Тема: Движение и взаимодействие тел

1. Инерция
2. Равнодействующая сила
3. Сила упругости. Закон Гука
4. Сила трения

5. Дидактические материалы

1. Тема урока: Инерция

Содержание программы: Факты, приводящие к выводу: для изменения скорости тела относительно Земли необходимо действие других тел. Движение по инерции.

Знания,умения,навыки: Учащиеся должны знать, какую опасность для человека представляет движение транспорта по инерции, как избежать травмирования при езде на велосипеде, должны уметь предвидеть опасность связанную с движением по инерции, в свой жизни.

Здоровьесберегающий компонент в содержании:

Движущиеся по дороге транспортные средства: троллейбусы, автомобили и трамваи - представляют для пешеходов особую опасность, и водители этих транспортных средств далеко не всегда имеют возможность избежать наезда на пешехода-нарушителя правил уличного движения. Это происходит главным образом из-за недисциплинированности пешеходов, внезапно появляющихся перед движущимся транспортом.

Еще большей опасности, чем пешеходы, на улицах и дорогах подвергаются велосипедисты, Велосипедист, как и пешеход, ничем не защищен при столкновении с подвижными и с неподвижными препятствиями. Велосипедисту почти невозможно удержаться в седле не только при любом столкновении с пешеходом, но и при наезде на такое незначительное препятствие, как камень или выбоина на дороге.

Падение обычно приводит к травме, и если оно происходит среди автомобилей, движущихся потоком и с большой скоростью, то для велосипедиста, как правило, заканчивается трагически.

Чтобы не стать жертвой или виновником несчастного случая, велосипедисты должны твердо знать и четко выполнять правила дорожного движения.

Половина всех травм школьников возникает на перемене. После напряженного урока хочется побегать, поиграть. Но нельзя нарушать правила поведения при контактах с окружающим миром. Сколько пострадало школьников из-за подставленной подножки, неожиданно перед лицом захлопнутой двери, толчка и многих других "невинных" шалостей. Трезвая оценка обстоятельств, умение заранее предвидеть опасность, избежать ее, уйти от непродуманного и

бесполезного риска - эти качества необходимы каждому человеку в повседневной жизни.

2. Тема урока: Равнодействующая сила

Содержание программы: Нахождение равнодействующей силы для случаев, когда к телу приложены две силы, например в одну сторону и в противоположные стороны. Анализ движения парашютиста

Знания, умения, навыки: Учащиеся должны знать о влиянии перегрузок и невесомости на организм человека, должны знать, что скорость возрастает, если тело движется в направлении равнодействующей силы, а при движении в противоположном направлении – убывает.

Здоровьесберегающий компонент в содержании:

В обычных условиях на человека действуют силы тяжести и сила реакции опоры. При отсутствии ускорения эти силы равны и противоположно направлены. Такое состояние естественно для человека.

При ускорении движения системы могут возникать особые состояния, называемые перегрузками и невесомостью.

Например, при движении с ускорением вверх  и с торможением вниз, равнодействующая сил тяжести и реакции опоры направлена вверх и не равна 0. Человек испытывает перегрузки. Перегрузки могут оказывать существенное влияние на организм человека, т.к. в этих состояниях происходит отток крови, изменяется взаимное давление внутренних органов друг на друга, возникает их деформация. Поэтому человек способен выдержать лишь ограниченные перегрузки.

Величину перегрузок характеризуют отношением ускорения движения а к ускорению свободного падения g:

При прыжке с парашютом возникают большие ускорения и, следовательно, перегрузки.

Основным фактором, определяющим перегрузки при раскрытии парашюта, является скорость падения парашютиста, причем перегрузка зависит от квадрата скорости падения.

Если раскрыть парашют на высоте 1000 м через 15 с после падения, то перегрузка будет около 6; раскрытие парашюта после такой же задержки на высоте 7000 м вызывает перегрузку, равную 12; на высоте 1100 м при тех же условиях перегрузка будет почти втрое большей,

чем на высоте 1000 м. Увеличение перегрузок на большой высоте объясняется тем, что вследствие уменьшения плотности воздуха равновесная скорость падения становится значительно больше.

При приземлении с парашютом также возникают перегрузки, которые тем меньше, чем больше путь торможения. Поэтому перегрузка будет меньше при приземлении на мягкую почву. При скорости снижения 5 м/с и погашении ее на пути около 0,5 м за счет сгибания коленей и туловища перегрузка равна примерно 3,5.

Рассмотрим, как влияют ускорения на организм человека. Нервные импульсы, сигнализирующие о пространственном перемещении тела, в том числе и головы, поступают в специальный орган - вестибулярный аппарат. Вестибулярный аппарат информирует головной мозг об изменении скорости движения, поэтому его называют органом акселерационного чувства. Размещается этот аппарат во внутреннем ухе.

Характеристики пороговых величин раздражений вестибулярного аппарата, доходящих до сознания человека, а также средние ускорения при разных движениях приведены в таблице.

Таблица

Каковы воздействия ускорений? Они зависят от ускорений, продолжительности перегрузки, от состояния организма, от направления ускорений относительно осей тела человека и других факторов.

Если на человека действует ускорение в направлении от головы к ногам, численно равное 2g, то ощущается давление всего тела на на сиденье, напряжение мышц, но нарушений самочувствия не наблюдается.

При а=(2-4) g требуются большие усилия для удержания головы в вертикальном положении, ощущается затруднительность дыхания, неприятные, а подчас болезненные ощущения от смещения внутренних органов. Уменьшается точность движений, увеличивается число ошибок при оценке показаний приборов самолета, из-за смещения подвижных участков кожи на лице меняется внешний облик человека.

При а= (4-5)g, помимо усилия вышеуказанных явлений, часто возникают зрительные нарушения ("серая плена"), при дальнейшем увеличении ускорений возникает утрата зрения ("черная пелена").

При воздействии ускорений а=(5-6)g свыше 5 с могут возникнуть нарушения сознания. Все эти воздействия носят временный характер.

3. Тема урока: Сила упругости. Закон Гука

Содержание программы: Деформации тел. Сила упругости. Сила реакции опоры. Закон Гука. Жестокость. Упругие и пластические деформации.

Знания, умения, навыки: Ученик должен знать какие виды деформации испытывает скелет человека, должен знать какие опасные ситуации могут возникнуть в связи с деформацией скелета и знать меры необходимые для укрепления костей и сохранения осанки.

Здоровьесберегающий компонент в содержании:

Человеческое тело испытывает достаточно большую механическую нагрузку от собственного веса и от мышечных усилий, возникающих во время трудовой деятельности. Интересно, что на  примере тела человека можно проследить все виды деформации.

Деформацию сжатия испытывают позвоночный столб, нижние конечности и покровы ступни; деформацию растяжения - верхние конечности, связки, сухожилия, мышцы; изгиба - позвоночник, кости таза, конечностей; кручения -шея при привороте головы, туловище в пояснице при повороте, кисти рук при вращении и так далее.

Все мы - плоды эволюции. Природа миллионы лет экспериментировала, чтобы сделать нас такими, какие мы сейчас. Форма костей и суставов обеспечивает человеку наиболее выгодные условия для движения.

Как же работают наши кости? Как и строительные элементы, они работают в основном на сжатие-растяжение и на изгиб. Эти два режима предъявляют далеко не одинаковые требования (спичку легко сломать, изогнув, но трудно разорвать, растягивая вдоль оси). Кроме того, как и в инженерных конструкциях, в скелете человека желательно сочетание прочности с легкостью. Каково внутреннее строение трубчатых костей? Оптимальной конструкцией является кость с частично отсутствующей сердцевиной. Развитие костной системы в процессе эволюции привело к уменьшению массы человека примерно на 25% при сохранении прочности скелета. Под действием силы, кости, как и инженерные конструкции, испытывают деформации изгиба. При этом посередине есть слой, длина которого не изменяется при деформации. Это нейтральный слой. Материал, находящийся в нем, не работает, поэтому его можно удалить без ущерба для прочности.

Достаточно ли прочны наши кости?

При деформации любого тела в его сечении возникают силы упругости, препятствующие разрушению образца. Деформированное тело находится в напряженном состоянии.

Наибольшее механическое напряжение, которое выдерживает образец без разрушения, называется пределом прочности.

 Кости нашего скелета по прочности превосходят и гранит и бетон.

В организме человека насчитывается более двухсот костей, различных по строению. В зависимости от функции, которую они выполняют, кости обладают различным запасом прочности. Благодаря трубчатому строению, кости способны выдерживать колоссальные нагрузки. Так, бедренная кость (основа нижней конечности), поставленная вертикально, выдерживает нагрузку 15 кн, а большеберцовая – 1,6-1.8 тонн.

Такие нагрузки в 25-30 раз превышают вес тела (рис. 1).

Прочность кости на растяжение больше, чем у древесины дуба и сосны (вдоль волокон), в 9 раз превосходит прочность свинца и почти равна прочности чугуна!

Не менее удивительны свойства мышц. В теле человека насчитывается около 600 мышц, а вместе они составляют до 40% массы тела. Мышечная ткань обладает свойствами сокращаться и растягиваться. Ей присуща также эластичность, способность восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызывающих ее деформацию. Эластичность мышц  выше, чем у некоторых сортов резины.

Сила, развиваемая мышцей, является геометрической суммой сил отдельных волокон: F=F1 +F2 +F3+…

Поэтому, чем толще мышца, тем она сильнее.

В организме человека одной из самых сильных мышц является икроножная. Она может поднять груз массой 130 кг. В среднем же мышцы человека на каждый квадратный сантиметр сечения развивает 160Н.

У мышцы сравнительно небольшая тяга производит относительно большое удлинение, после чего мышца полностью возвращается к своим первоначальным размерам.    Эластичность мышцы, находящейся в покое и активном состоянии, различна. Здесь имеют значение и упруго-вязкие свойства мышц. Отсюда следует очень важный вывод: прежде чем начать физические упражнения, требующие усилий и связанные с резкими движениями, необходимо сделать разминку. В противном случае возможны серьезные травмы мышц, вплоть до их разрыва.

С возрастом мышцы изменяются, они растут, увеличиваясь в объеме. От длины мышцы зависит амплитуда ее сокращения, а от толщины пучков – сила ее сокращения. В старческом возрасте толщина мышечных пучков уменьшается, сила ее падает. Однако если человек активен, много ходит, занимается физическим трудом, атрофия мышц замедляется.

Академик А.И. Берг отметил, что в середине XIX века из всей энергии, производимой и потребляемой на Земле, 94% приходилось на мускульную силу человека и домашних животных и лишь 6% энергии вырабатывали водяные колеса, ветряные мельницы и небольшое количество паровых машин. В наше время лишь 1% энергии производится мускульной силой. Значит, сейчас миллионы людей испытывают "мускульный голод". Эта проблема, связанная с "мышечным голодом", становится значительной медицинской задачей, так как она определяет состояние здоровья человека. Вялость мышц ослабляет организм человека, приводит к ряду заболеваний, сокращает срок его жизни. Основные направления в решении этой проблемы – нагрузки мышц с помощью занятий физической культурой и спортом.

4. Тема урока: Сила трения. Трение в природе и технике

Содержание программы:   Сила трения. Виды трения (трение скольжения, трение покоя, трение качения). Причина возникновения силы трения.

Трение в природе и технике. Способы уменьшения трения.

Знания, умения, навыки: Учащиеся должны иметь представление о роли силы трения и ее проявлениях при взаимодействии с окружающей средой и в организме человека.

Здоровьесберегающий компонент  в содержании:

Посмотрим на подошву обуви. Она вся пересечена рядом довольно глубоких бороздок. Каково назначение этих бороздок? Эти неровности на подошве полезны тогда, когда на улицах скользко. Многочисленные мелкие выступы на подошве задевают за неровности почвы и тем гарантируют надежное сцепление между подошвой и поверхностью земли, а без такого сцепления нельзя ходить. Во время оттепели зимой наблюдается неприятное явление – скользкость тающего льда, которая происходит оттого, что между подошвой и льдом образуется слой талой воды, уменьшающей трение.

Материал, из которого сделана подошва обуви, сильно влияет на величину трения между ногой и землей. Так, резиновые подошвы скользят гораздо меньше, чем кожаные, к которым лед и снег очень плотно прилипают; в конце концов кожаная подошва одевается снизу толстой ледяной коркой, так что мы ходим уже на ледяной подошве и по ледяной дороге. Но коэффициент трения льда об лед очень мал, поэтому ходить приходится осторожно, избегая резких движений и делая маленькие шажки.

При всех видах занятий спортом важно обращать внимание на обувь. Только специальная спортивная обувь - кеды, спортивные тапочки, кроссовки исключают скольжение.

Известно, что жидкость, применяемая для уменьшения трения (масло, деготь и т.д.) всегда обладают значительной вязкостью. Также и в организме человека жидкости, служащие для уменьшения трения, в то же время очень вязкие.

Кровь, например, более вязкая, чем вода.

При движении по сосудистой системе, она испытывает сопротивление, обусловленное внутренним трением. Чем сосуды тоньше, тем больше трение и, тем больше падает давление крови.

Малое трение в сосудах объясняется их гладкой поверхностью, наличием синовиальной жидкости, играющей   роль своеобразной смазки. Такую же роль при проглатывании пищи играет слюна.

Трение мышц или сухожилий о кость уменьшается благодаря выделению специальной жидкости сумками, в которых

 они расположены.

5. Дидактические материалы

1. Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспор- том?
2. Почему автомобиль с неисправными тормозами запрещается буксировать с помощью гибкого троса?
3. Почему при поворотах машинист, шофер, велосипедист замедляет ход машины?
4. Для чего перед взлетом, а также посадкой самолета, пассажиры обязаны пристегнуть ремни безопасности?
5. Зачем при торможении автомобиля водитель включает задний красный свет?
6. Почему трактор, ведя на буксире автомашину, не должен резко изменять скорость движения?
7. Почему нельзя резко тормозить движущийся транспорт?
8. Почему в конце прыжка спортсмены опускаются на согнутые ноги?

Ответ: Сгибая ноги, спортсмен искусственно увеличивает путь торможения и, сильно уменьшает силу удара о землю.

9. Как падает человек, когда споткнется и когда поскользнется?
10. Скоро прозвенит звонок на следующий урок. Петя бежал в класс. Слава, идя ему навстречу подставил подножку, Петя упал. На урок он не пришел. У него оказался сильный ушиб колена, ушиб локтя, многочисленные ссадины колена.

Вопрос: Кто виноват в случившемся?                 Объясните падение Пети, применив закон инерции.

11. Приведите примеры, когда инерция приносит пользу и когда вред?
12. Почему при ручной стирке белья спина устает больше, чем руки?
13. Как изменяются с возрастом свойства костей человека в связи с    изменением их химического состава?
14. Как сохранить работоспособность мышц?
15. Каков предел прочности человеческой кости на сжатие?

Ответ: Бедренная кость, например, поставленная вертикально, может выдержать давление груза в полторы тонны.

16. Каковы причины возникновения и профилактика искривления позвоночника и плоскостопия?
17. Для чего на уроках физкультуры при выполнении некоторых упражнений на снарядах ладони натирают магнезией, а подошву канифолью?
18. Почему человек может поскользнуться, наступив на твердую сухую горошину?

Ответ: Трение способствует перемещению человека. Сухая горошина, является как бы подшипником, уменьшает трение между ногами человека и опорой.

19. Осенью около трамвайных путей, проходящих вблизи садов и парков, иногда вывешивают плакат: "Осторожно листопад". Каков смысл этого предупреждения?

Ответ: Упавшие на рельсы листья уменьшают трение, поэтому при торможении вагон может пройти большой путь.

20. Почему человек, идя по льду, старается не сгибать ноги?

Ответ: Если человек идет, не сгибая ног, то вес тела передается параллельно поверхности стопы. При согнутых ногах появляется тангенциальная составляющая силы тяжести, приложенная к ногам. Т.к. трение на льду не велико, то эта составляющая веса вызывает скольжение. Поэтому на согнутых ногах человек будет больше скользить и может быстрее упасть.

21. Зачем в гололедицу тротуары посыпают песком?
22. Зачем зимой задние колеса некоторых грузовых автомобилей перевязывают цепями?
23. Зачем на шинах автомашин, колесных тракторов делают глубокий рельефный рисунок (протектор)?
24. Почему после дождя, грунтовая дорога делается скользкой?
25. Почему после дождя опасно съезжать на автомобиле по грунтовой дороге с уклоном вниз

26. Какое физическое явление вы наблюдаете на изображенных рисунках?

27. С какой из этих лодок легче и безопаснее прыгнуть на берег и почему? Масса мальчиков одинакова, они отталкиваются от лодок с равным усилием.

Кроссворд

По горизонтали

1. Заболевание, вызванное искривлением позвоночника, нарушением осанки
2. Уменьшение толщины и силы мышц, приводящее к их слабости
3. Состояние, возникшее при движении человека с ускорением вверх или с торможением вниз
4. Способность мышц восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия силы, вызвавшей ее деформацию
5. Физическое явление, препятствующее быстрому торможению движущегося транспорта
6. Физическое явление, которое помогает при ходьбе
7. Вид деформации, которую испытывает позвоночный столб человека при подъеме тяжестей
8. Материал, наиболее предпочтительный для подошв обуви, увеличивающий трение

По вертикали

Вид деформации, которую испытывают шея, туловище при повороте, кисти рук при вращении

Тест

1.        В какую сторону может упасть стоящий в автобусе человек при резком торможении у светофора, если он не держится за поручень?

А.  Назад по ходу движения

Б.   Вперед по ходу движения

В.   Вправо

Г.   Влево

2.        Какое явление становится причиной падения бегущего человека, если он споткнулся?

А.   Элекризация

Б.   Трение

В.   Инерция

Г.   Намагниченность

1. Какого вида деформацию испытывает позвоночник человека при переноске тяжестей?

А.   Сжатие

Б.   Изгиб

В.   Кручение

Г.   Растяжение

2. Какого вида деформацию испытывает туловище при повороте в пояснице?

А.  Сжатие

Б.   Изгиб

В.   Кручение

Г.   Растяжение

3. К чему приводит длительное воздействие на позвоночник при неправильном положении ученика за столом?

А.   К потере слуха

Б.   Нарушению осанки

В.   К невнимательности

Г.     К невыученным урокам

4. От чего зависит сила мышц?

А.   От длины

Б.   От умственных способностей

В.   От толщины

Г.   От воспитания

5. Что необходимо сделать, прежде чем начать физические упражнения, для предотвращения травмы мышц?

А.   Разминку

Б    Уроки

В.   Посмотреть телевизор

Г.   Поесть

1. Какая сила помогает человеку ходить, обеспечивая сцепление между  подошвой обуви и поверхностью земли?

А.   Сила упругости

Б.    Сила трения

В.    Подъемная сила

Г.    Электрическая сила

1. Какой материал необходимо использовать для подошв обуви, чтобы уменьшить скольжение при ходьбе?

А.   Пластмассу

Б.   Дерево

Г.   Резину

2. Каково назначение бороздок на подошвах обуви и на шинах автомобиля?

А.   Для красоты

Б.   Для увеличения трения

В.   Для уменьшения трения

Г.   Для дешевизны