інерція

Явище інерції. Інертність тіла.

Маса як міра інертності.

Мета.

Освітня. Встановити наслідки взаємодії тіл. Ввести поняття інерції, інертності та маси тіла. Встановити взаємозв’язок між масами тіл та зміною їх швидкості під час взаємодії.

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати ціннісне ставлення до природи та людей.

Тип уроку. Урок засвоєння нового матеріалу.

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

• Підручник. Фізика 7 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок"  

• Демонстрація. Інертність тіла (штатив з муфтою та лапкою, важок, нитка)

• Демонстрація. Інертність тіла (дерев’яний брусок, листок паперу, картон, монета, склянка з водою, молоток)

План

1. Організаційний момент.

2. Явище інерції. Інертність тіла. Маса як міра інертності.

3. Вчимося розв’язувати задачі.

4. Запитання до уроку.

5. Домашнє завдання.

6. Перевір себе.

7. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційний момент.

• Левеня

2. Явище інерції. Інертність тіла. Маса як міра інертності.

Явище інерції. Інертність тіла. Понад 2500 років тому давньогрецький філософ Аристотель, розмірковуючи про причини руху тіл, дійшов розумного з точки зору здорового глузду, але хибного з погляду фізики висновку: якщо на тіло нічого не діє, то воно має перебувати в стані спокою, а для підтримування руху тіла потрібна постійна дія на нього інших тіл.

а)   б) 

Мал. а) Аристотель; б) Галілео Галілей

Такі міркування, на перший погляд, відповідають повсякденному досвіду. Але наприкінці ХVІ ст. видатний італійський учений Ґалілео Ґалілей, провівши досліди зі скочуванням кульок похилим жолобом та здійснивши уявний експеримент, узяв під сумнів міркування Аристотеля і встановив, що ідеї давньогрецького філософа не можуть правильно пояснити причини руху тіл.

Коли кулька скочується жолобом униз, вона набирає швидкість; коли закочується вгору, сповільнює свій рух. Ґалілей поставив запитання: «Як буде рухатися кулька горизонтальним гладеньким жолобом, коли руху нічого не заважатиме?» Відповідь була несподіваною: кулька рухатиметься прямолінійно з незмінною швидкістю.

Умова руху тіла з незмінною швидкістю відома в механіці як закон інерції: якщо на тіло не діють інші тіла, або дії інших тіл компенсуються, то воно або перебуває в стані спокою, або рухається прямолінійно і рівномірно.

Інерція - явище збереження швидкості руху тіла за відсутності дії на нього інших  тіл.

Наприклад, потяг рухається зі сталою швидкістю прямолінійною ділянкою колії.

Інертність - це властивість тіла, яка полягає у тому, що для зміни його швидкості під час взаємодії з будь-якими іншими тілами потрібний певний час.

   

• Демонстрація. Інертність тіла (штатив з муфтою та лапкою, важок, нитка, дерев’яний брусок, листок паперу, картон, монета, склянка з водою)

    

• Демонстрація. Інертність тіла (дерев’яний брусок, листок паперу, картон, монета, склянка з водою, молоток)

Інертні властивості тіла виявляються тоді, коли ми намагаємося змінити швидкість його руху.

• Демонстрація. Інертність тіла (ковадло, молоток, склянка, 2 штативи з муфтами та лапками, паперові кільця, тоненька дерев ‘яна рейка, металевий прут)

Маса як міра інертності тіла. Швидкість руху одних тіл змінити легко, інших — набагато складніше. Наприклад, для надання за допомогою весел швидкості легкій байдарці потрібно набагато менше часу, ніж для надання тієї самої швидкості човну з вантажем. У такому випадку кажуть, що човен з вантажем інертніший за байдарку.

Інертність тіл характеризується фізичною величиною — масою. Чим більшою є маса тіла, тим більше часу потрібно для зміни швидкості його руху на певне значення під впливом тієї самої дії.

Маса тіла - це фізична величина, що є мірою інертності тіла.

Основна одиниця вимірювання маси - кг (кілограм). Похідні одиниці вимірювання маси: 1т=1000кг; 1г=0,001кг; 1 мг=0,000001кг; 1ц=100кг.

Масу позначають латинською літерою m (ем).

Міжнародний еталон кілограма зберігається у Франції, в м. Севрі, що поблизу Парижа. Він виготовлений з платино-іридієвого сплаву і має форму циліндра діаметром і висотою 39 мм. За цим зразком з великою точністю виготовлено копії для всіх країн світу.

  

Способи вимірювання маси. Найпоширеніший спосіб вимірювання маси тіл, яким користуються в побуті, — це зважування за допомогою терезів. Зважування базується на гравітаційних властивостях тіл: чим більшою є маса тіла, тим сильніше воно притягується до Землі, тому сильніше тисне на шальки терезів.

Мал. Різні види терезів: 1 - десяткові; 2 - аптечні; 3 - настільні торгівельні;

4 - медичні; 5 - електронні.

Дізнаємося про іншій спосіб вимірювання маси. Поставимо на гладеньку горизонтальну поверхню два візки зі стисну тими пружинами. Розпрямляючись, пружини змусять візки рухатися. Спостерігаючи за візками, можна помітити:

— якщо візки є однаковими за масою, то вони наберуть однакові швидкості, а тому від’їдуть на однакову відстань від початкового положення;

— якщо один із візків має більшу масу, то він набуде меншої швидкості і, відповідно, пройде меншу відстань від початкового положення.

Дослідним шляхом було встановлено, що:   , де   - зміна швидкості першого візочка,   - зміна швидкості другого візочка.  

Цей спосіб вимірювання маси ґрунтується на інертних властивостях тіл — властивостях тіл по-різному змінювати швидкість свого руху внаслідок взаємодії.

На перший погляд, такий спосіб вимірювання мас є не дуже зручним, але він виявляється єдиним у разі неможливості зважити тіло на терезах. У такий спосіб визначено маси Сонця та планет Сонячної системи, маси подвійних зір в астрофізиці, маси елементарних частинок у фізиці мікросвіту тощо.

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 30.1. З рушниці здійснюється постріл у дерев’яний брусок. З якою швидкістю рухатиметься брусок, якщо куля, пробиваючи брусок, зменшить швидкість з 300 м/с до 100 м/с? Маса бруска дорівнює 500 г, маса кулі - 50 г.

4. Запитання до уроку.

Запитання 30.1. Що таке інерція? Хто відкрив явище інерції? Сформулюйте закон інерції.

Запитання 30.2. Що таке маса тіла? Як позначають масу, в яких одиницях вимірюють?

Запитання 30.3. Яким співвідношенням пов’язані маси двох тіл, що взаємодіють, з змінами швидкостей їх рухів?

Запитання 30.4. Пасажири автобуса відчули, що вони нахиляються ліворуч. Як рухався в цей момент автобус?

Запитання 30.5. Заєць, рятуючись від собаки, який женеться за ним, робить різкі стрибки вбік, коли собака вже от-от ухопить його зубами. Чому собаці важко зловити зайця, хоч і бігає собака швидше?

Запитання 30.6. Якщо у велосипеді прокололася шина заднього колеса й отвір маленький, велосипедисти інколи разом з повітрям накачують у шину воду. Вода не дає виходити повітрю з шини. Але якщо у такий спосіб накачати шину переднього колеса, то керувати велосипедом набагато важче. Чому?

Запитання 30.7. Чому на поворотах шофер, мотоцикліст, велосипедист зменшують швидкість руху свого транспорту?

Запитання 30.8. Назвіть способи вимірювання маси тіла. На якій властивості тіла ґрунтується кожен із названих способів?

Запитання 30.9. Яке тіло є еталоном маси в СІ?

Запитання 30.10. Щоб позбавити пилу у ковдрі, її або витрушують, або вибивають. У чому полягяє різниця?

Запитання 30.11. Наприкінці ХІХ - на початку ХХ ст. був популярним такий цирковий трюк. Атлет лягяв на підлогу, йому на груди клали важке ковадло і били по ньому молотками. Якби молотками били просто по грудях, то атлет отримав би тяжкі травми, а завдяки ковадлу удари молотками не завдавали ніякої шкоди. Чому?

5. Домашнє завдання

Підручник: параграфи 16-17.

Задача 30.2. По рейках назустріч один одному рухаються два залізничні вагони зі швидкостями відповідно 0,2 м/с і 0,5 м/с. Маса першого вагона дорівнює 80 т. Якою є маса другого вагона, якщо після зчеплення вагони зупиняються?

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

Високий рівень:

Задача 30.1.В. На залізничній станції вагон масою 60 т, який рухався на захід зі швидкістю 0,3 м/с, зчепився з двома такими самими вагонами, що стояли на рейках нерухомо. У який бік і з якою швидкістю почали рухатися вагони після зчеплення?

Задача 30.2.В. З платформи, яка рухається зі швидкістю 3 м/с, зістрибнув хлопчик. У який бік і з якою швидкістю відносно Землі стрибнув хлопчик, якщо його маса становить 50 кг, а маса платформи - 150 кг? Після стрибка платформа зупинилася?

7. Для допитливих.

Завдання та задачі підвищеної складності:

Завдання 30.1.П. Опишіть план визначення довжини мідного дроту в мотку, не розмотуючи його, користуючись тільки терезами.

Завдання 30.2.П. Опишіть план визначення довжии алюмінівого дроту в мотку, не розмотуючи його, користуючись терезами та штангенциркулем