Изучение понятия «силы» в физике. Рассмотреть виды сил.
Задачи урока
Познакомить с понятием “сила”, признаками действия силы и способами измерения силы. Сформировать понятие силы как количественной характеристики действия одного тела на другое.
Способствовать развитию логического мышления. Продолжить работу над развитием интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализ, умение делать выводы.
Формировать интерес учащихся к изучению физики.
Основные термины
Сила – физическая величина, характеризующая действие тел друг на друга, то есть являющаяся мерой этого действия.
Сила упругости - сила, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров.
Сила тяжести – сила, с которой тело, находящееся вблизи какой-либо планеты, притягивается к ней
Сила трения- сила, препятствующая проскальзыванию одного тела по поверхности другого.
Сила Архимеда (или выталкивающей силой) называют силу, с которой жидкость или газ действуют на погруженное в них тело – выталкивают его.
Взгляните на рисунки 1 и 2. Когда мальчик несет книги, он с силой поддерживает их. Гамак, растянувшийся под весом медведя, с силой тянет за ствол дерева, изгибая его. В этих примерах «с силой» есть общее – действие одного тела на другое. Руки действуют на книги, а гамак – на ствол. Поэтому можно сказать, что сила– термин, служащий для краткого обозначения действия одного тела на другое.
Действие одного тела на другое может проявляться больше или меньше. Например, сила давления медведя на гамак больше, чем бабочки, так как правый гамак растянут сильнее. Следовательно, термин «сила» в физике имеет и второе значение: сила – физическая величина, количественно характеризующая действие одного тела на другое.
Друг на друга действуют не только соприкасающиеся тела. Например, Земля притягивает летящих птиц, не прикасаясь к ним. Тогда возникает вопрос: как узнать, что на тело действует сила? Для этого служат признаки действия силы: изменение скорости или направления движения, изменение формы или размеров тела. Они не всегда заметны невооружённым глазом, но если на тело действует сила, хотя бы один признак обязательно присутствует. Давайте рассмотрим признаки действия силы на рисунке 4.
Например, перестав взмахивать крыльями, птица, продолжая двигаться вперёд, одновременно будет падать вниз. То есть тело птицы изменит направление движения. По мере падения птицы скорость движения её тела также не будет оставаться постоянной: она будет увеличиваться. Рассмотрите шуточный рисунок с бабочкой и медведем. Вы легко увидите и оставшиеся два признака действия силы: изменение формы и размеров натянутого гамака.
Сила– физическая величина, значит, ее можно измерить. Обозначается сила буквой F. Единица измерения силы – Ньютон, обозначается [H]
В физике единицы величин выбирают не случайным образом, а так, чтобы они были согласованы с уже выбранными ранее единицами. Как же выбрали единицу силы – 1 ньютон? Оказывается, что если на покоящееся тело начнет действовать сила, то это тело будет двигаться ускоренно, а точнее, равномерно ускоренно. Это значит, что за равные промежутки времени скорость тела будет возрастать на равные величины. Зная эту особенность движения тел, силой в 1 ньютон назвали такую силу, которая, будучи приложенной к покоящемуся телу массой 1 кг, будет ежесекундно увеличивать его скорость на 1 м/с. Сила, как и скорость, является векторной величиной. Она характеризуется не только числовым значением, но и направлением. На чертежах силу изображают в виде прямой стрелки, называемой вектором этой силы. Длина стрелки символизирует числовое значение силы, а направление стрелки указывает направление действия силы. Начало отрезка – точка А есть точка приложения силы. Длина отрезка условно обозначает в определенном масштабе модуль силы. Итак, можно сказать, что результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления и точки приложения.
Виды сил
В окружающем нас мире бесчисленное множество тел, которые взаимодействуют друг с другом. Но, несмотря на это многообразие сил, несколько их видов принято выделять особо. Силой упругости называют силу, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров. Это происходит, если тело сжимают, растягивают, изгибают или скручивают. Например, сила упругости возникла в пружине в результате её сжатия и действует на кирпич (см. на рисунке 6).
Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение формы или размеров тела. В нашем примере упавший кирпич сжал пружину, то есть подействовал на неё с силой, направленной вниз. В результате в пружине возникла сила упругости, направленная в противоположную сторону, то есть вверх. Мы можем это утверждать, наблюдая отскок кирпича. Силой тяготения называют силу, с которой все тела в мире притягиваются друг к другу. Разновидностью силы тяготения является сила тяжести – сила, с которой тело, находящееся вблизи какой-либо планеты, притягивается к ней. Например, на ракету, стоящую на Марсе, тоже действует сила тяжести. Сила тяжести всегда направлена к центру планеты. На рисунке 7 показано, что Земля притягивает мальчика и мяч с силами, направленными вниз, то есть к центру планеты. Как видите, направление «вниз» различно для различных мест на планете. Это будет справедливо и для других планет и космических тел.
Давайте посмотрим мультфильм о Лене и Сереже. Почему все предметы падают на землю? Правда ли, что Исаак Ньютон не любил яблоки? Какова сила тяжести на Луне? Лена и Сережа спрашивают об этом у старого мудрого Компьютера.
Видео №1 Сила тяжести
Силой трения называют силу, препятствующую проскальзыванию одного тела по поверхности другого. Рассмотрим рисунок 8. Резкое торможение автомобиля всегда сопровождается «визгом тормозов». Этот звук возникает из-за проскальзывания шин по асфальту. При этом шины сильно стираются, так как между колёсами и дорогой действует сила трения, препятствующая проскальзыванию.
Она направлена в сторону, противоположную направлению скольжения. Сила трения всегда направлена противоположно направлению (возможного) проскальзывания рассматриваемого тела по поверхности другого. Например, при резком торможении автомобиля его колеса проскальзывают вперед, значит, действующая на них сила трения о дорогу направлена в противоположную сторону, то есть назад. Рассмотрим силу трения на видео №2 Сила трения.
Сила трения возникает не только при скольжении одного тела по поверхности другого. Существует также сила трения покоя. Например, отталкиваясь ботинком от дороги, мы не наблюдаем его проскальзывания. При этом возникает сила трения покоя, благодаря которой мы движемся вперёд. В отсутствие этой силы мы бы не смогли сделать и шага, как, например, на льду. Силой Архимеда (или выталкивающей силой) называют силу, с которой жидкость или газ действуют на погруженное в них тело – выталкивают его. На рисунке 9 показано, что вода действует на пузырьки выдыхаемого рыбой воздуха – выталкивает их на поверхность. Вода также действует на рыбу и камни – она уменьшает их вес (силу, с которой камни давят на дно). Файл:Fizr7 11 9.gif Рис. 9. На тела, погруженные в жидкость или газ, действует сила, обычно направленная вверх.
Архимедова сила обычно направлена вверх, противоположно силе тяжести.
Записать ответы в тетрадь по теме урока. 1. Что объединяет примеры с мальчиком и гамаком? 2. Термин «сила» используют для ... 3. Действие одного тела на другое ... 4. Медведь действует на гамак с большей силой, чем бабочка, ... 5. Наряду с кратким обозначением действия одного тела на другое, термин сила – это ... 6. Пример с птицами мы привели, чтобы проиллюстрировать, что ... 7. Перечислите четыре признака действия неуравновешенной силы: 8. При действии на тело неуравновешенной силы, из четырёх признаков ... 9. Мы считаем, что тело птицы изменило направление движения, так как ... 10. Скорость тела птицы по мере падения не ... 11. На рисунке с бабочкой и медведем показано ... 12. Вокруг нас многие тела ... 13. Сила упругости – это сила, возникающая ... 14. Сила упругости возникает, когда ... 15. Сила упругости и сила, вызвавшая её появление, всегда направлены ... 16. Почему мы считаем, что сила упругости пружины направлена вверх? 17. Сила взаимного притяжения всех тел называется ... 18. Сила притяжения тела к планете имеет название ... 19. Вектор силы тяжести в любом случае направлен ... 20. Направление «вниз» для различных мест на планете ... 21. Уточняющее дополнение «вниз, то есть к центру притягивающего тела», ... 22. Сила трения – это сила, мешающая ... 23. При резком торможении автомобиля мы слышим звук ... 24. Тормозящий автомобиль останавливается именно потому что ... 25. Направление возникающей силы трения всегда противоположно ... 26. Колёса резко тормозящего автомобиля проскальзывают по дороге вперёд, следовательно ... 27. Сила Архимеда (выталкивающая сила) возникает потому, что ... 28. Почему мы считаем, что сила Архимеда действует на камни? 29. Как правило, архимедова сила направлена ...
Интересно знать что ...
... благодаря силе тяжести облик Земли непрерывно изменяется. Сходят с гор лавины, обрушиваются камнепады, выпадают дожди и текут реки. ... растения «чувствуют» действие силы тяжести, из-за чего главный корень всегда растет вниз, к центру Земли, а стебель – вверх. Это явление называется «геотропизм». ... из-за притяжения к Земле все тела обязательно либо давят на свою опору, либо растягивают свой подвес. При этом возникает сила упругости. Следовательно, сила упругости существует внутри всех тел вокруг нас. ... вес тела, в отличие от массы, легко изменить. Например, для тренировки космонавтов используют специальные центрифуги и самолёты. В центрифуге вес человека увеличивается в несколько раз. Во время же свободного полёта самолёта, напротив, возникает невесомость. ... вес всплывающего тела направлен вверх. Если такое тело попытаться остановить (например, подставить сверху ладонь), то она будет служить для тела опорой. А сила, с которой тело действует на свою опору, как мы знаем, называется весом тела. ... без трения нельзя представить ни технику, ни природу. Благодаря трению действуют все тормоза: и автомобильные, и железнодорожные. Благодаря трению можно полировать стёкла и мебель. Благодаря трению ящерицы ползают почти по отвесным склонам, а горные козлы легко скачут по скалам.
Список литературы:
• 1. Урок на тему: «Сила в физике» Давидова Л.И., учитель физики и астрономии, СОШ №8, г. Астрахань • 2. Урок на тему: «Сила» Ковалев К.О., учитель физики, Новосибирск, СОШ, №309. • 3. Самченко О.О., Физика. Учебник для общеобразовательных учебных заведений 7 класс. – М., ОАО «Московские учебники», 2008
Отредактировано и оправлено Борисенко И.Н.
Над уроком работали: Давидова Л.И.
Ковалев К.О. Борисенко И.Н.
Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.
