Конспект урока для 10 класса "Вес тела в разных условиях движения. Невесомость. Перегрузка"

МБОУ «СОШ №4 г.Вельск»

Архангельская область

Романова Елена Вениаминовна

учитель физики



Урок в 10 классе [Слайд 1]

Тема: Вес тела в разных условиях движения. Невесомость. Перегрузка.

Цель:  

Образовательная.

Сформировать у учащихся понятие веса в различных условиях движения,

проверить знания и умения учащихся в процессе решения задач.

          Воспитательная. 

Видеть практическую ценность получаемых знаний, продолжить формирование коммуникативных умений.

Задачи урока:

Образовательные:

формирование понятия вес тела.

Развивающие:

формирование компетентности «решение проблем» (оценка результата, рефлексия)

формирование информационной компетентности (извлечение информации, обработка информации)

формирование коммуникативной компетентности (письменная коммуникация, диалог).

Воспитательные: 

воспитание качеств личности: целеустремлённости, трудолюбия.
 

Тип урока: 

урок повторения и формирования новых знаний, закрепление их через решение расчетных и качественных задач, тестирование.

Методы: частично-поисковый, контроль, самооценка.

План урока: 



Д.З. §17. Отв.вопросы устно, упр.13(п.), досчитать задачу в тетради

1.1Повторение материала (7-10 мин.) Устный фронтальный опрос.

             1.2. Презентация с беседой. Опыты.

              2.  Просмотр видеоролика «Запуск ракеты с космодрома «Плесецк»».(1,5 мин)



3. Самостоятельная работа. Самооценка. (8-10 мин.)

4.  Решение задачи на нахождение веса тела при криволинейном движении тела под действием нескольких сил, выпуклый и вогнутый мост. (4мин.)

5. Закрепление знаний. Самостоятельное решение задач. Верхняя и нижняя мертвая петля.

(4 мин.) 

6.Сообщение П.Н. Нестеров.(4 мин)

7.Прсмотр видеороликов «Петля Нестерова».(3 мин.)

8. Решение задачи с использованием понятия веса для тела на полюсе и экваторе.(5 мин.)

9.  Подведение итогов урока.(2 мин.) 



Оборудование и материалы:  экран, компьютер, проектор, презентация, модель вращения Земли, прибор для демонстрации невесомости Любимова, демонстрационный динамометр с грузом и столиком, обруч с грузом на резиновой ленте.

1.Итак, ребята давайте вспомним (фронтальный опрос):

[Слайд 2]

1.Учитель:  1. Что такое вес тела?

Ученики: 1. Вес тела - сила, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на горизонтальную опору или вертикальный  подвес.

[Слайд 3]

Учитель:  2. В чем различие между весом тела и силой тяжести, действующей на тело?

Ученики: 2 Сила тяжести - это гравитационная сила, приложенная к телу. 

        Вес тела - сила упругости, приложенная к опоре или подвесу.



Учитель:  3. Тело покоится на опоре. Какие силы действуют на тело и на опору?

      3. На тело действует сила тяжести; на опору - вес тела.

Учитель:  4. Если тело покоится на опоре или подвесе или движется с ними прямолинейно и равномерно, то чему равен вес тела?

Ученики:  4. Вес тела равен силе тяжести.

Учитель:    5.Давайте проверим. На столе у вас приготовлено лабораторное оборудование: динамометр и груз. Закрепите груз на динамометре и убедитесь, что в покое и при равномерном прямолинейном движении  Р= mg.

Ученики:   5. Проводят эксперимент.

Учитель:    6.А теперь резко поднимите динамометр вверх. Что вы наблюдали?

Ученики:   6. Увеличение веса.

Учитель:    7. А теперь резко опустите вниз. Что вы наблюдали?

Ученики:   7. Уменьшение  веса.

Учитель:    8. А если выпустить динамометр с грузом из рук, то он свободно падает и находится в состоянии невесомости, т.е. у него отсутствует вес. Почему?

Ученик:      9. Всякое тело, на которое действует только сила тяжести или вообще сила всемирного тяготения, находится в состоянии невесомости.

Учитель:  10. В чем состоит причина невесомости?

Ученик:    10. Состояние невесомости состоит в том, что сила всемирного тяготения (следовательно и сила тяжести) сообщают всем телам одинаковое ускорение g.

Учитель:  11. Исчезает ли сила притяжения тела к Земле при переходе тела в состояние невесомости?

Ученик:    11. Нет. Сила тяжести (притяжения) остается и именно она является причиной свободного падения.

Учитель:  12. А если тело брошено вверх?

Ученик:   12. Тело также будет находиться в состоянии невесомости.

[Слайд 4,5], опыты.



2. Молодцы!  У нас в области есть 1-й Государственный испытательный космодром «Плесецк», с которого осуществляется запуск ракет «Ангара», «Рокот», «Союз», «Тополь».  При старте любой ракеты наблюдается явление перегрузки. [Слайд 6]



3. Проверим ваши знания в процессе решения самостоятельной работы:

«Вес тела в разных условиях движения» (2 варианта). [Слайд 7]

4. Решение задач на нахождение веса тела при криволинейном движении тела  под действием нескольких сил, выпуклый и вогнутый мост.(4 мин.)



Направим координатную ось Y вниз и найдем проекции сил.

Из второго закона Ньютона следует:

mg – N = mv2 /R

Вес Р по третьему закону Ньютона по модулю равен N.

mg – P = mv2 / R

P = mg – mv2/ R    P = m ( g – v2 /R )-уменьшение веса



 

Направим координатную ось Y вверх и найдем проекции сил:

P = N
(по модулю вес тела равен силе упругости опоры)

N – mg = ma

 N =  ma + mg = m ( a + g )

Р = m ( v2/R + g )-увеличение веса [Слайд 8]

5. Рассмотрим еще несколько случаев, когда наблюдается изменение веса при движении по окружности: [Слайд 9]

Движение по выпуклому и вогнутому мосту

Летчик в «мертвой петле»

Центрифуга стиральной машины



5.1. Решение задач на движение тела по окружности (верхняя и нижняя «мертвая» петля). Два ученика  решают задачи на  закрытой доске, а весь класс в тетрадях на месте. Самооценка, проверка по доске. 

6.   Сообщение учащихся. [Слайд 10]

   На заре авиации большинство авиаторов летало «блинчиком», «тарелочкой», ровненько. Строго-настрого запрещалось при поворотах накренять самолет. «Бойтесь кренов!» — учили молодых пилотов инструкторы тогдашних авиационных школ. У военного летчика Петра Николаевича Нестерова такие советы вызывали возмущение и протест. «Посмотрите на птиц, — говорил он своим товарищам-летчикам, — разве они так летают? Делая поворот, птица непременно накренится, повернется боком к земле: одно крыло — вверх, другое — вниз».

     Сам он летал иначе. При виражах смело наклонял машину. Авиаторы, видевшие его полеты, только ахали от изумления, а командир отряда нет-нет да и предупредит строго: «Поосторожней надо бы, поручик, а то и до беды недалеко». «Как они не понимают? — удивлялся Нестеров. — Ведь если правильно управлять машиной, воздух будет удерживать ее в любом положении». Петр Николаевич вспоминал: «Я много спорил об этом с опытными летчиками, но все мои доказательства оставались без внимания. А порой приходилось выслушивать даже насмешки».

ЦИРКОВОЙ НОМЕР

В цирке он видел номер, называвшийся «мертвой петлей». Артист  стремительно съезжал на велосипеде по наклонной дорожке. Затем она круто шла вверх, сворачивалась в огромную спираль. Артист мчался по спирали. В какой-то момент он оказывался вниз головой, но не падал. При быстром движении возникала сила, которая удерживала его от падения. Нестеров был уверен, что на самолете, в воздухе, тоже можно выполнить такую же «мертвую петлю». Об этом ему говорил весь его опыт летчика, подтверждали и расчеты.

    «Но для чего нам нужен этот цирковой трюк?» — спрашивали летчики. Кое-кто из них начал поговаривать, что Нестеров просто хочет прославиться, выделиться. В рукописном журнале авиаторов даже появилась стихотворная загадка под названием «Кто он?». В ней предлагалось разгадать имя того «полупризнанного героя», который бредит «мертвой петлей». Петр Николаевич ответил тоже стихами, обращением к авиаторам:

Не мир я жажду удивить,
Не для забавы иль задора,
А вас хочу лишь убедить,
Что в воздухе везде опора.

«МЕРТВАЯ ПЕТЛЯ»

Нестеров считал, что военный летчик должен владеть самолетом так, как гимнаст владеет своим телом. «Воздушные бои будут схожи с нападениями ястребов на ворон. А кто из нас захочет быть вороной?» — спрашивал он авиаторов. Он служил под Киевом, летая на «Ньюпоре», распространенном тогда военном самолете. Здесь он и осуществил 9 сентября 1913 года давно задуманный план. Позже Петр Николаевич писал: «О своем опыте я никого не предупреждал, хотя все знали, что я вообще собираюсь его сделать».

     Теплый день клонился к вечеру, когда Нестеров сел в свой «Ньюпор», привязался к сиденью, опробовал мотор и пошел на взлет. На высоте километра закрыл бензин и направил машину в пике.

Все, кто находился в ту минуту на аэродроме, с волнением смотрели в небо. А Нестеров, набрав скорость, включил мотор и повел самолет вверх, положил его «на спину». Потом — опять вниз. И, наконец, снова — в горизонтальный полет. Самолет описал в воздухе круг, петлю. Все это заняло не более десяти секунд. Нестеров выровнял машину и красивой змейкой спланировал на аэродром, к ангарам.



 7. Просмотр двух видеороликов (Петля Нестерова). [Слайд 11,12]



8. Решение задачи с использованием понятия веса для тела на полюсе и экваторе. [Слайд 13]

(учитель объясняет у доски, решая вместе с классом)

Проблемный вопрос для учащихся: «Почему  тело, находящееся на полюсе Земли, имеет больший вес, если бы оно находилось в состоянии покоя на экваторе.»

Ответ учеников: на экваторе тело имеет линейную скорость, поэтому обладает центростремительным ускорением.

(ЕГЭ) [Слайд 14]  Вес тела на полюсе планеты, имеющей форму шара, на 16 процентов превышает вес на экваторе. Если плотность планеты , то период обращения планеты равен

 

1) 

2) 

3) 

4) 





Дано:                         СИ:        Решение:

P1=1,16P2

 

_______________   

Т - ? 

Вес P тела — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Определим, чему равен вес некоторого тела на полюсе и на экваторе. Для определенности рассмотрим тело, лежащее на горизонтальной опоре (это предположение не ограничивает общность получаемых далее результатов).

 

По третьему закону Ньютона сила действия равна силе противодействия, а потому, вес тела равен по величине силе реакции опоры N, действующей на тело. Следовательно, достаточно сравнить силы реакции опоры в двух случаях.

 

Обозначим массу тела через m. Пусть радиус планеты через R, тогда масса планеты равна . Поскольку планета однородная и имеет форму сферы, согласно закону всемирного тяготения сила притяжения тела к планете в обеих точках одинакова и равна

 

.

Рассмотрим случай, когда тело находится на полюсе. Второй закон Ньютона для него в проекции на радиальную ось приобретает вид:

 

.

Когда же тело находится на экваторе, оно вращается вместе с планетой вокруг оси вращения, а значит, оно движется с центростремительным ускорением  где   —   угловая скорость вращения планеты. Следовательно, для тела на экваторе второй закон Ньютона в проекции на радиальную ось приобретает вид:

 



Согласно условию, , а значит,

 



Согласно условию, , а значит,

 







Отсюда для периода обращения планеты имеем:

 



 

Правильный ответ: 1.



10. Подведение итогов. Рефлексия. [Слайд15]
Оцените сегодняшний урок: 0- нет, 1 – да. 


Ф.И. ученика



Вам было интересно на уроке?



Вы узнали что-нибудь новое на уроке?



Был ли доступен изучавшийся материал?



Вы его поняли?



Готовы ли вы использовать материал на следующих уроках? 



Количество баллов



[Слайд 16].


Приложение.

1.Перегрузки .

Термин жэ используется в космонавтике и авиации для обозначения перегрузок — увеличения веса тела, вызванные его ускоренным движением.

 Допустимое значение перегрузок для гражданских самолетов составляет 4,33 жэ.

 Обычный человек может выдерживать перегрузки до 5 g.

 Тренированные пилоты в антиперегрузочных костюмах могут переносить перегрузки до 9 g. Сопротивляемость к отрицательным, направленным вверх перегрузкам, значительно ниже.

 Обычно при 2-3 g в глазах «краснеет» и человек теряет сознание из-за прилива крови к голове. Примерные значения перегрузок, встречающихся в жизни: 

Человек, стоящий неподвижно 1 g 

Пассажир в самолете при взлете 1,5 g

 Парашютист при приземлении со скоростью 6 м/с 1,8 g

 Парашютист при раскрытии парашюта (при изменении скорости от 60 до 5 м/с) 5,0 g 

Космонавты при спуске в космическом корабле «Союз» до 3,0—4,0 g 

Летчик при выполнении фигур высшего пилотажа до 5 g 

Летчик при выведении самолета из пикирования 8,0—9 g

Перегрузка (длительная), соответствующая пределу физиологических возможностей человека 8,0—10,0 g



2.Презентация.



Список литературы.

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика.Учебник 10 класс 3-е изд., стер. - М.: 2012. - 303 с

2. В.Ф.Шаталов, В.М. Шейман, А.М.Хаит .Опроные конспекты  по кинематике и динамике. М. «Просвещение» 1989г.-  143 с. 

3. kostyor.ru›1-07/heros.php . Петля Нестерова. Герои неземных стихий. 

4. Космодром Плесецк (г. Мирный) Запуск ракеты. - YouTube.

5.Петля Нестерова. - YouTube.