знань про фізичні основи машин і механізмів

Мета: розкрити роль фізичного знання в житті людини, суспільному виробництві і техніці, сутність наукового пізнання засобами фізики; ви-робляти в учнів первинні дослідницькі навички; розвивати і формувати дослідницькі уміння; виховувати інтерес до вивчення фізики, потяг до наукової творчості.

Унаочнення: демонстрування роботи простих механізмів. Обладнання: прості механізми.Очікувані результатиПісля уроку учні:

будуть знати основні етапи становлення і розвиток знань про фізичні основи машин і механізмів;

оцінювати роль фізичного знання в житті людини, суспільному вироб-ництві і техніці.

ХІД УРОКУ

І. АНАЛІЗ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИРезультати контрольної роботи, яку виконали учні на попе-

редньому уроці, дозволяють зробити висновок щодо якості знань учнів з теми «Механічна робота та енергія».

Вказати на основні типові помилки і шляхи їх виправлення. Оголосити оцінки.

ІІ. НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЕКТ

Орієнтовний план1. Тема та мета роботи.2. Продукт роботи (презентація, буклет, афіша, брошура та інші).3. Короткий опис проблеми дослідження. 4. Які існують точки зору на проблему дослідження. 5. Хто досліджував проблему. 6. Які були етапи дослідження. 7. Які отримані результати, на що варто звернути увагу. 8. Які можна зробити висновки за результатами дослідження.

За цим планом учні виступають зі своїми проектами.

ІІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

124

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ЛІТЕРАТУРА1. Навчальна програма «Фізика. 7–9 класи», 2012 рік. 2. Пометун О. І. та ін. Сучасний урок. Інтерактивні технології навчан-

ня: Наук.-метод. посібн. / О. І. Пометун, Л. В. Пироженко ; за ред. О. І. Пометун. — К. : А. С. К., 2004. — 192 с. : іл.

3. Енциклопедія педагогічних технологій та інновацій / Автор-укладач Н. П. Наволокова. — Х. : Вид. група «Основа», 2009. — 176 с. — (Се-рія «Золота педагогічна скарбниці»).

4. Бугайов О. І., Мартинюк М. Т., Смолянець В. В. Підручник Фізика. Астрономія 7. 1994.

5. Гельфгат І. М. Фізика. 7 клас: Збірник задач.— 4-те вид.— Х. : Веста, 2009.— 64 с. : іл.

6. Гельфгат І. М. та ін. Фізика. Варіанти завдань для тематичного оці-нювання навчальних досягнень учнів. — Х. : Ранок, 2006. — 48 с.

7. Генденштейн Л. Е. Фізика, 7 кл. : Підручник для середніх загально-освітніх шкіл. — Х. : Гімназія, 2007. — 208 с.: іл.

8. Гончаренко С. У. Конкурсные задачи по физике. — К. : Техника, 1966. — 431 с.

9. Гороновська В. Т., Самсонова Г. В. Уроки фізики. — 1985.10. Кашина С. И., Сезонов Ю. И. Сборник задач по физике : Учеб. пособие

для подгот. отд. вузов. — М. : Высш. шк., 1983. — 207 с.11. Кирик Л. А. Уроки фізики. 7 клас: Календарно-тематичне плану-

вання, плани-конспекти уроків, методичні рекомендації, тематичні контрольні роботи. — 2-ге вид. — Х. : Ранок-НТ, 2004. — 272 с.

12. Кирик Л. А. Генденштейн Л. Е. Уроки фізики. 7 клас. — Х. : Ранок-НТ, 2005. — 330 с.

13. Ненашев І. Ю. Фізика 8 клас: Збірник задач / І. Ю. Ненашев — 3-тє вид., випр. — Х. : Веста, 2010. — 176 с.

14. Кирик Л. А. Фізика-7. Різнорівневі самостійні та контрольні робо-ти. — Х. : Гімназія, 2002. — 112 с.

15. Кирик Л. А. Фізика. 7 клас. Збірник завдань і самостійних робіт. — X. : Гімназія, 2007. — 208 с.

16. Кирик Л. А. Усі уроки фізики. 8 клас. — Х. : Вид. група «Основа», 2008. — 352 с.

17. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В. Ф. Фізика-7 : Підручник. — 1999.

18. Лукашик В. І. Збірник запитань і задач з фізики. — К. : Рад. шк., 1991. — 208 с.

125 Список використаних джерел

19. Бугайов О. І., Мартинюк М. Т., Смолянець В. В. Фізика. Астрономія : Пробн. підручник для 7 кл. серед. шк. / За ред. проф. О. І. Бугайо-ва. — 2-ге вид. — К. : Освіта, 1995. — 304 с.

20. Онищук О. В., Матохнюк Е. Х., Самардак А. Я. Фізика навколо нас : Збірник задач-запитань. — Хмельницький : Поділля, 1994. — 72 с.

21. Пьоришкін О. В., Родіна Н. О. Фізика : Підруч. для 7 кл. серед, шк.: Затв. Держ. ком. СРСР по нар. освіті.— 11-те вид., перероб.— К. : Рад. шк., 1989.— 191 с. : іл.

22. Рожнятовська І., Зоц В. Сучасні шкільні технології. Ч. 2 // Загально-педгогічна газета, 2005. — 128 с.

23. Заводянний В. Д, Заводянний В. В. Збірник приказок, прислів’їв, по-рівнянь, загадок з фізики.

ІНТЕРНЕТ-РЕСУРСИ1. http://osvitaphysic.blogspot.com 2. www.subject.com.ua/lesson/physics/11klas_1/60.html3. hryhorivka-sk.edukit.km.ua

ДЛЯ НОТАТОК

127

Навчальне видання

Серія «Бібліотека журналу “Фізика в школах України”»Випуск 5 (137)

ЛОМАЧИНСЬКА Юлія Петрівна

УРОКИ ФІЗИКИ У 7 КЛАСІ. НОВА ПРОГРАМА. ЧАСТИНА 2

Головний редактор І. Ю. Ненашев Технічний редактор О. В. Лєбєдєва

Коректор О. М. Журенко

Підписано до друку 15.05.2015. Формат 6090/16. Папір газет. Друк офсет. Гарнітура Шкільна.

Ум. друк. арк. 8,0. Замовлення № 15–05/18–04.

ТОВ «Видавнича група “Основа”» 61001, м. Харків, вул. Плеханівська, 66, тел. (057) 731-96-33

е-mail: [email protected] Свідоцтво суб’єкта видавничої справи КВ № 11396-269P від 26.06.2006.

Віддруковано з готових плівок ТОВ «Тріада Принт»м. Харків, вул. Киргизька, 19. Тел.: (057) 757-98-16, 757-98-15

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 1870 від 16.07.2007 р.

128

Date post:	03-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	10 times
Download:	0 times

Харків Видавнича група...

Documents