Разработка урока в музее
методическая разработка по физике (10 класс) на тему

Урок физики в музее космонавтики

Тема урока: « Вес тела. Перегрузка. Невесомость»

Учитель физики ГБОУ Гимназии №1257

Чалимова Розалия Абзалдиновна

2015-2016

Урок в музее космонавтики

Класс: учащиеся 10А класса

Дата проведения: 8.12.2015

Тема урока: «Вес тела. Перегрузка. Невесомость»

Учитель: Чалимова Розалия Абзалдиновна, учитель физики

Консультант: Дмитрий Стальной, зав. отделом музейной педагогики

                          Музея Космонавтики

Цель урока: создать условия для понимания учащимися  физической величины веса тела, состояния перегрузки и  невесомости

Развивать предметные компетенции:

- через умения наблюдать и анализировать процесс ;

-  через умения работать с физическими приборами и экспонатами музея

Развивать  коммуникативную компетенцию

- через умения работать в группах и  сотрудничать

План урока

На прошлом уроке мы с вами разобрали, что такое сила всемирного тяготения и  сила тяжести, которая действует на тела, находящиеся на Земле. Сегодня мы разберем еще одну силу, которая чаще всего связана с силой тяжести. Это сила – вес тела. Тема сегодняшнего урока: «Вес тела. Перегрузка. Невесомость»

Ученики открывают тетради, записывают дату и тему урока.

Есть ли вопросы по изученному материалу? Нет? Тогда у меня есть вопросы…

1.Актуализация опорных знаний  (10 минут)

-Почему мяч, брошенный вертикально вверх, падает на Землю?

-Какая сила является причиной движения капель дождя на Землю? 

-Что мы понимаем под силой тяжести?

-Как она направлена?

-Как она вычисляется?

- К чему приложена?

-Что общего в движении падающего яблока и Луны?

-Что такое ускорение свободного падения? Чему оно равно?

2.Изучение нового материала  (15 минут)  -опыты-5мин, объяснение и работа в тетради -10мин

ВЕС ТЕЛА

Опыт 1. На лист бумаги (картона) положите мешочек с песком. Поднимите лист  с мешочком двумя руками за края. Обратите внимание на изменение формы картона и мешочка с песком.

Вопросы: Почему лист картона изменил свою форму?

К какому телу приложена сила, действующая со стороны мешочка?

Куда направлена эта сила?

Опыт 2. Прикрепите к резиновому шнуру груз и поднимите его за свободный конец. Обратите внимание на увеличение длины шнура.

Вопросы: Почему резиновый шнур растянулся?

К какому телу приложена сила, действующая со стороны груза?

Куда направлена эта сила?

Опыт 3. Положите груз на ладонь. Вы чувствуете, что груз давит на ладонь с определенной силой, куда направлена эта сила? Вследствие чего она возникает?

Вывод из опытов: На тело кроме силы тяжести действует сила, которая возникает вследствие притяжения к Земле. Эта сила направлена вниз.

Она называется ВЕСОМ тела и обозначается Р.

Каждый ученик получает опорный конспект .Конспект частичный. Во время обсуждения нового материала ученики заполняют конспект.

Работа в тетради:

Весом тела называется сила, с которой данное тело давит на опору или растягивает подвес вследствие притяжения данного тела к Земле.

Установим основные характеристики этой силы – причину ее возникновения, модуль и направление. Рассмотрим тело, подвешенное на пружине (Рис. 1.). Под действием силы тяжести тело стремится двигаться вниз, увлекая за собой нижний конец пружины. В свою очередь, пружина деформируется, что вызывает появление в ней силы упругости.

Рис. 1. Тело, подвешенное на пружине

Под действием силы упругости, которая приложена к верхнему краю тела, это тело, в свою очередь, также деформируется, возникает другая сила упругости, обусловленная деформацией тела. Эта сила приложена к нижнему краю пружины. Кроме того, она равна по модулю силе упругости пружины и направлена вниз. Именно эту силу упругости тела мы и будем называть его весом, то есть вес тела приложен к пружине и направлен вниз. После того как колебания тела на пружине затухнут, система придет в состояние равновесия, в котором сумма сил, действующих на тело, будет равна нулю. Это значит, что сила тяжести рана по модулю и противоположна по направлению силе упругости пружины.  Последняя  равна по модулю и противоположна по направлению весу тела, как мы уже выяснили. Значит, сила тяжести по модулю равна весу тела.

Приведенная формула не означает, что сила тяжести и вес – одно и то же. Эти две силы разные по своей природе. Вес – это сила упругости, приложенная к подвесу со стороны тела, а сила тяжести – это сила, приложенная к телу со стороны Земли.

В состоянии покоя или равномерного движения вес тела равен силе тяжести.

Опыт: не выпуская динамометра  из рук, просто резко опустим их вниз, сообщив им и грузу некоторое ускорение а, направленное вниз. Что вы пронаблюдали?

Если тело вместе с опорой или подвесом движется с ускорением, которое направлено так же, как и ускорение свободного падения, то его вес меньше веса покоящегося тела.

P = m (g – a)

Уменьшение веса тела до нуля, связанное с движением с ускорением g вниз, приводит к невесомости.

Кратковременное состояние невесомости испытывал каждый. В таком состоянии находится прыгун с момента отрыва от Земли и до момента приземления; пловец, прыгающий с вышки, до соприкосновения с водой. Даже бегун в короткие промежутки времени между касаниями ногой земли. Длительное состояние невесомости возникает при свободном полете космического корабля.

Опыт. Не выпуская динамометр из рук, резко поднимем его с грузом вверх. Что вы наблюдаете?

Если тело движется с ускорением, направленным противоположно ускорению свободного падения, то его вес больше веса покоящегося тела.

P = m ( g + a)

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

Перегрузки испытывают космонавты, когда ракета устремляется ввысь.

Здесь работа в рабочей тетради. Опорный конспект ( заполнен частично)выдается каждому ученику. По ходу объяснения каждый ученик дописывает в конспекте формулы и дорисовывает силы.

3.Закрепление нового материала

Работа в группах у космодромов.( два задания)-10 минут

1. Информативная часть - знакомство с космодромом (описание на английском языке-перевести и ознакомиться)
2. Решение задачи в рабочей тетроди

Задачи для космодромов:

Космодром Байконур:

12 апреля 1961 года с космодрома Байконур был осуществлен первый полет человека в космос.  Масса  космонавта Юрия Гагарина 68 кг. Космический корабль стартовал с ускорением  50 м/с 2   .  Определить вес космонавта в момент старта корабля.( Ответ: 4080 Н)

Космодром Мыс Канаверал:

20 февраля 1962 года  с космодрома Мыс Канаверал осуществлен первый орбитальный полет США. Астронавт Джон Гленн  стартовал в космическом корабле с ускорением 60 м/с 2  , масса космонавта  70 кг. Определить вес Джона Гленна в момент старта корабля.(Ответ:4900 Н)

Космодром Куру:

19 декабря 2013 года российская ракета-носитель «Союз-СТ-Б» вывела на орбиту с космодрома Куру космический телескоп ЕКА «Gaia» массой 2029 кг с ускорением 50 м/с 2 . Определить вес телескопа в момент старта корабля.( Ответ: 121740 Н)

Космодром Морской старт:

1 февраля  2013 года с космодрома Морской старт  на орбиту был выведен коммерческий геостационарный телекоммуникационный спутник Интелсат-27  массой 6,2 тонны с ускорением  

45 м/с 2. Определить вес спутника в момент старта .(Ответ: 341000 Н)

Подведение итогов, анализ работы в группах

Вопросы к учащимся

1. Что на уроке было главным?
2. Что было интересным?
3. Что новое сегодня узнали?
4. Чему вы научились на этом уроке?

Заключение

Мы разобрали понятие веса тела, выяснили основные свойства этой величины и получили формулы, которые позволяют нам рассчитать вес тела, движущегося с ускорением.

Если тело движется вертикально вниз, при этом модуль его ускорения меньше ускорения свободного падения, то вес тела уменьшается по сравнению со значением веса неподвижного тела.

Если тело движется ускоренно вертикально вверх, то его вес возрастает и при этом тело испытывает перегруз.

1. Домашнее задание: п.13 – прочитать (Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Мнемозина, 2014.);

По желанию: выполнить опыт и описать

Мини-опыт: пробить гвоздем 3-4 отверстия в консервной банке, закрыть их пальцами, наполнить банку водой, потом отпустить её (проводить над широкой посудой). Почему не выливается вода из отверстий во время падения банки?

ВЕС ТЕЛА. ПЕРЕГРУЗКА. НЕВЕСОМОСТЬ

СИЛУ,  с которой тело вследствие притяжения его к Земле действует на опору или растягивает подвес, называют ВЕСОМ тела

ВЕС ТЕЛА. ПЕРЕГРУЗКА. НЕВЕСОМОСТЬ

СИЛУ,  с которой тело вследствие притяжения его к Земле действует на опору или растягивает подвес, называют ВЕСОМ тела

Закрепление нового материала(устно)

№1. Почему на рычажных весах нельзя обнаружить изменение веса при его переносе из одного места Земли в другое?

 [При переносе тела и гирь из одного места Земли в другое вес тела и гирь увеличивается или уменьшается в одинаковое число раз. Поэтому изменение веса тела не может быть обнаружено]

№2. Кабина лифта при подъёме движется сначала ускоренно, затем равномерно, а перед остановкой замедленно. Какова сила натяжения троса во время движения?

 [При ускоренном движении кабины вверх натяжение троса больше mg, при равномерном движении – равно mg, перед остановкой – меньше mg]

№3. Как могли бы герои романа Жюля Верна «Путешествие на Луну», находящиеся в закрытом снаряде, обнаружить, что их корабль покинул пределы земной атмосферы и движется в космическом пространстве?

[Наблюдая состояние невесомости в корабле]

№4. . Почему тело, подброшенное на Луне, будет во время полёта находиться в состоянии полной невесомости, а на Земле такое тело можно считать невесомым лишь приближённо?

[На Луне нет атмосферы]

№5. Перед вами приборы: часы, песочные часы, весы, спиртовка. Какой из этих приборов сможет использовать космонавт по назначению во время космического полета?

№6.Обычно для закрепления материала решается задача:

Ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением а=20 м/с2. Каков вес летчика-космонавта, находящегося в кабине ракеты, если его масса m=80 кг?

Совершенно очевидно, что ускорение ракеты направлено вверх и для решения мы должны использовать формулу веса тела для случая с перегрузом     

(Необходимо отметить, что если неподвижное относительно Земли тело имеет вес 2400 Н, то его масса составляет 240 кг, то есть космонавт ощущает себя в три раза массивнее, чем есть на самом деле.)

СПИСОК УЧАЩИХСЯ 10-А КЛАССА