Открытый урок по теме: Вес тела, движущегося с ускорением по вертикали

ПЛАН - КОНСПЕКТ УРОКА

Тема урока: Вес тела, движущегося с ускорением по вертикали.

Цель урока: выяснить на опытах, как меняется вес тела при движении по вертикали, привить навыки в составлении уравнения движения тела, получить формулы для расчёта веса, рассмотреть невесомость, перегрузки.

Тип урока: усвоения новых знаний

Оборудование: динамометр, набор грузов, штатив, пружина, прибор для демонстрации невесомости, линейка.

Ход урока.

I. Организационный момент.

1.Здравствуйте, ребята. Сегодня я приглашаю вас в звёздный полёт. Начнём с того, что я - центр управления полётом, а вы - экипажи космических кораблей, станций: «Союз», «Мир», «Салют», соответственно (по рядам). На связь будете выходить по вызову (ответы на вопросы).

За правильный ответ экипаж получает звезду(*). Условия полёта понятны? Право на участие в полёте команды получат, ответив на вопросы.

2. Повторение. Кроссворд «Вес»:

- Какая физическая величина характеризует продолжительность движения, события?

- Величина, характеризующая быстроту изменения скорости тела?

- Причина изменения скорости тела и деформации?

Итак, ВЕС- сила, которой посвящён сегодняшний урок.

Перед стартом ещё несколько вопросов:

- Что называется весом тела?

- Какие силы действуют на тело, стоящее на упругой горизонтальной опоре?

- В каком состоянии находится тело?

Вес тела на горизонтальной поверхности при отсутствии ускорения равен силе тяжести (тело может быть в покое или двигаться равномерно). P = m g

Одинакова ли природа этих сил?

Это разные силы. Сила тяжести - гравитационная сила, вес тела - сила упругости.

К чему приложены эти силы?

Сила тяжести к рассматриваемому телу, а вес - к опоре, на которой находится тело.

II. Мотивация учебной деятельности.

Мы уже упоминали о невесомости в космических кораблях, перегрузках во время старта космических ракет.

А не изменится ли значение веса тела при движении с ускорением? Вот основной вопрос нашего полёта. Внимание! Пять! Четыре! Три! Два! Один! Поехали!

III. Изучение нового материала.

1.Исследовать этот вопрос поможет следующий опыт:1) прикрепить груз массой 200г к нитке и подвесить к штативу. 2) перевести груз в горизонтальное положение и отпустить его.

При прохождении груза через нижнюю точку дуги окружности нить рвётся. Почему? Проблема.(*)

При движении тела с ускорением, натяжение нити становится больше, значит вес тела увеличивается. ( к решению проблемы вернуться позже)

2. Ознакомимся с основными моментами темы полёта.

Опыт с пружинным динамометром (к динамометру прикреплён груз). Что изменяется при резком движении вверх? - Пружина растягивается, она удлиняется. Вес тела, движущегося с ускорением по вертикали, отличается от веса покоящегося тела.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением вверх, называется перегрузкой.

Подвергались ли вы когда-нибудь перегрузкам?(*)

Примеры: перегрузки испытывают пассажиры лифтов в начале подъёма и в конце спуска, лётчики при выходе из пикирования, а также в нижней точке «мёртвой петли», космонавты во время старта.

Выведем формулу для расчёта веса тела, движущегося с ускорением, направленным вертикально вверх. Обозначим силы, действующие на груз: силу тяжести и силу упругости пружины упр.

Ускорение направлено вверх. Запишем второй закон Ньютона: = + упр.

Направим ось OY вверх, по направлению ускорения. Спроецируем уравнение движения на ось OY.

ma = - mg + Fупр ; Fупр = mg + ma

Р = Fупр (по третьему закону Ньютону)

P = m (g + a) ; P > mg

Какие ощущения вызывают перегрузки и почему? При перегрузках внутренние органы человека, опирающиеся на ту или иную часть туловища ( скелета), увеличивают свой вес. это может вызвать болезненные ощущения. Чтобы организм человека мог без вреда для здоровья выдерживать перегрузки, нужны специальные тренировки. Особенно это касается космонавтов, лётчиков, спортсменов, которым приходится испытывать большие перегрузки. Тренированные люди сравнительно легко переносят четырёхкратные и более серьёзные перегрузки. При конструировании машин и механизмов необходимо учитывать те перегрузки, которые должны выдержать их детали в процессе работы. Для того, чтобы избежать вредных последствий перегрузок на организм, космонавты при старте располагаются в специальных креслах - ложементах. Ложементы уменьшают вредное влияние перегрузок на тело космонавта. Хоть вы и не в ложементах, но стартовали удачно.

3. Продолжаем полёт, летим дальше.

Опыт с пружинным динамометром. Что изменяется при резком движении вниз? Вес груза станет меньше. Испытывали ли вы, когда-нибудь, такие состояния?(*)

Примеры: уменьшение веса тела в лифте, начинающем спуск или прекращающем подъём, в автомобиле, проезжающем верхнюю точку выпуклого моста (заметно ощущается при большой скорости).

Формулу для расчёта веса тела, движущегося с ускорением, направленным вертикально вниз

получите самостоятельно. (*)

Ускорение направлено вниз. Направим ось OY вниз, по направлению ускорения.

ma = mg - Fупр ; Fупр = mg - ma,

Fупр = m (g - a) ; Fупр = P

P = m (g - a) ; P < mg Итак, вы на орбите.

Что же произойдёт, если a = g? P = m (g -g); P = 0 - невесомость.

Вес тела равен нулю, если тело движется с ускорением свободного падения. Ускорение свободного падения всем телам сообщает сила тяжести. Поэтому все тела, движущиеся только под действием силы тяжести, всегда невесомы. Показать это, уронив динамометр с грузом.

Опыт с прибором по невесомости. Шар, состоящий из двух полушарий. Внутри на панели расположена лампочка, батарейка - источник питания. Контакты разомкнуты под действием подвешенного груза. При свободном падении груз, находясь в состоянии невесомости, освобождает контакты, которые замыкают электрическую цепь лампы, подключённой к источнику питания, лампочка загорается.

Находились ли вы когда - либо в состоянии невесомости?

Примеры: невесом ИСЗ на орбите, космонавты и предметы внутри космического корабля. Невесомость испытывает пловец во время полёта с вышки в воду, парашютист в первые моменты своего падения, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Невесомость оказывает особое физиологическое воздействие на живой организм. Каждый из вас без особых трудностей может привести своё тело в состояние невесомости. Как это сделать?(*)

Для этого достаточно подпрыгнуть. Тот небольшой интервал времени, когда на тело действует только сила тяжести, вы будете находиться в состоянии невесомости точно так, как космонавт на космическом корабле.

Правда, очень недолго.

IV.Закрепление.

1. Теперь каждый из вас, вооружившись знаниями по теме полёта, может обосновать обрыв нити в самом первом эксперименте.

2. Завершает полёт космическая игра. Участвуют экипажи, набравшие большее количество звёзд (по 9 человек) из предложенных букв вы должны составить слово, ответив на вопросы:

- член экипажа космического корабля;

- как назывался первый в мире космический корабль с человеком на борту?;

- отдых космонавтов;

- пища космонавтов;

- частица вещества;

- столица России.

V. Ну вот, вы и приземлились. Все экипажи завершили полёт, самочувствие хорошее…

такие звёздные полёты за знаниями вы совершаете каждый урок. Полёт через тернии к звёздам!

Подведение итогов урока.

Домашнее задание:

§ 23, упр.18 (3,4)