ФІЗИКА. 9 КЛАС

Урок 06 Електромагніти та їх застосування

Мета уроку: сформувати знання про електромагніти та сферу їхнього застосування.

Очікувані результати: учні повинні усвідомити, від чого залежить магнітна дія котушки зі струмом, давати означення електромагніта, пояснювати його будову, знати, де застосовують електромагніти. розуміти принцип дії електромагнітного підіймального крана та принцип дії електромагнітного реле.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник,  джерела струму, котушка, реостат, амперметр, залізний циліндр, динамометр, електромагніт

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Наведіть приклади діамагнетиків; парамагнетиків; феромагнетиків.

2. Як напрямлене власне магнітне поле діамагнетика? парамагнетика? феромагнетика?

3. Як у зовнішньому магнітному полі поводиться тіло, виготовлене з діамагнетика? парамагнетика? феромагнетика?

4. Чому феромагнітні матеріали вважають сильномагнітними?

5. Де застосовують м’якомагнітні матеріали? жорсткомагнітні матеріали?

6. Як А. Ампер пояснював намагніченість речовин?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Електричний шкільний дзвоник, електродвигун, підіймальний кран на складі металобрухту, збагачувач залізної руди.

Що спільного між цими пристроями?

В кожному пристрої використовується електромагніт. Сьогодні на уроці ми з’ясуємо, що таке електромагніт, і дізнаємося про те, як він працює.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Магнітна дія котушки зі струмом

Проведемо дослід

Складемо електричне коло з джерела струму, котушки, реостата й амперметра. Для оцінки магнітної дії котушки зі струмом скористаємося залізним циліндром, який підвісимо на динамометр, розміщений над котушкою. Якщо замкнути коло, циліндр намагнітиться в магнітному полі котушки й притягнеться до неї, додатково розтягнувши пружину динамометра.

У разі збільшення сили струму в котушці її магнітна дія посилюється.

У разі збільшення числа витків у котушці її магнітна дія посилюється.

Проблемне питання

• Чи можливо ще якось посилити магнітну дію котушки зі струмом?

Проведемо дослід

Уведемо в середину котушки осердя – товстий стрижень, виготовлений із феромагнітного матеріалу. Увімкнемо струм та помітимо, що до котушки з осердям значно інтенсивніше притягуються цвяхи або магнітна стрілка.

Магнітна дія котушки значно посилюється в разі введення в її середину феромагнітного осердя.

Проблемне питання

• Чи збільшиться магнітна дія котушки, якщо використати осердя, виготовлене з міді або алюмінію?

2. Будова електромагнітів та сфера їх застосування

Електромагніт – це котушка з уведеним усередину осердям із феромагнітного матеріалу.

Будова електромагніта:

1 – каркас (виготовлений із діелектрика);

2 – обмотка (ізольований дріт);

3 – клеми;

4 – осердя (м’якомагнітна сталь)

Осердю електромагніта часто надають підковоподібної форми, оскільки в цьому випадку магнітна дія електромагніта значно посилюється.

Електромагніти широко застосовують у техніці, побуті, медицині, насамперед тому, що:

Їхню магнітну дію легко регулювати (достатньо змінити силу струму в обмотці).

Можна виготовити будь-яких форм і розмірів.

Електромагніти є в будь-якому телефоні, телевізорі, комп’ютері, ліфті, автомобілі, морському чи повітряному судні, космічному кораблі тощо.

3. Принцип дії електромагнітного підіймального крана

На підприємствах застосовують електромагнітний підйомний кран для навантаження або розвантаження металобрухту. Машиніст крана, розмістивши електромагніт над металобрухтом, вмикає струм в обмотці – і весь металевий вантаж міцно «прилипає» до магніту. Після вимикання струму металобрухт сам відпадає від сердечника. За допомогою електромагніту піднімають і переміщають масивні об’єкти, наприклад автомобілі перед утилізацією.

4. Принцип дії електромагнітного реле

Електромагнітні реле – пристрої для керування електричним колом.

Принцип дії електромагнітного реле.

У разі замикання ключа (1) (натискання кнопки) в обмотці електромагніта (2) йде слабкий безпечний струм. Унаслідок цього залізне осердя електромагніта притягує до себе якір (3). Коли якір замикає контакти (4), замикається коло електродвигуна, який споживає струм значно більшої сили.

Зверніть увагу: замикальний пристрій (1), установлений на пульті керування, та електромагніт (2) приєднані до джерела струму А з малою напругою на виході, а споживач (це електродвигун) живиться від потужного джерела В.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому при виготовленні електромагніту на осердя намотують ізольований провід?

Неізольований провід на залізний сердечник намотувати не можна, так як при проходженні електричного струму відбудеться коротке замикання.

2. Чому в електромагнітах використовують залізне осердя?

Залізне осердя – феромагнетик і він у багато разів підсилює магнітне поле.

3. Чи можна електромагнітним краном переносити розпечене залізо?

Можна, якщо температура заліза нижча точки Кюрі (769 °С). В іншому випадку залізо втратить свої феромагнітні властивості і застосовувати електромагніт не вийде.

4. Напрямок струму в обмотках електромагнітів визначте за даними рисунку. Відобразіть цей рисунок у зошиті. Позначте полюси магнітів. Намалюйте кілька ліній магнітної індукції біля обох магнітів і в просторі між ними.

5. Укажіть, до яких полюсів джерела струму під’єднані провідники А і В, якщо при проходженні по ним електричного струму покази динамометра зменшуються.

6. Установіть полюси електромагніту. Як зміниться підйомна сила електромагніту, якщо повзунок реостата перемістити ліворуч?

Якщо повзунок реостату перемістити ліворуч, опір реостата і всього кола електромагніту збільшиться, сила струму зменшиться і відповідно зменшиться підіймальна сила електромагніту.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Від чого і як саме залежить магнітна дія котушки зі струмом? Опишіть дослід на підтвердження вашої відповіді.

2. Що таке електромагніт? Опишіть його будову.

3. Чому електромагніти набули широкого застосування в техніці?

4. Поясніть принцип дії електромагнітного підіймального крана.

5. Для чого призначене електромагнітне реле? Опишіть принцип його дії.

6. Як визначити магнітні полюси котушки зі струмом?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 6, Вправа № 6 (1, 2)

Урок 05 Розв’язування задач за темою «Магнітне поле струму. Правило свердлика»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Магнітне поле струму. Правило свердлика»; продовжити формування навичок і вмінь учнів розв'язувати фізичні задачі, застосовуючи набуті знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв'язувати задачі різного типу на застосування знань за темою «Магнітне поле струму. Правило свердлика».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Як визначити напрямок ліній магнітного поля провідника зі струмом?

2. Сформулюйте правило свердлика.

3. Сформулюйте правило правої руки.

4. Як індукція магнітного поля провідника зі струмом залежить від відстані до провідника? від сили струму в провіднику?

5. Який вигляд мають лінії магнітного поля прямого провідника зі струмом? котушки зі струмом?

6. Як визначити магнітні полюси котушки зі струмом?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Як розташується стрілка, якщо струм проходитиме вгору; вниз? Як розташувалася б стрілка, якби її встановили з іншого боку від провідника?

Якщо струм проходить вгору – північний полюс стрілки направлений проти руху годинникової стрілки; вниз – північний полюс стрілки направлений за рухом годинникової стрілки. Якщо розмістити стрілку з іншого боку то магнітна стрілка буде себе поводити так само як в попередніх випадках.

2. На  рисунку зображено лінії магнітних полів двох провідників зі струмом.

1) Як напрямлене магнітне поле провідника, зображеного на рис. а?

2) Яким є напрямок струму в провіднику, зображеному на рис. б?

3) У якій точці – А чи B (рис. а) – магнітне поле є сильнішим?

4) Чи однаковими є модулі магнітної індукції в точках С і B (рис. б)?

Відповіді. 1) проти ходу годиникової стрілки; 2) від нас; 3) однакове; 4) найбільше в т. С.

3. Яким полюсом має повернутися до спостерігача магнітна стрілка? Чи змініться відповідь, якщо стрілку розташувати над провідником?

Якщо магнітна стрілка ПІД дротом то до нас буде направлений південний полюс (червона стрілка). Якщо магнітна стрілка НАД дротом то до нас буде направлений північний полюс (синя стрілка).

4. Визначте, де мають розташовуватися полюси джерела струму, який живить соленоїд, щоб відбувалася взаємодія, зображена на рисунку.

5. Над котушкою підвішено магніт. Як поводитиметься магніт, якщо замкнути коло? Відповідь обґрунтуйте.

За допомогою правила правої руки визначимо, що котушка зверху має N полюс, а знизу S полюс. Магніт відштовхнеться від котушки і видовження пружини динамометра зменшиться.

6. Як будуть взаємодіяти електромагніти, підвішені на нитках?

Електромагніти будуть притягуватися.

7. На рисунку зображено джерело струму, котушку, ключ і магнітну стрілку. Визначте полюси джерела струму. Відповідь обґрунтуйте.

Південний полюс магнітної стрілки може взаємодіяти лише з північним полюсом котушки зі струмом. Тобто в котушці зліва знаходиться північний полюс. Скористаємось правилом правої руки, щоб знайти напрямок струму в котушці. В джерела струму зліва полюс «+», справа полюс «-».

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 3, Вправа № 3 (3, 4)

Урок 04 Магнітне поле провідника зі струму. Правило свердлика

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення магнітної індукції.

2. Як напрямлений вектор магнітної індукції?

3. Якою є одиниця магнітної індукції в СІ? На честь кого її названо?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ви вже дізналися, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.

Як графічно зобразити магнітне поле провідника зі струмом?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Магнітне поле провідника зі струмом

Проведемо дослід

Крізь отвір у горизонтально розміщеному картоні пропустимо вертикальний провідник зі струмом. Притрусимо картон залізними ошурками й замкнемо коло. У результаті досліду ми побачимо, що ошурки розмістилися навколо провідника концентричними колами. Таким чином ошурки відтворять картину ліній індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом.

Проблемне питання

• Як визначити напрямок магнітних ліній?

Проведемо дослід

Розташуємо поряд із провідником декілька магнітних стрілок і пустимо в провіднику струм – стрілки розташуються перпендикулярно до провідника та зорієнтуються (рис. а). Північний полюс кожної стрілки вкаже напрямок вектора індукції магнітного поля в даній точці, а отже, і напрямок магнітних ліній цього поля.

Зі зміною напрямку струму в провіднику зміниться й орієнтація магнітних стрілок (рис. б). Це означає, що напрямок магнітних ліній залежить від напрямку струму в провіднику.

Зрозуміло, що визначати напрямок ліній магнітної індукції за допомогою магнітної стрілки не завжди зручно, тому використовують правило свердлика або правило правої руки.

Правило свердлика: Якщо вкручувати свердлик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика вкаже напрямок ліній магнітного поля струму.

Правило правої руки (для провідника зі струмом): Якщо спрямувати великий палець правої руки за напрямком струму в провіднику, то чотири зігнуті пальці вкажуть напрямок ліній магнітного поля струму.

Проблемні питання

• Визначте напрямок ліній магнітної індукції прямого провідника зі струмом.

За ходом годинникової стрілки, якщо дивитися зверху.

• На рисунку показані лінії магнітної індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом. Визначте напрямок струму в провіднику.

Вгору, якщо дивитися збоку.

• Визначте напрямок ліній магнітної індукції прямого провідника зі струмом.

Проти ходу годинникової стрілки.

• На рисунку показані лінії магнітної індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом. Визначте напрямок струму в провіднику.

Від нас за площину рисунка.

Модуль індукції магнітного поля залежить:

- Зі збільшенням відстані від провідника індукція створеного ним магнітного поля значно зменшується.

- Зі збільшенням сили струму в провіднику індукція створеного ним магнітного поля збільшується.

Проблемне питання

• Чому зі збільшенням відстані від провідника щільність розташування ліній магнітної індукції зменшується?

• Чи однаковими є модулі векторів  і  ?

2. Магнітне поле котушки зі струмом

Проведемо дослід

Змотаємо ізольований дріт у котушку й пустимо в ньому струм. Якщо тепер навколо котушки розмістити магнітні стрілки, то до одного торця котушки стрілки повернуться північним полюсом, а до другого – південним.

Навколо котушки зі струмом існує магнітне поле.

Котушка зі струмом має два полюси – південний і північний.

Правило правої руки (для котушки):

Якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрямок на північний полюс котушки.

Зі зміною напрямку струму в котушці її полюси зміняться.

Проблемне питання

• Визначте магнітні полюси соленоїда, зображеного на рисунку.

Лівий кінець – північний полюс, правий – південний.

• Знаючи положення магнітних полюсів електромагніту, визначте полюси джерела струму.

Лінії індукції магнітного поля штабового магніту (а) і котушки зі струмом (б):

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Визначте напрямок силових ліній магнітного поля провідника зі струмом.

2. Укажіть напрямок струму в провіднику.

3. Як розташовані магнітні полюси соленоїда, підключеного до джерела струму? Намалюйте силові лінії магнітного поля котушки зі струмом. Укажіть їхній напрямок. 

4. На рисунку зображено магнітне поле котушки зі струмом. Вкажіть напрямок струму в котушці.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Як визначити напрямок ліній магнітного поля провідника зі струмом?

2. Сформулюйте правило свердлика.

3. Сформулюйте правило правої руки.

4. Як індукція магнітного поля провідника зі струмом залежить від відстані до провідника? від сили струму в провіднику?

5. Який вигляд мають лінії магнітного поля прямого провідника зі струмом? котушки зі струмом?

6. Як визначити магнітні полюси котушки зі струмом?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 3, Вправа № 3 (1, 2)

Урок 03 Магнітне поле струму. Гіпотеза Ампера

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення магнітної індукції.

2. Як напрямлений вектор магнітної індукції?

3. Якою є одиниця магнітної індукції в СІ? На честь кого її названо?

4. Наведіть означення ліній магнітної індукції.

5. Який напрямок узято за напрямок магнітних ліній?

6. Від чого залежить щільність розташування магнітних ліній?

7. Яке магнітне поле називають однорідним?

8. Яке магнітне поле називають неоднорідним?

9. Доведіть, що Земля має магнітне поле.

10. Як розташовані магнітні полюси Землі відносно географічних?

11. Що таке магнітні бурі? Як вони впливають на людину?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ви вже дізналися, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.

Як графічно зобразити магнітне поле провідника зі струмом?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Магнітне поле провідника зі струмом

Проведемо дослід

Крізь отвір у горизонтально розміщеному картоні пропустимо вертикальний провідник зі струмом. Притрусимо картон залізними ошурками й замкнемо коло. У результаті досліду ми побачимо, що ошурки розмістилися навколо провідника концентричними колами. Таким чином ошурки відтворять картину ліній індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом.

Проблемне питання

• Як визначити напрямок магнітних ліній?

Проведемо дослід

Розташуємо поряд із провідником декілька магнітних стрілок і пустимо в провіднику струм – стрілки розташуються перпендикулярно до провідника та зорієнтуються (рис. а). Північний полюс кожної стрілки вкаже напрямок вектора індукції магнітного поля в даній точці, а отже, і напрямок магнітних ліній цього поля.

Зі зміною напрямку струму в провіднику зміниться й орієнтація магнітних стрілок (рис. б). Це означає, що напрямок магнітних ліній залежить від напрямку струму в провіднику.

Зрозуміло, що визначати напрямок ліній магнітної індукції за допомогою магнітної стрілки не завжди зручно, тому використовують правило свердлика або правило правої руки.

Правило свердлика: Якщо вкручувати свердлик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика вкаже напрямок ліній магнітного поля струму.

Правило правої руки (для провідника зі струмом): Якщо спрямувати великий палець правої руки за напрямком струму в провіднику, то чотири зігнуті пальці вкажуть напрямок ліній магнітного поля струму.

Проблемні питання

• Визначте напрямок ліній магнітної індукції прямого провідника зі струмом.

За ходом годинникової стрілки, якщо дивитися зверху.

• На рисунку показані лінії магнітної індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом. Визначте напрямок струму в провіднику.

Вгору, якщо дивитися збоку.

• Визначте напрямок ліній магнітної індукції прямого провідника зі струмом.

Проти ходу годинникової стрілки.

• На рисунку показані лінії магнітної індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом. Визначте напрямок струму в провіднику.

Від нас за площину рисунка.

Модуль індукції магнітного поля залежить:

- Зі збільшенням відстані від провідника індукція створеного ним магнітного поля значно зменшується.

- Зі збільшенням сили струму в провіднику індукція створеного ним магнітного поля збільшується.

Проблемне питання

• Чому зі збільшенням відстані від провідника щільність розташування ліній магнітної індукції зменшується?

• Чи однаковими є модулі векторів  і  ?

2. Магнітне поле котушки зі струмом

Проведемо дослід

Змотаємо ізольований дріт у котушку й пустимо в ньому струм. Якщо тепер навколо котушки розмістити магнітні стрілки, то до одного торця котушки стрілки повернуться північним полюсом, а до другого – південним.

Навколо котушки зі струмом існує магнітне поле.

Котушка зі струмом має два полюси – південний і північний.

Правило правої руки (для котушки):

Якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрямок на північний полюс котушки.

Зі зміною напрямку струму в котушці її полюси зміняться.

Проблемне питання

• Визначте магнітні полюси соленоїда, зображеного на рисунку.

Лівий кінець – північний полюс, правий – південний.

• Знаючи положення магнітних полюсів електромагніту, визначте полюси джерела струму.

Лінії індукції магнітного поля штабового магніту (а) і котушки зі струмом (б):

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Визначте напрямок силових ліній магнітного поля провідника зі струмом.

2. Укажіть напрямок струму в провіднику.

3. Як розташовані магнітні полюси соленоїда, підключеного до джерела струму? Намалюйте силові лінії магнітного поля котушки зі струмом. Укажіть їхній напрямок. 

4. На рисунку зображено магнітне поле котушки зі струмом. Вкажіть напрямок струму в котушці.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Як визначити напрямок ліній магнітного поля провідника зі струмом?

2. Сформулюйте правило свердлика.

3. Сформулюйте правило правої руки.

4. Як індукція магнітного поля провідника зі струмом залежить від відстані до провідника? від сили струму в провіднику?

5. Який вигляд мають лінії магнітного поля прямого провідника зі струмом? котушки зі струмом?

6. Як визначити магнітні полюси котушки зі струмом?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 3, Вправа № 3 (1, 2)

Урок 02 Індукція магнітного поля. Лінії магнітної індукції. Магнітне поле Землі

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. Назвіть основні властивості постійних магнітів.

2. Опишіть дослід Г. Ерстеда. У чому суть його відкриття?

3. Опишіть досліди А. Ампера. Що вони доводять?

4. Біля яких об’єктів існує магнітне поле? На які об’єкти воно діє?

5. Дайте означення магнітного поля.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можемо ми побачити магнітне поле? (Ні) Як наочно зобразити магнітне поле?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Силова характеристика магнітного поля

Ми не можемо побачити магнітне поле, проте для кращого розуміння магнітних явищ важливо навчитися наочно його зображувати. У цьому нам допоможуть магнітні стрілки. Кожна така стрілка – це маленький постійний магніт, який легко повертається в горизонтальній площині.

Магнітна стрілка – індикатор для дослідження магнітного поля (рис. а). За її допомогою можна виявити наявність магнітного поля, наприклад, плоского магніту (рис. б), а за допомогою великої кількості маленьких магнітних стрілочок можна отримати наочне зображення магнітного поля (рис. в).

Дослідження взаємодії магнітів доводять, що магнітні поля відрізняються силою своєї дії. Це приводить до необхідності введення фізичної величини, яка б кількісно описувала силову дію магнітного поля.

Магнітна індукція (індукція магнітного поля) – це векторна фізична величина, яка характеризує силову дію магнітного поля.

Одиниця магнітної індукції в СІ –  Тл (тесла)

За напрямок вектора магнітної індукції в даній точці магнітного поля обрано напрямок, у якому вказує північний полюс магнітної стрілки, встановленої в даній точці.

2. Магнітне поле (магнітні  лінії)

Магнітні лінії (лінії магнітної індукції) – це умовні напрямлені лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються з лінією, уздовж якої напрямлений вектор магнітної індукції.

За напрямок ліній магнітної індукції в даній точці домовилися брати напрямок вектора магнітної індукції.

Лінії магнітної індукції зображають щільніше в тих областях поля, де модуль магнітної індукції більше.

Магнітні лінії:

• поза магнітом виходять із північного полюса магніту і входять у південний;

• завжди замкнені (магнітне поле – це вихрове поле);

• найщільніше розташовані біля полюсів магніту;

• ніколи не перетинаються.

Проведемо дослід

Візьмемо штабовий магніт. Накриємо його шматком скла або картону. На скло насиплемо тонкий шар залізних ошурок і легенько постукаємо по склу. Під дією магнітного поля магніту залізні ошурки розміщуються навколо магніту не безладно, а у вигляді замкнених ліній.

Проведемо дослід

Проведемо аналогічний дослід для підковоподібного магніту. Рисунок, утворений ланцюжками залізних ошурок, відтворює картину ліній магнітного поля підковоподібного магніту.

3. Однорідне та неоднорідне магнітні поля

Однорідне магнітне поле – це магнітне поле в кожній точці якого вектори магнітної індукції однакові як за модулем, так і за напрямком.

Лінії магнітної індукції однорідного магнітного поля паралельні та розташовані на однаковій відстані одна від одної.

У фізиці прийнято магнітні лінії однорідного магнітного поля, які напрямлені до нас, зображати точками (а) –  ми ніби бачимо вістря «стріл», що летять до нас.

Якщо магнітні лінії напрямлені від нас, то їх зображають хрестиками –  ми ніби бачимо хвости «стріл» (б).

випадків ми маємо справу з неоднорідним магнітним полем,

Неоднорідне магнітне поле – це магнітне поле, в якого вектори магнітної індукції в різних точках мають різні значення та напрямки.

4. Магнітне поле Землі

У 1595 р. англійський фізик Вільям Гільберт виготовив із природного магніту кулю й помітив, що в цій кулі два полюси, а магнітна стрілка встановлюється з півночі на південь. Тоді учений припустив, що Земля є великим магнітом.

5. Магнітні бурі

Магнітні бурі – це сильні збурення магнітного поля Землі, що охоплюють усю планету і тривають від одного до кількох днів.

Установлено, що земне магнітне поле надійно захищає поверхню Землі від космічного випромінювання, дія якого на живі організми в більшості є руйнівною.

Коли активність Сонця підвищується, то з його поверхні в космос викидаються потоки заряджених частинок. Магнітне поле, що утворюється цими рухомими частинками, змінює магнітне поле Землі та спричиняє магнітну бурю. Під час неї порушується радіозв’язок, у людей може погіршуватися самопочуття, на Півночі спостерігається полярне сяйво.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення магнітної індукції.

2. Як напрямлений вектор магнітної індукції?

3. Якою є одиниця магнітної індукції в СІ? На честь кого її названо?

4. Наведіть означення ліній магнітної індукції.

5. Який напрямок узято за напрямок магнітних ліній?

6. Від чого залежить щільність розташування магнітних ліній?

7. Яке магнітне поле називають однорідним?

8. Яке магнітне поле називають неоднорідним?

9. Доведіть, що Земля має магнітне поле.

10. Як розташовані магнітні полюси Землі відносно географічних?

11. Що таке магнітні бурі? Як вони впливають на людину?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 2, Вправа № 2 (2, 4)

Урок 01 Магнітні явища. Дослід Ерстеда. Магнітне поле

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Повертаючись з відпочинку ви привозите з собою картинки-магнітики на холодильник.

Чому картинки-магнітики довгий час продовжують висіти на холодильнику?

Сьогодні на уроці ви ознайомитесь з деякими властивостями магнітів.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Властивості постійних магнітів

Ще в глибоку давнину було помічено здатність деяких залізних руд притягувати до себе залізні тіла. Давні греки називали шматки цих руд магнітними каменями, ймовірно, за назвою міста Магнесія, з якого привозили таку руду.

Постійні магніти – це тіла, які тривалий час зберігають магнітні властивості.

Проведемо дослід

Покладемо на стіл предмети, які виготовлено з різних речовин. Наблизимо до них магніт. Циркуль, цвяхи, голки, сталева пластинка притягнуться до магніту, а гумка, сірники, алюмінієва фольга, ковпачки від ручок залишаться лежати на столі.

Предмети, що містять у собі залізо, сталь, нікель, чавун або їх сплави, притягуються (феромагнетики).

Папір, скло, пластмаса, мідь магнітом не притягуються.

Проведемо дослід

На столі лежать цвяхи і скріпки. Піднесемо до них магніти. Як бачимо, найбільше цвяхів і скріпок притягнулося до кінців магнітів.

Магнітна дія магніту є різною на різних ділянках його поверхні;

Полюси магніту – це ділянки, де магнітна дія виявляється найсильніше.

Магніт має два полюси – північний N і південний S.

Проблемне питання

• Чи може магніт мати один полюс?

Проведемо дослід

Розріжемо магніт на дві частини, намагаючись відокремити південний полюс від північного. Але переконуємося, що одержали два магніти, знову з обома полюсами кожний. Це пояснюється тим, що кожний магніт складається з великої кількості маленьких магнітів, які завжди мають два полюси.

Неможливо одержати магніт тільки з одним полюсом.

Проведемо дослід

Дізнаємося як взаємодіють між собою магніти. Для цього візьмемо два магніти та покладемо їх на візочки (підвісимо їх) та розмістимо на невеликій відстані.

Однойменні полюси магнітів відштовхуються, різнойменні –  притягуються

У разі нагрівання постійного магніту до певної температури (її називають точкою Кюрі) його магнітні властивості зникають.

2. Дослід Ерстеда

Ще вчені Давньої Греції висловлювали припущення, що магнітні й електричні явища якимось чином пов’язані між собою, проте встановити цей зв’язок удалося лише на початку XIX ст.

15 лютого 1820 р. данський фізик Г. Ерстед демонстрував студентам дослід із нагріванням провідника електричним струмом. У ході досліду вчений помітив, що під час проходження струму магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, відхилялася від напрямку «північ – південь», встановлюючись перпендикулярно до провідника. Як тільки струм припинявся, стрілка знову поверталася в початкове положення. Так було з’ясовано, що електричний струм здійснює певну магнітну дію.

3. Досліди Ампера

Французький математик і фізик Андре Марі Ампер (1775-1836) уперше почув про досліди Г. Ерстеда 4 вересня 1820 р. і вже за тиждень продемонстрував взаємодію двох паралельно розташованих провідників зі струмом.

Схема досліду А. Ампера:

Якщо в двох паралельних провідниках течуть струми одного напрямку, провідники притягуються. Якщо протилежних напрямків – провідники відштовхуються.

Ампер також показав, що котушки, в яких проходить електричний струм, поводяться як постійні магніти: вони притягуються або відштовхуються.

Аналізуючи результати дослідів, учений зробив висновок: провідники електрично нейтральні, тому їхнє притягання або відштовхування не може бути пояснене дією кулонівських сил – їхня поведінка є наслідком дії магнітних сил.  

4. Означення магнітного поля

Ампер був прихильником теорії далекодії та вважав, що магнітна взаємодія здійснюється миттєво крізь навколишній простір, причому простір не бере участі в її передачі.

Англійський фізик Майкл Фарадей (1791-1867) запропонував теорію близькодії, з точки зору якої магнітна взаємодія здійснюється з певною швидкістю через магнітне поле.

Відповідно до теорії близькодії М. Фарадея:

1) навколо намагніченого тіла та навколо будь-якого рухомого зарядженого тіла або рухомої зарядженої частинки існує магнітне поле;

2) магнітне поле діє на заряджені тіла та частинки, які рухаються в цьому полі;

3) магнітне поле завжди діє на намагнічені тіла (незалежно від того, рухаються ці тіла чи перебувають у стані спокою).

Магнітне поле – це форма матерії, яка існує навколо намагнічених тіл, провідників зі струмом, рухомих заряджених тіл і частинок та діє на інші намагнічені тіла, провідники зі струмом, рухомі заряджені тіла й частинки, розташовані в цьому полі.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Яким чином можна витягти металеву скріпку з посудини з водою, не опускаючи в неї ніяких предметів? (Можна скористатися магнітом)

3. Магніт південним полюсом підносять до підвішеної на нитці залізної кульки. Що в цьому випадку спостерігатиметься: притягування кульки чи відштовхування?

Під дією магнітного поля магніту на ближчому до нього боці кульки створиться північний магнітний полюс, кулька притягнеться до магніту.

4. Чому на постійному магніті можна отримати ланцюжок залізних предметів?

Кожен залізний предмет у магнітному полі постійного магніту сам стає магнітом і, у свою чергу, притягує інший залізний предмет – створюється ланцюжок.

5. Є дві однакові сталеві пластинки, одна з яких намагнічена. Як, не використовуючи інших предметів, визначити, яка саме пластинка є намагніченою?

Припустимо, що пластина 1 намагнічена, 2 – ні. Піднесемо пластинку 1 будь-яким кінцем до середини пластинки 2 – відбудеться притягання. Тепер припустимо, що пластина 1 ненамагнічена, 2 – намагнічена. Піднесемо знов пластинку 1 будь-яким кінцем до середини пластинки 2 – притягання не відбудеться.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Назвіть основні властивості постійних магнітів.

2. Опишіть дослід Г. Ерстеда. У чому суть його відкриття?

3. Опишіть досліди А. Ампера. Що вони доводять?

4. Біля яких об’єктів існує магнітне поле? На які об’єкти воно діє?

5. Дайте означення магнітного поля.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 1, Вправа № 1 (1 - 5)

Урок 96  Захист навчальних проектів з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження»

Мета уроку: визначити рівень оволодіння знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження».

Очікувані результати: презентуючи свою роботу, повинні продемонструвати знання, отримані в ході роботи над проектом в межах теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження»; вміння працювати індивідуально чи в команді, оцінювати роботу інших учнів.

Тип уроку: урок контролю та корекції знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні критерії оцінювання навчального проекту

1.   Актуальність -1 бал.

2.   Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.   Достовірність - 1 бал.

4.   Науковість - 2 бали.

5.   Представлення - 2 бали.

6.   Презентація (малюнки) - 2 бали.

7.   Обговорення - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.       Назва проекту.

2.       Тип проекту.

3.       Керівник проекту (вчитель).

4.       Виконавці проекту.

5.       Проблема.

6.       Мета.

7.       Очікуваний результат (для дослідження).

8.       Завдання проекту.

9.       Хід роботи.

10.  Висновки.

11.  Використані джерела інформації.

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.       Закони збереження у природі, техніці, побуті.

2.   Фізика в житті сучасної людини.

3.   Сучасний стан фізичних досліджень в Україні та світі.

4.   Україна – космічна держава.

5.   Видатні вітчизняні та закордонні вчені-фізики.

6.       Застосування закону збереження імпульсу в техніці.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

Додаткові теми

1. Роль законів Ньютона в розвитку фізики.

2. Сила тяжіння на планетах Сонячної системи та їхніх супутниках.

3. Чи існує відцентрова сила.

4. Як рухається тіло, кинуте під кутом до горизонту, якщо опором повітря знехтувати не можна.

5. Реактивний рух у природі.

6. Історія космонавтики.

7. Перший український космонавт.

8. Життєвий шлях і наукова діяльність С. П. Корольова.

9. Міжнародний космічний проект «Ґалілео».

10. Закони збереження у Всесвіті.

11. Енергія фізичного вакууму.

12. Чому масу називають мірою енергії.

VI. Домашнє завдання

Повторити § 28 – 39, оформити творчу роботу, відправити на н.з.

Урок 95  Захист навчальних проектів з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження»

Мета уроку: визначити рівень оволодіння знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження».

Очікувані результати: презентуючи свою роботу, повинні продемонструвати знання, отримані в ході роботи над проектом в межах теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження»; вміння працювати індивідуально чи в команді, оцінювати роботу інших учнів.

Тип уроку: урок контролю та корекції знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні критерії оцінювання навчального проекту

1.   Актуальність -1 бал.

2.   Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.   Достовірність - 1 бал.

4.   Науковість - 2 бали.

5.   Представлення - 2 бали.

6.   Презентація (малюнки) - 2 бали.

7.   Обговорення - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.       Назва проекту.

2.       Тип проекту.

3.       Керівник проекту (вчитель).

4.       Виконавці проекту.

5.       Проблема.

6.       Мета.

7.       Очікуваний результат (для дослідження).

8.       Завдання проекту.

9.       Хід роботи.

10.  Висновки.

11.  Використані джерела інформації.

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.       Закони збереження у природі, техніці, побуті.

2.   Фізика в житті сучасної людини.

3.   Сучасний стан фізичних досліджень в Україні та світі.

4.   Україна – космічна держава.

5.   Видатні вітчизняні та закордонні вчені-фізики.

6.       Застосування закону збереження імпульсу в техніці.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

Додаткові теми

1. Роль законів Ньютона в розвитку фізики.

2. Сила тяжіння на планетах Сонячної системи та їхніх супутниках.

3. Чи існує відцентрова сила.

4. Як рухається тіло, кинуте під кутом до горизонту, якщо опором повітря знехтувати не можна.

5. Реактивний рух у природі.

6. Історія космонавтики.

7. Перший український космонавт.

8. Життєвий шлях і наукова діяльність С. П. Корольова.

9. Міжнародний космічний проект «Ґалілео».

10. Закони збереження у Всесвіті.

11. Енергія фізичного вакууму.

12. Чому масу називають мірою енергії.

VI. Домашнє завдання

Повторити § 28 – 39, оформити творчу роботу, відправити на н.з.

Урок 94  Захист навчальних проектів з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження»

Мета уроку: визначити рівень оволодіння знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження».

Очікувані результати: презентуючи свою роботу, повинні продемонструвати знання, отримані в ході роботи над проектом в межах теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження»; вміння працювати індивідуально чи в команді, оцінювати роботу інших учнів.

Тип уроку: урок контролю та корекції знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні критерії оцінювання навчального проекту

1.   Актуальність -1 бал.

2.   Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.   Достовірність - 1 бал.

4.   Науковість - 2 бали.

5.   Представлення - 2 бали.

6.   Презентація (малюнки) - 2 бали.

7.   Обговорення - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.       Назва проекту.

2.       Тип проекту.

3.       Керівник проекту (вчитель).

4.       Виконавці проекту.

5.       Проблема.

6.       Мета.

7.       Очікуваний результат (для дослідження).

8.       Завдання проекту.

9.       Хід роботи.

10.  Висновки.

11.  Використані джерела інформації.

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.       Закони збереження у природі, техніці, побуті.

2.   Фізика в житті сучасної людини.

3.   Сучасний стан фізичних досліджень в Україні та світі.

4.   Україна – космічна держава.

5.   Видатні вітчизняні та закордонні вчені-фізики.

6.       Застосування закону збереження імпульсу в техніці.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

Додаткові теми

1. Роль законів Ньютона в розвитку фізики.

2. Сила тяжіння на планетах Сонячної системи та їхніх супутниках.

3. Чи існує відцентрова сила.

4. Як рухається тіло, кинуте під кутом до горизонту, якщо опором повітря знехтувати не можна.

5. Реактивний рух у природі.

6. Історія космонавтики.

7. Перший український космонавт.

8. Життєвий шлях і наукова діяльність С. П. Корольова.

9. Міжнародний космічний проект «Ґалілео».

10. Закони збереження у Всесвіті.

11. Енергія фізичного вакууму.

12. Чому масу називають мірою енергії.

VI. Домашнє завдання

Повторити § 28 – 39, оформити творчу роботу, відправити на н.з.

Урок 93 Контрольна робота № 6 з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ)

Мета уроку: оцінити знання й уміння учнів за темою V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ), виявити прогалини в знаннях для подальшого їх усунення.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: картки із завданнями контрольної роботи № 6.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Проінструктувати учнів щодо типів завдань контрольної роботи № 6, правил їх оформлення, розподілу часу на роботу.

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

Повторити § 36 – 39. Ознайомитися з матеріалом енциклопедичної сторінки після розділу V «Рух і взаємодія. Закони збереження» підручника.

Урок 92 Розв’язування задач з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ). Підготовка до контрольної роботи № 6

Мета уроку: закріпити знання за темою V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ), продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі різних типів, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів, застосовуючи теоретичні знання, отримані в ході вивчення теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ).

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Провести фронтальну бесіду за матеріалами теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ) (за основу взяти матеріал, поданий у таблицях і схемах рубрики «Підбиваємо підсумки розділу V “Рух і взаємодія. Закони збереження”» підручника).

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Яка з поданих фізичних величин є скалярною?

а) Прискорення        б) Швидкість руху          в) Імпульс        г) Енергія

3. Автомобіль, що рухається горизонтальною дорогою, здійснює екстрене гальмування. Укажіть, які перетворення енергії при цьому відбуваються.

а) Потенціальна енергія перетворюється в кінетичну

б) Кінетична енергія перетворюється в потенціальну

в) Потенціальна енергія перетворюється у внутрішню

г) Кінетична енергія перетворюється у внутрішню

4. М’яч масою 500 г летить зі швидкістю 5 м/с. Визначте імпульс м’яча.

5. Охороняючи свою територію, сапсан може розвивати швидкість 100 м/с. При цьому кінетична енергія птаха досягає 4 кДж. Визначте масу сапсана.

6. Тіло кинули вертикально вгору з початковою швидкістю 12 м/с. Визначте максимальну висоту, на яку піднімається тіло.

7. Людина масою 80 кг, стоячи на легкому надувному плоті, відштовхується від нерухомого човна масою 120 кг. При цьому човен набуває швидкості 0,6 м/с . Якої швидкості набуває пліт?

8. Унаслідок удару футбольний м’яч набув швидкості 26 м/с. Визначте швидкість м’яча на висоті 5 м над землею.

9. Вагонетка масою 2 т, що рухається зі швидкістю 10 м/с, наштовхується на упорний буфер. Якою є жорсткість пружини буфера, якщо внаслідок удару її максимальне стиснення становило 0,2 м? Втратами механічної енергії знехтуйте.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 36–39

Урок 91 Фундаментальні взаємодії в природі. Межі застосування фізичних законів і теорій. Фундаментальний характер законів збереження

Мета уроку: сформувати знання про фундаментальні взаємодії в природі, межі застосування фізичних законів і теорій.

Очікувані результати: учні повинні називати структурні рівні Всесвіту, наводити приклади об’єктів мікросвіту, макросвіту, мегасвіту; знати, чому фізичні закони й теорії мають певні межі застосування; знати про фундаментальні взаємодії в природі; усвідомлювати, чому закони збереження мають фундаментальний характер; називати види енергії в природі.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Дослідження Всесвіту завжди ставило перед дослідниками низку питань, серед яких передусім:

Як побудований Всесвіт, тобто якою є його структура?

Як із невеликих цеглинок матерії утворюється все різноманіття природних явищ і природних об’єктів?

Чи однаковим законам підкорюються різні природні явища?

Вивчаючи фізику, ви намагалися знайти відповіді на ці питання. Спробуємо узагальнити.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Структура Всесвіту

Всесвіт – це вся доступна для спостереження частина матеріального світу.

Проблемне питання

• Які об’єкти мікросвіту, макросвіту, мегасвіту вам відомі?

Кожний структурний рівень Всесвіту описується власною фізичною теорією.

Рух і взаємодію об’єктів мікросвіту насамперед описує квантова механіка. У макросвіті панує класична механіка, в основу якої покладено закони механіки Ньютона. Мегасвіт – це передусім об’єкт релятивістської механіки, яка базується на теорії відносності А. Ейнштейна.

Проблемне питання

• Чи можна застосувати закони механіки Ньютона для описання руху мікрочастинок?

Класична механіка Ньютона справджується тільки для описання руху тіл зі швидкістю, яка набагато менша від швидкості поширення світла. Рух тіл, швидкість яких є порівнянною зі швидкістю світла (наприклад, рух віддалених галактик), описує спеціальна теорія відносності.

Кожна фізична теорія має межі застосування. З появою нових знань створюється нова теорія, яка зазвичай містить попередню теорію як складову.

2. Фундаментальні взаємодії у Всесвіті

Проблемне питання

• Завдяки якій взаємодії утримуються нуклони в ядрі? електрони в атомі? атоми в молекулі? молекули в речовині? людина біля планети? планета біля Сонця?

На сьогодні в науці розрізняють чотири фундаментальні взаємодії: гравітаційну, електромагнітну, сильну, слабку.

3. Фундаментальний характер законів збереження в природі

Всесвіт існує в просторі та часі, властивостями яких пояснюється існування фундаментальних законів збереження (закон збереження і перетворення енергії, закон збереження імпульсу, закон збереження електричного заряду).

Даним законам підкоряються об’єкти макро-, мікро- та мегасвіту; ці закони справджуються під час будь-якої взаємодії.

4. Прояви закону збереження і перетворення енергії

Закон збереження і перетворення енергії свідчить, що енергія нікуди не зникає, нізвідки не виникає, вона лише передається від одного тіла до іншого, перетворюється з одного виду на інший.

Проблемне питання

• Які види енергії ви знаєте?

Проблемне питання

В природі:

Ядерна енергія, яка вивільняється на Сонці в ході термоядерної реакції, перетворюється на енергію випромінювання.

Потрапляючи на зелене листя рослин, ця енергія поглинається хлорофілом і перетворюється на хімічну енергію поживних речовин.

Споживаючи хімічну енергію, збережену рослинами (їжу), організм людини перетворює її на хімічну енергію клітин.

Хімічна енергія, запасена, наприклад, у м’язах людини, перетворюється на механічну енергію (кінетичну енергію руху).

Проблемне питання

• Опишіть «рух» енергії під час роботи гідроелектростанції. 

Гребля перегородила річку – утворилося водосховище, рівень води в якому вищий за рівень у річищі за греблею, тому вода у водосховищі має потенціальну енергією.

Падаючи з висоти, вода втрачає потенціальну енергію, але набуває кінетичної.

Потрапляючи на лопаті турбіни, вода віддає їй свою кінетичну енергію, і турбіна отримує кінетичну енергію обертання.

Турбіна обертає ротор електричного генератора, в якому механічна енергія обертання перетворюється на електричну енергію.

Проводами електрична енергія доходить до електролампи у вашій оселі і в ній перетворюється на світлову й теплову.

У ході кожного із процесів частина енергії перетворюється на внутрішню (нагрівання води, підшипників турбіни та генератора, проводів тощо). 

У кожному з наведених ланцюжків енергія перетворюється з одного виду на інший, проте загальна кількість енергії залишається незмінною (енергія зберігається). Якщо ми додамо всі значення, які відповідають різним видам енергії, то сума завжди буде однаковою.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Серед корисних господарських порад є така: якщо ви взимку зберігаєте картоплю на лоджії, то, щоб картопля не замерзла, в ящику, де вона зберігається, слід прилаштувати електричну лампу розжарення та періодично її вмикати. Навіщо? Хіба в темряві холодніше, ніж на світлі?

Електрична енергія у лампі розжарювання перетворюється на світлову й теплову. І лише 5 % електричної енергії перетворюється на енергію світла, решта – на внутрішню енергію.

2. На рисунку подано декілька прикладів перетворення енергії. Який вид енергії на який перетворюється в кожному випадку?

а) Хімічна енергія перетворюється на механічну енергію.

б) Енергія випромінювання перетворюється на хімічну енергію.

в) Хімічна енергія перетворюється на механічну енергію

г) Електрична енергія перетворюється на теплову. 

3. Які перетворення енергії відбуваються під час запуску на орбіту космічного корабля? підйому ліфта? забивання цвяха в дошку?

Перетворення енергії під час:

- запуску на орбіту космічного корабля – енергія, що виділяється під час хімічної реакції горіння палива, перетворюється на кінетичну енергію руху ракети, а також на світлову й теплову енергію;

-   підйому ліфта – електрична енергія перетворюється на кінетичну та потенціальну енергію ліфту;

- забивання цвяха в дошку – кінетична енергія молотка перетворюється на кінетичну та теплову енергію цвяха.

4. Скориставшись даними рисунку, визначте ККД автомобіля.

Енергія палива – 100%. Механічні втрати – 5%, теплові втрати в двигуні – 74%, світло фар – 6%. Тому ККД автомобіля

5. У ході об’єднання двох частинок виникла складніша частинка, при цьому виділилася певна енергія E (рис. а). Складну частинку зруйнували, тобто відновили початковий стан (рис. б). Вивільнилася чи поглинулася при цьому енергія? Скільки енергії вивільнилося або поглинулося?

При відновленні початкового стану складної частинки поглинається така сама кількість енергії Е, яка виділяється у ході об’єднання двох частинок.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Наведіть приклади об’єктів кожного зі структурних рівнів Всесвіту.

2. Яка теорія переважно описує мікросвіт? макросвіт? мегасвіт?

3. Чому кожна фізична теорія має межі застосування?

4. Які фундаментальні взаємодії ви знаєте? Наведіть приклади їх проявів.

5. З якою властивістю простору або часу пов’язаний закон збереження і перетворення енергії? закон збереження імпульсу?

6. Які існують види енергії?

7. Наведіть приклади проявів закону збереження та перетворення енергії.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 39, Вправа № 39 (6)

Урок 90 Лабораторна робота № 7. Вивчення закону збереження механічної енергії.

Мета уроку: в процесі дослідницької діяльності закріпити знання про явище збереження механічної енергії в замкненій системі тіл.

Очікувані результати: учні повинні переконатися, що повна механічна енергія замкненої системи тіл залишається незмінною, якщо в системі діють тільки сили тяжіння та сили пружності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник; на кожного учня чи групу учнів – штатив із муфтою та лапкою, динамометр, набір тягарців, лінійка завдовжки 40–50 см, гумовий шнур завдовжки 15 см із покажчиком і петельками на кінцях, олівець, міцна нитка

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 7

Тема. Вивчення закону збереження механічної енергії.

Мета: переконатися на досліді, що повна механічна енергія замкненої системи тіл залишається незмінною, якщо в системі діють тільки сили тяжіння та сили пружності.

Обладнання: штатив із муфтою та лапкою, динамометр, набір тягарців, лінійка завдовжки 40–50 см, гумовий шнур завдовжки 15 см із покажчиком і петельками на кінцях, олівець, міцна нитка.

Хід роботи

Теоретичні відомості

Для виконання роботи можна використати експериментальну установку, Попередньо позначивши на лінійці положення покажчика у випадку ненавантаженого шнура (позначка 0), до петлі шнура підвішують тягарець, який потім відтягують униз (стан 1), надаючи шнуру деякого видовження  У стані 1 повна механічна енергія системи «шнур – тягарець – Земля» дорівнює потенціальній енергії розтягненого шнура

Далі тягарець відпускають і відзначають положення покажчика в той момент, коли тягарець досягне максимальної висоти (стан 2). У цьому стані повна механічна енергія системи дорівнює сумі потенціальної енергії піднятого на висоту  тягарця й потенціальної енергії розтягнутого шнура

Підготовка до експерименту

1. Перед тим як розпочати вимірювання, згадайте:

1) вимоги безпеки під час виконання лабораторних робіт;

2) закон збереження повної механічної енергії.

2. Проаналізуйте формули (1) і (2) та поміркуйте, які вимірювання слід зробити, щоб визначити повну механічну енергію системи у стані 1 і стані 2. Складіть план проведення експерименту.

3. Зберіть установку

4. Потягнувши за нижню петельку вертикально вниз, випряміть шнур, не натягуючи його. Позначте на лінійці олівцем положення покажчика у випадку ненавантаженого шнура й поставте позначку 0.

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки. Результати вимірювань відразу заносьте до таблиці.

1. Визначте за допомогою динамометра вагу  тягарця.

2. Підвісьте тягарець до петельки. Відтягнувши тягарець униз, позначте на лінійці положення покажчика, біля позначки поставте цифру 1.

3. Відпустіть тягарець. Помітивши положення покажчика в момент, коли тягарець сягнув найбільшої висоти, поставте у відповідному місці позначку 2. Зверніть увагу: якщо позначка 2 розташується вище, ніж позначка 0, дослід необхідно повторити, зменшивши розтягнення шнура та відповідно змінивши положення позначки 1.

4. Виміряйте сили пружності  і , які виникають у гумовому шнурі в разі його розтягнення на  і  відповідно. Для цього зніміть тягарець і, зачепивши петлю шнура гачком динамометра, розтягніть шнур спочатку до позначки 1, а потім до позначки 2.

6. Вимірявши відстані між відповідними позначками, визначте видовження  і  гумового шнура, а також максимальну висоту h підйому тягарця

7. Повторіть дії, описані в пунктах 1–6, підвісивши до шнура два тягарці разом.

Опрацювання результатів експерименту

1. Для кожного досліду визначте повну механічну енергія системи.

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент та його результати. Сформулюйте висновок, у якому:

1) порівняйте одержані вами значення повної механічної енергії системи у стані 1; у стані 2;

2) зазначте причини можливої розбіжності результатів;

3) укажіть фізичні величини, вимірювання яких, на ваш погляд, дало найбільшу похибку.

Творче завдання

Візьміть невелику кульку на довгій міцній нитці. До нитки прив’яжіть гумовий шнур і, тримаючись за кульку, із силою потягніть шнур униз. Виміряйте видовження шнура. Відпустіть кульку. Виміряйте висоту, на яку піднялась кулька. Визначте жорсткість шнура та обчисліть цю висоту теоретично. Порівняйте результат обчислення з результатом експерименту. 

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 38.  

Відео експеримент  https://www.youtube.com/watch?v=rrmERS6ccn4

В разі повітряної трривоги виконати лабораторну роботу № 7 відправити на н.з. не пізніше 25.04

Урок 89 Розв’язування задач за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах».

Мета уроку: закріпити знання за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Під час пострілу з пружинного пістолета вертикально вгору куля масою 20 г з рівня землі піднялася на висоту 5 м. Знайдіть жорсткість пружини пістолета, якщо вона була стиснута на 10 см. Масою пружини знехтувати.

2. Камінь кинули з рівня землі під кутом до горизонту, надавши йому початкової швидкості руху 17 м/с. Визначте швидкість руху каменя на висоті 3,2 м.

3. Об нерухому кульку масою 20 г ударяється кулька масою 30 г, яка рухається зі швидкістю 5 м/с. Визначте швидкості руху кульок після удару, вважаючи удар центральним пружним.

4. Дві кульки, маси яких 30 г і 15 г, рухаються з однаковою швидкістю 3 м/с назустріч одна одній. З якими швидкостями вони розлетяться після абсолютно пружного центрального удару?

IV. САМОСТІЙНА РОБОТА

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 38, Вправа № 38 (4)

Урок 88 Розв’язування задач за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах».

Мета уроку: закріпити знання за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ      

1. Свинцева куля масою 500 г, що рухається зі швидкістю 10 см/с, вдаряється в нерухому кулю з воску масою 200 г, після чого обидві кулі рухаються разом. Визначте кінетичну енергію куль після удару.

Чи грали ви в більярд? Спробуємо описати один із випадків зіткнення більярдних куль, а саме пружний центральний удар.

Пружний центральний удар – зіткнення, під час якого втрати механічної енергії відсутні, а швидкості руху куль до і після удару напрямлені вздовж прямої, що проходить через центри куль.

2. Куля, яка рухалася більярдним столом зі швидкістю 5 м/с, зіштовхується з нерухомою кулею такої самої маси (див. рисунок). Визначте швидкості руху куль після зіткнення. Удар вважайте пружним центральним.

Аналіз фізичної проблеми. Систему двох куль можна вважати замкненою, удар є пружним, тому втрати механічної енергії відсутні. Отже, для розв’язання задачі можна використати і закон збереження механічної енергії, і закон збереження імпульсу. Оберемо за нульовий рівень поверхню столу. У даному випадку потенціальні енергії куль до і після удару дорівнюють нулю, тому повна механічна енергія системи і до, і після удару складається тільки з кінетичних енергій куль.

Якщо вам цікаво, з якою швидкістю вилітає стріла з вашого лука або якою є швидкість руху кулі пневматичної гвинтівки, допоможе простий пристрій  балістичній маятник.

Балістичній маятник – підвішене на металевих стрижнях важке тіло.

З’ясуємо, як визначити швидкість руху кулі за допомогою цього пристрою.

3. Куля масою 0,5 г влучає в підвішений на стрижнях дерев’яний брусок масою 300 г і застрягає в ньому. Визначте, з якою швидкістю рухалася куля, якщо після влучення кулі брусок піднявся на висоту 1,25 см Аналіз фізичної проблеми. Під час влучення кулі в брусок останній набуває швидкості. Час взаємодії дуже короткий, тому протягом цього часу можна вважати систему «куля – брусок» замкненою та скористатися законом збереження імпульсу. А от законом збереження механічної енергії скористатися не можна, оскільки присутня сила тертя.

Коли куля вже зупинила рух усередині бруска і він почав відхилятися, то можна знехтувати дією сили опору повітря та скористатися законом збереження механічної енергії для системи «Земля – брусок». А от імпульс бруска буде зменшуватись, оскільки дія стрижнів уже не компенсує дію Землі.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 38, Вправа № 38 (2, 3)

Урок 87 Розв’язування задач за темою «Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах».

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Тіло масою 2 кг падає з висоти 30 м над землею. Обчисліть кінетичну енергію тіла в момент, коли воно перебуває на висоті 15 м над Землею.

2. Спортсмен, що доти перебував у стані спокою, стрибає з певної висоти вертикально у воду. В момент входження у воду його швидкість дорівнює 10 м/с. З якої висоти робив стрибок спортсмен?

3. Снаряд, який дістав під час пострілу із гармати початкову швидкість 300 м/с, летить вертикально вгору. На якій висоті над місцем пострілу його кінетична енергія дорівнюватиме потенціальній?

4. Вагон масою 36 т, який рухається зі швидкістю 2 м/с, наштовхується на пружинний амортизатор і зупиняється. На скільки стиснулась пружина амортизатора, якщо її жорсткість становить 225 кН/м?

5. Учасник атракціону з банджіджампінгу здійснює стрибок з моста (див. рисунок). Якою є жорсткість гумового канату, до якого прив’язаний спортсмен, якщо під час падіння шнур розтягнувся від 40 до 100 м? Маса спортсмена 72 кг, початкова швидкість його руху дорівнює нулю. Опором повітря знехтуйте.

Аналіз фізичної проблеми. Опором повітря нехтуємо, тому можна вважати систему тіл «Земля – людина – шнур» замкненою і для розв’язання задачі скористатися законом збереження механічної енергії: на початку стрибка спортсмен має потенціальну енергію піднятого тіла, в найнижчій точці ця енергія перетворюється на потенціальну енергію деформованого шнура.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 38, Вправа № 38 (1)

Урок 86 Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Слово «енергія» ми чуємо в телевізійних репортажах, бачимо на шпальтах газет. Ним можна скористатися для характеристики:

-         людей (енергійна людина);

-         природних явищ (енергія землетрусу чи урагану);

-         машин і механізмів (електроенергія, яку вони споживають).

А що ж таке енергія з точки зору фізики?

Які існують види енергії?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Механічна енергія

Енергія (від. грецьк. «діяльність») – це фізична величина, яка є загальною мірою руху та взаємодії всіх видів матерії.

Одиниця енергії в СІ – джоуль:

У механіці ми маємо справу з механічною енергією.

Механічна енергія – це фізична величина, яка є мірою руху та взаємодії тіл і характеризує здатність тіл виконувати механічну роботу.

2. Види механічної енергії

Кінетична енергія  – це енергія, яка зумовлена рухом тіла і дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат швидкості його руху.

Потенціальна енергія  – це енергія, зумовлена взаємодією тіл або частин тіла.

Повна механічна енергія тіла (системи тіл) – це сума кінетичної і потенціальної енергій тіла (системи тіл)

Закон збереження механічної енергії:

В замкнутій фізичній системі механічна енергія нікуди не зникає і нізвідки не виникає, вона лише перетворюється з одного виду на інший і є величиною сталою.

3. Учимося розв’язувати задачі

Алгоритм розв’язування задач із застосуванням закону збереження механічної енергії

1. Уважно прочитайте умову задачі. З’ясуйте, чи є система замкненою, чи можна знехтувати дією сил опору. Запишіть коротку умову задачі.

2. Виконайте пояснювальний рисунок, на якому зазначте нульовий рівень, початковий та кінцевий стан тіла (системи тіл).

3. Запишіть закон збереження і перетворення механічної енергії. Конкретизуйте цей запис, скориставшись даними, наведеними в умові задачі, та відповідними формулами для визначення енергії.

4. Розв’яжіть отримане рівняння відносно невідомої величини. Перевірте її одиницю та визначте числове значення.

5. Проаналізуйте результат, запишіть відповідь.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. На якій висоті над поверхнею землі м’яч масою 350 г має потенціальну енергію 14 Дж?

2. Потенціальна енергія пружини, стиснутої на 4 см, дорівнює 64 кДж. Визначте коефіцієнт жорсткості цієї пружини.

3. Визначте масу метеора, який рухається зі швидкістю 40 км/с і має кінетичну енергію 40 ГДж.

4. Імпульс тіла дорівнює 8 кг·м/с, а кінетична енергія 16 Дж. Знайдіть масу і швидкість тіла.

5. Маса самоскида у 18 разів більша за масу легкового автомобіля, а швидкість самоскида в 6 разів менша від швидкості легкового автомобіля. Порівняйте імпульси та кінетичні енергії самоскида й легкового автомобіля.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 38

Урок 85 Розв'язування задач темою «Реактивний рух. Фізичні основи ракетної техніки. Досягнення космонавтики»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення реактивного руху.

2. Опишіть досліди зі спостереження реактивного руху.

3. Запишіть закон збереження імпульсу для руху ракети, припустивши, що все її паливо згоряє миттєво в момент старту.

4. Чому для запускання космічних кораблів з поверхні Землі використовують багатоступеневі ракети?

5. Назвіть ім’я першого в історії людства космонавта та ім’я конструктора, під керівництвом якого було здійснено перший політ у космос.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Від двоступінчастої ракети загальною масою 1000 кг у момент досягнення швидкості 171 м/с відділилася її друга ступінь масою 400 кг. При цьому швидкість другої ступіні зросла до 185 м/с. Знайти з якою швидкістю стала рухатися перша ступінь ракети. Швидкості вказано відносно спостерігача, який знаходився на Землі.

2. Реактивний літак збільшує швидкість від 200 м/с до 500 м/с і при цьому втрачає тонну палива. Яка швидкість витікання газів, якщо маса літака без палива дорівнює 20 т?

3. Автомат Калашнікова, з якого куля масою 8 г вилітає зі швидкістю 715 м/с, діє на плече людини з середньою силою 12 Н. Визначте, скільки часу триватимуть 100 пострілів.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 37, Вправа № 37 (3)  

Урок 84 Реактивний рух. Фізичні основи ракетної техніки. Досягнення космонавтики

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Завдяки чому можуть рухатися люди, автомобілі, тварини?

Чому літають планери, птахи, метелики?

Чому плавають риби, катери, підводні човни?

Відповідь є простою: всі перелічені тіла від чогось відштовхуються: людина, тварина, автомобіль – від поверхні Землі; планери, птахи, метелики – від повітря; риби та катери – від води.

Як пояснити рух космічного літального апарата, адже він не має можливості від чогось відштовхнутися? (Проте космічні кораблі літають у відкритому космосі, виконують маневри, повертаються на Землю)

Від чого ж вони відштовхуються?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Реактивний рух

Проведемо дослід

Надуємо повітряну кульку і, не стягаючи її отвір ниткою, відпустимо. Кулька почне рухатись, і рухатиметься доти, поки з отвору виривається повітря.

Проблемне питання

• Яка причина руху повітряної кульки у даному досліді?

Якщо отвір кульки закритий, вона перебуває в спокої й імпульс системи «кулька – повітря» дорівнює нулю.

Якщо отвір відкрити, то повітря почне вириватися назовні з досить великою швидкістю, тобто набуде певного імпульсу: .

Сама кулька теж набуде імпульсу: , напрямленого в бік, протилежний імпульсу повітря.

Реактивний рух – це рух, що виникає внаслідок відділення з деякою швидкістю від тіла якоїсь його частини.

Уявімо, що система «кулька – повітря» є замкненою. Тоді відповідно до закону збереження імпульсу загальний імпульс системи «кулька – повітря» залишається незмінним і дорівнює нулю:

Знак «–» свідчить про те, що кулька рухається в напрямку, протилежному напрямку руху повітря.

Проблемне питання

• Де зустрічається реактивний рух у нашому житті?

Завдяки реактивному руху пересуваються багато мешканців морів і океанів; «шалений огірок» (огірок­пирскач) може подолати відстань до 12 м, розсіюючи по дорозі насіння.

Його широко використовують у техніці: найпростіші поливні системи, автомобілі на реактивній тязі, катери з водометними двигунами, реактивні літаки.

Віддача автомата

Сила , яка діє на кулі, дорівнює швидкості зміни імпульсу куль:

Реактивний рух ракети

Ракета – літальний апарат, який переміщується в просторі завдяки реактивній тязі, що виникає внаслідок відкидання ракетою частини власної маси.

Проблемне питання

• Що є відокремлюваною частиною ракети?

Відокремлюваною частиною ракети є струмінь гарячого газу, який утворюється в ході згоряння палива. Коли газовий струмінь із величезною швидкістю викидається із сопла ракети, то оболонка ракети одержує потужний імпульс, напрямлений у бік, протилежний швидкості руху струменя.

Уявімо неймовірний варіант: у момент старту все паливо ракети згоряє відразу.

Оскільки до старту ракета перебуває у спокої, то закон збереження імпульсу після згоряння палива виглядав би так:

Проблемне питання

• Чи може одноступенева ракета покинути Землю?

Якби паливо ракети згоряло миттєво, а руху ракети нічого не заважало б, то швидкість, набрана ракетою, була б достатньою для того, щоб вивести ракету на орбіту Землі.

Однак у реальності паливо згоряє поступово, а на рух ракети помітно впливає опір повітря. Розрахунки показують, що для досягнення необхідної швидкості маса палива має у 200 разів перевищувати масу оболонки, а це нереально реалізувати технічно.

• Як технічно вирішити дану проблему?

Це можливо тільки за допомогою багатоступеневих ракет: у таких ракетах ступені зі спорожнілими паливними резервуарами відкидаються в польоті (потім вони згоряють в атмосфері через тертя об повітря).

При цьому маса ракети зменшується, відповідно збільшується швидкість її руху. Зазначимо, що всі ракети-носії космічних апаратів, як найперші, так і ті, що використовуються зараз, є багатоступеневими.

12 квітня 1961 р. ракета-носій «Восток» вивела на орбіту космічний корабель «Восток», на борту якого був перший у світі космонавт Ю. О. Гагарін

Цей політ був здійснений за ініціативою та під керівництвом видатного конструктора С. П. Корольова (1907–1966), уродженця м. Житомира.

IV. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Під час запуску моделі ракети масою 250 г з неї вийшло майже миттєво 50 г стиснутого повітря зі швидкістю 2 м/с. Визначте швидкість, з якою рухатиметься ракета.

2. Маса реактивного набою на установці типу «Град» дорівнює 42,6 кг, а швидкість його вильоту 355 м/с. Вважаючи, що порох згорає миттєво, а швидкість витікання продуктів згоряння дорівнює 2 км/с, визначте масу порохового заряду.

3. Визначте середню силу тиску на долоню під час стрільби з пістолета, якщо темп стрільби становить 30 пострілів за хвилину, маса кулі дорівнює 8 г, а швидкість, з якою вона вилітає зі стволу, – 315 м/с.

4. З якою швидкістю рухатиметься ракета, якщо середня швидкість витікання продуктів згорання дорівнює 1 км/с, а маса палива, що згоріло, складає 80% усієї маси ракети? 

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення реактивного руху.

2. Опишіть досліди зі спостереження реактивного руху.

3. Запишіть закон збереження імпульсу для руху ракети, припустивши, що все її паливо згоряє миттєво в момент старту.

4. Чому для запускання космічних кораблів з поверхні Землі використовують багатоступеневі ракети?

5. Назвіть ім’я першого в історії людства космонавта та ім’я конструктора, під керівництвом якого було здійснено перший політ у космос.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 37, Вправа № 37 (1, 2)

Урок 83 Розв'язування задач темою «Взаємодія тіл. Імпульс. Закон збереження імпульсу»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Людина, яка біжить зі швидкістю 7 м/с, наздоганяє візок, що рухається зі швидкістю 2 м/с, і заскакує на нього. З якою швидкістю буде рухатися візок після цього, якщо маса людини і візка відповідно дорівнює 70 кг і 30 кг?

2. На вагонетку масою 800 кг, яка котиться по горизонтальній колії зі швидкістю 0,2 м/с, насипали зверху 200 кг щебеню. На скільки при цьому зменшилася швидкість вагонетки?

3. Мотоцикліст масою 150 кг (разом із мотоциклом), рухаючись прямолінійно, збільшив свою швидкість з 8 м/с до 10 м/с. Визначте зміну імпульсу.

4. По навчальній мішені стріляють із кулемета. Маса кулі 5 г, швидкість її руху 400 м/с, темп стрільби – 180 пострілів щохвилини. Усі кулі застряють у мішені. З якою середньою силою вони діють на мішень?

IV. САМОСТІЙНА РОБОТА

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 36, Вправа № 36 (4)

Урок 82 Розв'язування задач темою «Взаємодія тіл. Імпульс. Закон збереження імпульсу»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Яку систему можна вважати замкненою? Наведіть приклади.

2. Дайте означення імпульсу тіла. Якою є одиниця імпульсу тіла в СІ?

3. Сформулюйте закон збереження імпульсу.

4. Доведіть закон збереження імпульсу для системи двох тіл.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Із гармати, встановленої на гладенькій горизонтальній поверхні, горизонтально випущено снаряд зі швидкістю 100 м/с. Якої швидкості руху набуде гармата після пострілу, якщо маса снаряда дорівнює 20 кг, а маса гармати – 2 т?

2. Вагон масою 30 т рухається зі швидкістю 4 м/с і стикається з нерухомою платформою масою 10 т. Визначте швидкість вагона і платформи після того, як спрацює автозчеплення.

3. Граната, що летить зі швидкістю 20 м/с, розривається на два уламки масами 1,2 кг і 1,8 кг. Більший уламок продовжує рухатись у тому ж напрямку зі швидкістю 50 м/с. Визначте швидкість меншого уламку.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 36, Вправа № 36 (2)

Урок 81 Взаємодія тіл. Імпульс. Закон збереження імпульсу

Мета уроку: сформувати знання учнів про імпульс тіла та імпульс сили, закон збереження імпульсу.

Очікувані результати: учні повинні знати походження слова «імпульс»; давати означення імпульсу тіла та імпульсу сили, знати формули для їх знаходження та їхні одиниці в СІ; формулювати закон збереження імпульсу, доводити його, ґрунтуючись на законах Ньютона, та записувати математично; знати, що називають замкненою системою тіл.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, «колиска Ньютона»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Закони Ньютона дозволяють розв'язати багато задач, які стосуються руху та взаємодії тіл. Однак на практиці часто буває складно виміряти або аналітично подати сили, що діють на тіло.

Як обчислити сили, що виникають у результаті зіткнення тіл? (При цьому змінюються і жорсткість тіл, і коефіцієнт тертя)

Як визначити сили, що виникають під час вибуху? (Крім того, для розрахунків потрібно знати час взаємодії тіл, виміряти який теж іноді складно)

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Замкнена система тіл

Система тіл – це декілька тіл, що взаємодіють одне з одним.

Внутрішні сили системи – це сили, які характеризують взаємодію тіл системи між собою.

Замкнена система тіл (ізольована) – це така система тіл, на яку не діють зовнішні сили, а будь-які зміни стану системи є результатом дії внутрішніх сил.

Проблемне питання

• Чи можливо на Землі знайти замкнену систему тіл?

На Землі неможливо знайти замкнену систему тіл: на будь-яке тіло діє сила тяжіння, будь-який рух тіл супроводжується тертям. Тому на практиці систему тіл вважають замкненою, якщо зовнішні сили, які діють на систему, зрівноважені або набагато менші від внутрішніх сил системи.

Проблемне питання

• Яку систему можна вважати замкненою (незамкненою)?

Під час вибуху феєрверка зовнішні сили, що діють на його «осколки» (сила тяжіння та сила опору), у багато разів менші від сил, з якими «осколки» відштовхуються, тому під час вибуху систему тіл «осколки» можна вважати замкненою. А от після вибуху притяганням Землі й опором повітря нехтувати не можна і система тіл «осколки» буде незамкненою.

Якщо людина штовхає ядро, стоячи на легкорухомому візку, то систему тіл «людина на візку – ядро» можна вважати замкненою, адже силу тяжіння зрівноважує сила нормальної реакції опори, а сила тертя кочення є незначною. Якщо ж людина штовхає ядро, стоячи на землі, то система тіл «людина – ядро» є незамкненою, бо сила тертя є порівнянною із силою взаємодії людини і ядра.

2. Імпульс тіла

Імпульс тіла – це векторна фізична величина, яка дорівнює добутку маси тіла на швидкість його руху.

Одиниця імпульсу тіла в СІ – кілограм-метр за секунду

3. Закон збереження імпульсу

Розглянемо взаємодію двох тіл масами  і .

Тіла утворюють замкнену систему й рухаються зі швидкостями  і  відповідно.

У результаті взаємодії, яка триває певний інтервал часу t, обидва тіла змінюють швидкість свого руху до  і .

Система замкнена, тому причиною зміни швидкості руху кожного тіла є тільки сили  і  – внутрішні сили системи. Відповідно до третього закону Ньютона ці сили рівні за модулем і протилежні за напрямком:

Закон збереження імпульсу:

У замкненій системі тіл векторна сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює векторній сумі імпульсів тіл після взаємодії.

IV. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Чи може змінитись імпульс тіла, якщо не змінились ані маса тіла, ані модуль його швидкості?

Так, якщо зміниться напрямок швидкості.

2. Чи може людина, стоячи на ідеально гладкій горизонтальній поверхні льоду, зрушити з місця, не упираючись нічим гострим у лід?

Так, якщо кине від себе якийсь предмет.

3. Яким способом космонавт зможе повернутися на корабель, якщо трос, яким він був прив’язаний до корабля, випадково обірветься?

В такому аварійному випадку космонавту треба щось кинути в напрямку, протилежному напрямку від корабля. Тоді космонавт отримає імпульс і він почне рухатися до корабля.

4. Визначте імпульс космічного корабля масою 10 т, що рухається по орбіті зі швидкістю 7,8 км/с.

5. Яка маса мопеда, якщо його імпульс дорівнює 1200 кг·м/с за швидкості руху 15 м/с?

6. З якою швидкістю мав би рухатися легковий автомобіль, маса якого 1,5 т, щоб у нього був такий самий імпульс, як у вантажівки масою 9 т, що рухається зі швидкістю 54 км/год?

7. Сталева куля рухається зі швидкістю 1 м/с, а алюмінієва куля такого самого радіуса – зі швидкістю 4 м/с. Яка з куль має більший імпульс?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Яку систему можна вважати замкненою? Наведіть приклади.

2. Дайте означення імпульсу тіла. Якою є одиниця імпульсу тіла в СІ?

3. Сформулюйте закон збереження імпульсу.

4. Доведіть закон збереження імпульсу для системи двох тіл.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 36, Вправа № 36 (1)

Урок 80 Контрольна робота № 5 з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина І)

Мета уроку: оцінити знання й уміння учнів за темою V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина І), виявити прогалини в знаннях для подальшого їх усунення.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: картки із завданнями контрольної роботи № 5.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Проінструктувати учнів щодо типів завдань контрольної роботи № 5, правил їх оформлення, розподілу часу на роботу.

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

В разі повітряної тривоги виконати контрольну роботу самостійно відправити на н.з. 04.04.25р

Повторити § 28 – 35. Ознайомитися з матеріалом енциклопедичної сторінки після розділу V «Рух і взаємодія. Закони збереження» підручника.

Урок 79 Розв’язування задач з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина І). Підготовка до контрольної роботи № 5

Мета уроку: закріпити знання за темою V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина І), продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі різних типів, застосовуючи набуті знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів, застосовуючи теоретичні знання, отримані в ході вивчення теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина І).

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда  за матеріалами теми V «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина І) (за основу взяти матеріал, поданий у таблицях і схемах рубрики «Підбиваємо підсумки розділу V “Рух і взаємодія. Закони збереження”» підручника).

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Тіло рухається вздовж осі OX. На рисунку наведено графік залежності проекції швидкості руху цього тіла від часу спостереження. Яка ділянка графіка відповідає рівномірному руху тіла?

а) Ділянка AB

б) Ділянка ВС

в) Ділянка СD

г) Ділянки AB і СD

2. Яка з поданих фізичних величин є скалярною?

а) Прискорення       б) Швидкість руху        в) Переміщення       г) Час

3. З яким тілом слід пов’язати систему відліку, щоб вона була інерціальною?

а) Потяг набирає швидкість

б) Дівчинка гойдається на гойдалці

в) Хлопчик рухається дорогою прямолінійно з незмінною швидкістю

г) Собака сповільнює свій рух

4. Тіло, кинуте вертикально вгору, рухається лише під дією сили тяжіння. Прискорення руху тіла:

а) Найбільше в момент початку руху

б) Однакове в будь-який момент руху

в) Найменше в найвищій точці траєкторії

г) Збільшується під час падіння

5. З яким прискоренням рухається велосипедист, якщо протягом 2 с швидкість його руху збільшується від 3 до 6 м/с?

6. Автомобіль починає рух і протягом 5 с рухається з незмінним прискоренням 4 м/с2. Визначте переміщення автомобіля за цей час.

а) 10 м;  б) 20 м; в) 50 м; г) 100 м.

7. Тіло кинули вертикально вгору зі швидкістю 30 м/с. Який час підйому тіла на висоту 25 м? Якою буде швидкість руху тіла через цей інтервал часу?

8. На підлозі ліфта стоїть валіза масою 20 кг. Ліфт починає рухатися з прискоренням 2 м/с2. Чому дорівнює вага валізи? Розгляньте два варіанти.

9. Брусок масою 500 г під дією підвішеного до нього тягаря масою 150 г подолав від початку руху шлях 80 см за 2 с. Знайдіть коефіцієнт тертя ковзання.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 28–35

Виконати завдання рубрики «Завдання для самоперевірки до розділу V “Рух і взаємодія. Закони збереження”» підручника: № 10, 11, 13.

Урок 78 Розв’язування задач за темою «Рух тіла під дією кількох сил»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Рух тіла під дією кількох сил», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Рух тіла під дією кількох сил».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Підйомний кран піднімає вантаж масою 1 т. Яка сила натягу троса на початку піднімання, якщо вантаж рухається з прискоренням 25 м/с2?

2. Два тягарі масами 1 і 2 кг зв’язані між собою міцною нерозтяжною ниткою. Тягар масою 1 кг тягнуть вертикально вгору із силою 45 Н. Визначте прискорення тягарів і силу натягу нитки.

Аналіз фізичної проблеми. Оскільки нитка міцна й нерозтяжна, тягарі рухаються як єдине ціле з прискоренням . Через нитку тягарі взаємодіють один з одним із силами  і . Згідно з третім законом Ньютона ці сили рівні за модулем і протилежні за напрямком ( ).

3. Тіло масою m1 = 1 кг ковзає горизонтальною поверхнею під дією тягаря масою m2 = 250 г (див. рисунок). Дана система тіл рухається з прискоренням 1,5 м/с2. Визначте коефіцієнт тертя між тілом і поверхнею.

Аналіз фізичної проблеми. Оскільки нитка міцна й нерозтяжна, тягарі рухаються як єдине ціле з прискоренням . Через нитку тягарі взаємодіють один з одним із силами  і . Згідно з третім законом Ньютона ці сили рівні за модулем і протилежні за напрямком ( ).

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 35 , Вправа № 35 (1, 6)

Урок 77 Розв’язування задач за темою «Рух тіла під дією кількох сил»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Рух тіла під дією кількох сил», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Рух тіла під дією кількох сил».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Тіло масою 3 кг падає в повітрі з прискоренням 8 м/с2. Визначити силу опору повітря.

2. Вантаж масою 10 кг і об’ємом 1 дм3 витягають із води за допомогою мотузки. Визначте силу натягу мотузки, якщо вантаж рухається з прискоренням 2 м/с2. Опором води знехтуйте.

3. Людина масою 70 кг зайшла в ліфт. Ліфт починає рух із прискоренням 0,2 м/с2, напрямленим угору, а потім піднімається з незмінною швидкістю. На скільки змінюється вага людини під час цього руху?

Аналіз фізичної проблеми

Вага тіла – це сила, яка діє на опору – ліфт. Виявити всі сили, які діють на ліфт, досить складно. Але за третім законом Ньютона P = N (з якою силою тіло діє на опору, з такою самою силою опора діє на тіло).

Отже, нам слід визначити силу нормальної реакції опори, яка діє на людину під час кожного виду руху ліфта.

4. Автомобіль масою 4 т рухається на гору, сповільнюючи свій рух. Визначте силу тяги автомобіля, якщо ухил гори становить 0,02, а коефіцієнт опору рухові дорівнює 0,04. Прискорення автомобіля 0,15 м/с2.

Зверніть увагу! Ухил – синус кута α нахилу полотна дороги до горизонту. Якщо ухил є малим (меншим від 0,1), то cos α≈1. Коефіцієнт опору рухові μ враховує всі види тертя: тертя кочення, ковзання в осях тощо. Сила опору напрямлена протилежно руху тіла й обчислюється за формулою , де N – сила нормальної реакції опори.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 35 (пункт 2: задачі 3, 4), Вправа № 35 (3)

Урок 76 Рух тіла під дією кількох сил

Мета уроку: сформувати знання про основні етапи розв’язування задач із динаміки.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі з динаміки на рух тіл під дією кількох сил, використовуючи наданий алгоритм розв’язування таких задач.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи всі рухи відбуваються тільки під дією сили тяжіння?  (Рухів, які відбуваються під дією лише однієї сили, у земних умовах практично немає)

Які сили розглядаємо в динаміці?  (Розглядаючи механічний рух, ми в першу чергу маємо справу із силами тяжіння, пружності й тертя)

Як на практиці розв’язувати механічні задачі розділу «Динаміка»?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Сили

Пригадаємо загальні ознаки сил, що діють у механічних процесах.

2. Учимося розв’язувати задачі

Алгоритм розв’язування задач із динаміки

1. Уважно прочитайте умову задачі. З’ясуйте, які сили діють на тіло, яким є характер його руху (рухається це тіло з прискоренням чи рівномірно прямолінійно).

2. Запишіть коротку умову задачі. У разі необхідності переведіть значення фізичних величин в одиниці СІ.

3. Виконайте пояснювальний рисунок, на якому зазначте сили, що діють на тіло, і напрямок прискорення руху тіла.

4. Виберіть інерціальну систему відліку. Осі координат бажано спрямувати так, щоб якнайбільше сил було напрямлено вздовж цих осей (це не змінить результату розв’язання, але значно його спростить).

5. Запишіть рівняння другого закону Ньютона у векторному вигляді та в проекціях на осі координат. Запишіть формули для обчислення сил. Одержавши систему рівнянь, розв’яжіть її відносно невідомої величини. Якщо в задачі є додаткові умови, використайте їх.

6. Перевірте одиницю та знайдіть числове значення шуканої величини. Проаналізуйте результат, запишіть відповідь.

Під час розв’язування задач систему відліку будемо пов’язувати з точкою, нерухомою відносно поверхні Землі (тобто тіло рухається, а осі координат залишаються нерухомими); тіло вважатимемо матеріальною точкою, тому всі сили будемо зображати прикладеними до однієї точки.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Щоб пересунути по підлозі скриню масою 15 кг, до неї потрібно прикласти горизонтальну силу 60 Н. Знайдіть коефіцієнт тертя між скринею та підлогою.

2. Автобус, маса якого з повним навантаженням дорівнює 15 т, вирушає з місця з прискоренням 0,7 м/с2. Знайдіть силу тяги, якщо коефіцієнт опору руху дорівнює 0,03.

3. Дерев’яний брусок масою 200 г рівномірно тягнуть горизонтальною поверхнею за допомогою пружини жорсткістю 40 Н/м. Визначте видовження пружини, якщо коефіцієнт тертя ковзання 0,25.

4. Обчисліть гальмівний шлях і час гальмування автомобіля, якщо він рухався прямою горизонтальною ділянкою дороги й перед початком гальмування мав швидкість 54 км/год. Коефіцієнт тертя ковзання гуми по бетону – 0,75.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 35 (пункт 2: задачі 1, 2), Вправа № 35 (2, 5)

Урок 75 Розв’язування задач за темою «Рух тіла під дією сили тяжіння»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Рух тіла під дією сили тяжіння», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Рух тіла під дією сили тяжіння».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. На яку максимальну висоту підніметься тіло, кинуте вгору з початковою швидкістю 44 м/с? Який час підйому тіла на цю висоту?

2. Дальність польоту тіла, кинутого в горизонтальному напрямку зі швидкістю 10 м/с, дорівнює висоті кидання. З якої висоти кинуто тіло?

3. Повітряна куля рівномірно піднімається зі швидкістю 2 м/с. На висоті 7 м від поверхні Землі з неї впустили невелике важке тіло. Через який проміжок часу тіло впаде на землю? Якою буде його швидкість у момент падіння? Падіння тіла вважати вільним.

4. Тіло, що падає без початкової швидкості, за останні 2 с пройшло відстань 40 м. Який час тривало падіння та з якої висоти падало тіло?

5. Із точок A і B, розташованих на одній вертикалі на відстані 105 м одна від одної (див. рисунок), кидають два тіла з однаковою швидкістю 10 м/с. Тіло 1 кидають із точки A вертикально вниз, а через 1 с із точки B кидають вертикально вгору тіло 2. На якій відстані від точки A тіла зустрінуться?

IV. САМОСТІЙНА РОБОТА

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 34, Вправа № 34 (5, 7)

Урок 74 Розв’язування задач за темою «Рух тіла під дією сили тяжіння»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Рух тіла під дією сили тяжіння», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Рух тіла під дією сили тяжіння».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Запишіть рівняння руху тіла під дією сили тяжіння в загальному вигляді.

2. Якою є траєкторія руху тіла, кинутого вертикально? горизонтально?

3. Як для тіла, кинутого горизонтально, визначити дальність польоту? висоту падіння? модуль швидкості руху тіла в будь-якій точці траєкторії?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Літак летить горизонтально зі швидкістю 720 км/год на висоті 245 м. Коли він пролітає над деякою точкою поверхні Землі, з нього скидають вантаж. На якій відстані від цієї точки вантаж упаде на Землю? Опором повітря знехтуйте.

2. Із прямовисної скелі заввишки 20 м у море горизонтально кинули камінь. Скільки часу падав камінь? Із якою швидкістю кинули камінь, якщо він упав у воду на відстані 16 м від скелі? Яка швидкість руху каменя в момент падіння в море? Опором повітря знехтуйте.

3. М'яч кинутий горизонтально з висоти 2 м з початковою швидкістю 5 м/с. Через який час та з якою швидкістю м'яч упаде на Землю? Визначте також дальність польоту та переміщення м'яча.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 34, Вправа № 34 (4)

Урок 73  Рух тіла під дією сили тяжіння

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Траєкторія руху м’яча, кинутого вертикально вниз або вгору, – пряма.

З певної висоти тіло можуть кидати і в горизонтальному напрямку –  траєкторією руху снаряду буде вітка параболи.

Струмінь води, випущений під кутом до горизонту, теж опише частину параболи.

Під дією якої сили відбуваються рухи всіх цих тіл? (Рухи всіх цих тіл відбуваються тільки під дією сили тяжіння, тобто маємо справу з вільним падінням)

Чому ж ці рухи так відрізняються? (Причина – в різних початкових умовах)

Як дані рухи охарактеризувати?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Рух тіла, кинутого вертикально

Рух тіла, кинутого вертикально вгору або вниз, – це рівноприскорений прямолінійний рух із прискоренням, що дорівнює прискоренню вільного падіння:

Щоб математично описати рух тіла, кинутого вертикально вгору або вниз (вільне падіння тіла), скористаємося формулами залежності швидкості, переміщення та координати від часу для рівноприскореного прямолінійного руху.

Підійдемо до запису формул, які описують вільне падіння, «технічно».

2. Рух тіла, кинутого горизонтально

Рух тіла, кинутого горизонтально, складається з двох рухів:

1) рівномірного – уздовж осі OX зі швидкістю  

2) рівноприскореного – уздовж осі OY без початкової швидкості та з прискоренням

Уздовж осі OX тіло рухається рівномірно, тому швидкість vx руху тіла є незмінною і дорівнює початковій швидкості v0, а дальність l польоту тіла за час t дорівнює добутку початкової швидкості v0 і часу t руху тіла:

Уздовж осі OY тіло вільно падає, тому швидкість його руху та висоту падіння визначимо за формулами:

Модуль швидкості руху тіла в довільній точці траєкторії обчислимо, скориставшись теоремою Піфагора:

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Снаряд зенітної гармати, випущений вертикально вгору із швидкістю 800 м/с, досяг цілі через 6 с. На якій висоті перебував літак противника і яка швидкість снаряда в момент досягання цілі?

2. Куля впала на землю з висоти 100 м. Знайдіть час падіння та швидкість кулі в момент удару.

3. Струмінь води з брандспойта, спрямовано  вертикально вгору, досягнув висоти 16,2 м. З якою швидкістю вилітає вода з брандспойта?

4. Камінь вільно падає з висоти 320 м. Який шлях він подолає за останні 2 с падіння?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Запишіть рівняння руху тіла під дією сили тяжіння в загальному вигляді.

2. Якою є траєкторія руху тіла, кинутого вертикально? горизонтально?

3. Як для тіла, кинутого горизонтально, визначити дальність польоту? висоту падіння? модуль швидкості руху тіла в будь-якій точці траєкторії?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 34, Вправа № 34 (1, 3)

Урок 72 Розв’язування задач за темою «Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння. Прискорення вільного падіння»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У скільки разів зменшується сила притягання космічної ракети до Землі під час віддалення від її поверхні на відстань, що дорівнює п’ятьом радіусам Землі?

2. На якій висоті сила гравітаційного притягання космонавта до Землі зменшиться у 9 разів?

3. Середня відстань між центрами Землі та Місяця дорівнює 60 земними радіусам. Маса Місяця у 81 раз менша за масу Землі. На якій відстані від центра Землі на прямій, що з’єднує центри Землі та Місяця, тіло притягується до місяця та землі з рівними за модулем силами?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 33, Вправа № 33 (7)

Урок 71 Розв’язування задач за темою «Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння. Прискорення вільного падіння»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Яку взаємодію називають гравітаційною? Наведіть приклади.

2. Сформулюйте та запишіть закон всесвітнього тяжіння.

3. Яким є фізичний зміст гравітаційної сталої? Чому вона дорівнює?

4. Якими є межі застосування закону всесвітнього тяжіння?

5. Дайте означення сили тяжіння. За якими формулами її обчислюють і як вона напрямлена?

6. Від яких чинників залежить прискорення вільного падіння?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Визначте силу гравітаційної взаємодії Землі й Місяця, якщо маса Землі становить 5,98·1024 кг, маса Місяця 7,35·1022 кг, а середня відстань між ними дорівнює 3,84·108 м.

2. Визначте масу Марса, якщо відомо, що його радіус становить 3,4·106 м, а прискорення вільного падіння на поверхні Марса має значення 3,7 м/с2.

3. Яке прискорення вільного падіння в космічному кораблі, що знаходиться на висоті, яка дорівнює трьом радіусам Землі?

4. Космічний корабель перед посадкою на Землю був на висоті 12 800 км від її поверхні. У скільки разів збільшилась сила притягання космонавта до Землі після посадки? Радіус Землі дорівнює 6400 км.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 33, Вправа № 33 (6)

Урок 70 Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння. Прискорення вільного падіння

Мета уроку: сформувати знання про силу тяжіння та силу всесвітнього тяжіння (закон тяжіння).

Очікувані результати: учні повинні формулювати та записувати закон всесвітнього тяжіння, називати межі його застосування; знати, яким є фізичний зміст гравітаційної сталої та чому вона дорівнює; давати означення сили тяжіння, розуміти, як вона напрямлена та за якими формулами її обчислюють; знати, як розрахувати прискорення вільного падіння, від яких чинників воно залежить.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, трубка Ньютона, корок, свинцева дробинка, пташине перо.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Сформулюйте третій закон Ньютона. Чому цей закон називають законом взаємодії?

2. Наведіть приклади прояву третього закону Ньютона.

3. Що можна сказати про природу сил, які виникають під час взаємодії тіл? Наведіть приклади.

4. Чому сили, які виникають під час взаємодії тіл, не зрівноважують одна одну?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ми знаємо, що планети, зокрема Земля, обертаються навколо Сонця. Сонце притягує планети. Земля притягує Місяць, утримуючи його на орбіті.

Від чого залежить сила взаємного притягання між небесними тілами?

Чи тільки небесні тіла можуть взаємодіяти?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Гравітаційна взаємодія

Гравітаційна взаємодія – взаємодія, яка є властивою всім тілам у Всесвіті й виявляється в їхньому взаємному притяганні одне до одного.

Гравітаційна взаємодія здійснюється за допомогою особливого виду матерії –  гравітаційного поля (існує навколо будь-якого тіла: зорі, планети, людини, книжки, молекули, атома).

2. Закон всесвітнього тяжіння

До XVII ст. вчені вважали, що тільки Земля має особливу властивість притягувати до себе всі тіла, що перебувають поблизу її поверхні. У 1667 р. Ньютон висловив дивне для тих часів твердження, що між усіма тілами діють сили взаємного притягання та сформулював закон всесвітнього тяжіння.

Закон всесвітнього тяжіння:

Між будь-якими двома тілами діють сили гравітаційного притягання, які прямо пропорційні добутку мас цих тіл і обернено пропорційні квадрату відстані між ними.

Гравітаційну сталу вперше виміряв англійський учений Генрі Кавендіш у 1798 р. за допомогою крутильних терезів:

Гравітаційна стала чисельно дорівнює силі, з якою дві матеріальні точки масою 1 кг кожна взаємодіють на відстані 1 м одна від одної

Завдяки закону всесвітнього тяжіння:

-         описують рух природних і штучних тіл у Сонячній системі;

-         описують рух подвійних зір, зоряних скупчень;

-         обчислюють маси небесних тіл;

-         визначають характер руху небесних тіл, будову, еволюцію.

3. Сила тяжіння

Сила тяжіння  – сила, з якою Земля (або інше астрономічне тіло) притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.

4. Прискорення вільного падіння

Вільне падіння – це рух тіла лише під дією сили тяжіння (за умови, що опір повітря незначний і на тіло не діють інші сили).

Прискорення вільного падіння можна визначити, застосувавши другий закон Ньютона

Як і сила тяжіння, прискорення вільного падіння завжди напрямлене вертикально вниз  незалежно від того, в якому напрямку рухається тіло.

Аналіз останньої формули:

1. Прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла (довів Ґ. Ґалілей).

2. Прискорення вільного падіння зменшується в разі збільшення висоти h тіла над поверхнею Землі, причому помітна зміна відбувається, якщо h становить десятки й сотні кілометрів (на висоті h = 100 км прискорення вільного падіння зменшиться лише на 0,3 м/с2).

3. Якщо тіло перебуває на поверхні Землі  або на висоті кількох кілометрів

Через обертання Землі, а також через те, що форма Землі – еліпсоїд (екваторіальний радіус Землі більший за полярний на 21 км), прискорення вільного падіння залежить від географічної широти місцевості.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. З якою силою притягується до станції масою 180 т транспортний космічний корабель масою 9 т у разі, якщо корабель перебуває на відстані 50 м від станції?

2. У порту на відстані 200 м один від одного стоять два танкери, маса одного з них становить 150 000 т. Визначте масу іншого, якщо сила гравітаційного притягування між ними становить 20 Н.

3. Визначте прискорення вільного падіння на Меркурії, маса якого становить 3,36·1023 кг, а радіус – 2440 км.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Яку взаємодію називають гравітаційною? Наведіть приклади.

2. Сформулюйте та запишіть закон всесвітнього тяжіння.

3. Яким є фізичний зміст гравітаційної сталої? Чому вона дорівнює?

4. Якими є межі застосування закону всесвітнього тяжіння?

5. Дайте означення сили тяжіння. За якими формулами її обчислюють і як вона напрямлена?

6. Від яких чинників залежить прискорення вільного падіння?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 33, Вправа № 33 (2-4)

Урок 69 Третій закон Ньютона

Мета уроку: сформувати знання про третій закон Ньютона як закон взаємодії.

Очікувані результати: учні повинні формулювати третій закон Ньютона, наводити приклади його прояву, пояснювати, чому цей закон називають законом взаємодії; розуміти природу сил, які виникають під час взаємодії тіл, і чому ці сили не зрівноважують одна одну.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, два пружинні динамометри, терези, склянка з водою.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ударте долонею об парту. Боляче? Але чому? Адже це ви били парту, а не парта вас.

Потягніть свого товариша за руку, стоячи на гладенькому льоду. Хто зрушить із місця? Обидва? А чому? Адже це ви тягнули товариша, а не товариш вас.

Чи зможете ви, вхопившись за волосся, витягти себе з води? Ні? Але чому? Ви ж зможете витягти в такий спосіб із води людину, яка навіть важча за вас.

На ці та інші запитання вам допоможе відповісти третій закон Ньютона.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Третій закон Ньютона

Ви вже знаєте, що у природі тіла взаємодіють між собою (граючи з м’ячем, ви дієте на нього, наприклад, ногою; м’яч теж діє на ногу (ця дія особливо відчутна, якщо ви граєте босоніж)).

Проведемо дослід

Поставимо на горизонтальну поверхню два однакові легкорухомі візки та за допомогою динамометрів прикріпимо їх до вертикальних стійок. На кожному візку закріпимо магніт, розташувавши їх один до одного різнойменними полюсами. Магніти притягнуться, зсунуть візки та розтягнуть пружини динамометрів. Дослід продемонструє, що покази обох динамометрів будуть однаковими.

Третій закон Ньютона:

Тіла взаємодіють одне з одним із силами, які напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем і протилежні за напрямком:

2. Деякі особливості взаємодії тіл

1. Третій закон Ньютона виконується як у випадках безпосереднього контакту тіл ( ), так і у випадках взаємодії тіл на відстані ( ).

2. Сили завжди виникають парами.

3. Пари сил, що виникають під час взаємодії двох тіл, завжди мають одну природу.

4. Ці сили не зрівноважують одна одну, тому що прикладені до різних тіл.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Учень тримає в руці рюкзак, прикладаючи до його ручки силу 40 Н. Чи діє ручка рюкзака на руку хлопця? Якщо діє, то в якому напрямі? Визначте модуль цієї сили.

Відповідно до третього закону Ньютона ручка рюкзака та рука хлопця взаємодіють одне з одним із силами, які напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем (40 Н) і протилежні за напрямком.

2. Об вітрове скло автомобіля, що рухається вдарилася муха. Порівняйте сили, що діють на муху та автомобіль під час удару.

Згідно з третім законом Ньютона на автомобіль діє сила удару мухи, а на муху діє сила удару автомобіля; ці сили напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем і протилежні за напрямком.

3. Два фігуристи, стоячи на ковзанах на льоду, відштовхнулися один від одного. Що станеться з фігуристами?

Згідно з третім законом Ньютона вони роз’їдуться в різні сторони.

4. Що станеться з космонавтом при вільному польоті космічного корабля, якщо він випустить (без поштовху) з рук масивний предмет? якщо він кине його?

Якщо відпустити предмет не штовхаючи його, він залишиться на місці, як і космонавт. Згідно з третім законом Ньютона при кидку космонавт і предмет розлетяться в різні боки.

5. Чому човен не зрушується з місця, коли людина, що знаходиться в ньому, тисне на борт, і починає рухатися, якщо людина вийде з човна і буде штовхати його з такою ж силою?

Коли людина в човні тисне на його борт, він не рухається, так як і на людину діє така ж сила. Коли він штовхає човен стоячи на березі, він діє ще і на Землю.

6. Барон Мюнхгаузен стверджував, що витягнув сам себе з болота за волосся. Обґрунтуйте неможливість цього.

З якою силою людина тягне себе за волосся, з такою ж силою волосся тягне людину вниз. Максимум можна вирвати волосся.

7. Посудина з водою зрівноважена на терезах. Чи порушиться рівновага терезів, якщо опустити у воду палець, не торкаючись при цьому дна й стінок посудини?

Після занурення у воду на палець почне діяти архімедова сила, напрямлена вертикально вгору. Відповідно до третього закону Ньютона з боку пальця на воду теж почне діяти сила – рівна за модулем архімедовій силі й напрямлена вниз:

Таким чином, палець, навіть не торкаючись дна та стінок посудини, штовхне воду, а разом з нею й посудину вниз – рівновага терезів порушиться.

8. Хлопчик масою 48 кг, стоячи на гладенькому льоду, відштовхнув від себе кулю масою 3 кг, надавши їй у горизонтальному напрямку прискорення 8 м/с2. Якого прискорення набув хлопчик?

9. Мотузка витримує натяг не більш ніж 300 Н. Чи порветься мотузка, якщо четверо тягнуть її в протилежні боки так, як показано на рисунку, силами по 100 Н кожен? Чи порветься мотузка, якщо один її кінець закріпити, а всі четверо тягтимуть її за другий кінець в одному напрямку?

Ні. Так як розтягування каната героями з силою 100 Н+100 Н = 200 Н еквівалентно тому, що один кінець каната закріплений, а до іншого підвішений вантаж 200 Н.

В другому випадку канат розірветься, так як прикладена до нього сила буде рівна 400 Н, а канат витримує натяг не більш ніж 300 Н.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Сформулюйте третій закон Ньютона. Чому цей закон називають законом взаємодії?

2. Наведіть приклади прояву третього закону Ньютона.

3. Що можна сказати про природу сил, які виникають під час взаємодії тіл? Наведіть приклади.

4. Чому сили, які виникають під час взаємодії тіл, не зрівноважують одна одну?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 32, Вправа № 32 (1, 2)

Урок 68 Розв'язування задач з теми «Другий закон Ньютона»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Другий закон Ньютона», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Другий закон Ньютона».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Від яких чинників залежить прискорення руху тіла?

2. Сформулюйте другий закон Ньютона, запишіть його математичний вираз.

3. Як записати другий закон Ньютона, якщо на тіло діють кілька сил?

4. Що можна сказати про напрямки рівнодійної та прискорення, якого рівнодійна надає тілу?

5. Якою є умова рівноприскореного руху тіла?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Для кожного з випадків а – в на рисунку знайдіть модуль прискорення матеріальної точки масою 2 кг під дією двох прикладених сил, якщо F1=3Н, F2=4Н.

2. Координата тіла масою 6 кг змінюється під час прямолінійного руху за законом  (значення величин у формулі наведено в СІ). Визначте рівнодійну всіх прикладених до тіла сил.

3. Сумка на коліщатках масою 10 кг рухається з прискоренням 0,4 м/с2 під дією деякої сили. Якої маси вантаж потрібно покласти в сумку, щоб під дією тієї ж сили прискорення сумки стало 0,1 м/с2? Тертя не враховувати.

4. М’яч масою 0,5 кг після удару, що тривав 0,02 с, набув швидкості 10 м/с. Визначте середню силу удару.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 31, Вправа № 31 (4, 5)

Урок 67 Другий закон Ньютона

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. За яких умов тіло зберігає швидкість свого руху? Наведіть приклади.

2. Сформулюйте закон інерції.

3. Які СВ називають інерціальними? неінерціальними? Наведіть приклади таких систем.

4. Сформулюйте перший закон Ньютона. Що він постулює?

5. Сформулюйте принцип відносності Ґалілея.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Повторення

Взаємодія – це дія тіл або частинок одне на одне.

Результатом взаємодії з іншими тілами може бути:

-         зміна швидкості руху тіла;

-         деформація (зміна форми та (або) розмірів тіла);

Сила  – векторна фізична величина, яка є мірою дії одного тіла на інше (мірою взаємодії).

Одиниця сили в СІ – ньютон

Сила характеризується:

- точкою прикладання;

- напрямком;

- значенням (модулем).

Рівнодійна сила – це сила, яка діє так само, як декілька окремих сил, прикладених до тіла.

Рівнодійна дорівнює векторній сумі сил, прикладених до тіла.

Інертність – властивість тіла, яка полягає в тому, що для зміни швидкості руху тіла внаслідок взаємодії потрібен час.

Маса m –  фізична величина, яка є мірою інертності тіла.

Одиниця маси в СІ – кілограм

2. Другий закон Ньютона

Проблемні питання

• Що змушує тіло змінити свою швидкість або напрямок руху?

• За яких умов тіло рухається рівноприскорено?

• Від чого залежить прискорення руху тіла?

Проведемо дослід

На рухомий візок установимо чутливий динамометр, за допомогою якого визначатимемо прикладену до візка силу F, та акселерометр – прилад для вимірювання прискорення візка a. Підвішений до перекинутої через блок нитки тягарець діє із силою  і змушує візок рухатися з прискоренням .

Повернемо візок у початкове положення й підвісимо до нитки два тягарці. Отже, тепер прикладена до візка сила . Дослід показує, що удвічі зросло й прискорення візка 

У скільки разів збільшується сила, у стільки ж разів збільшується прискорення, якого набуває тіло в результаті дії цієї сили.

Проведемо дослід

Змінимо умови досліду. Залишимо прикладену силу  незмінною, а змінюватимемо масу візка. Якщо масу візка збільшити у 2 рази, його прискорення зменшується удвічі. Збільшення маси візка у 3 рази зменшує прискорення утричі.

Якщо однаковою силою подіяти на тіла різної маси, то чим більшою є маса тіла, тим меншим буде його прискорення.

Другий закон Ньютона:

Прискорення, якого набуває тіло внаслідок дії сили, прямо пропорційне цій силі та обернено пропорційне масі тіла.

Проблемне питання

• Як записати другий закон Ньютона, якщо на тіло діють кілька сил?

У такому випадку силу розуміють як рівнодійну всіх сил, прикладених до тіла

3. Наслідки з другого закону Ньютона

1) 1 Н – це сила, яка, діючи на тіло масою , надає йому прискорення

2) Напрямок прискорення руху тіла завжди збігається з напрямком рівнодійної сил, прикладених до тіла.

3) Тіло рухається рівноприскорено прямолінійно тільки в тому випадку, якщо рівнодійна сил, прикладених до тіла, не змінюється з часом. 

4) Тіло перебуває у стані спокою або рухається рівномірно прямолінійно, якщо сили, що діють на тіло, скомпенсовані.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Якого прискорення набуває тіло масою 4 кг під дією сили 16 Н?

2. Іграшковий автомобіль масою 200 г рухається з прискоренням 1 м/с2. Визначте модуль рівнодійної сил, які діють на автомобіль.

3. Швидкість прямолінійного руху тіла під дією сили 12 Н змінюється за законом   (значення величин у формулі наведено в СІ). Визначте масу тіла.

4. Якщо візок тягнути із силою 4 Н, то його прискорення буде 0,3 м/с2. З якою силою потрібно його тягнути в тому ж напрямку, щоб прискорення візка стало 1,2 м/с2? Тертя не враховувати.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Від яких чинників залежить прискорення руху тіла?

2. Сформулюйте другий закон Ньютона, запишіть його математичний вираз.

3. Як записати другий закон Ньютона, якщо на тіло діють кілька сил?

4. Що можна сказати про напрямки рівнодійної та прискорення, якого рівнодійна надає тілу?

5. Якою є умова рівноприскореного руху тіла?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 31, Вправа № 31 (1-3)

Урок 66 Розв'язування задач з теми «Перший закон Ньютона»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Перший закон Ньютона», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Перший закон Ньютона».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Від яких чинників залежить прискорення руху тіла?

2. Сформулюйте І закон Ньютона, запишіть його математичний вираз.

3. Як записати І закон Ньютона, якщо на тіло діють кілька сил?

4. Що можна сказати про напрямки рівнодійної та прискорення, якого рівнодійна надає тілу?

5. Якою є умова рівноприскореного руху тіла?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Для кожного з випадків а – в на рисунку знайдіть модуль прискорення матеріальної точки масою 2 кг під дією двох прикладених сил, якщо F1=3Н, F2=4Н.

2. Координата тіла масою 6 кг змінюється під час прямолінійного руху за законом  (значення величин у формулі наведено в СІ). Визначте рівнодійну всіх прикладених до тіла сил.

3. Сумка на коліщатках масою 10 кг рухається з прискоренням 0,4 м/с2 під дією деякої сили. Якої маси вантаж потрібно покласти в сумку, щоб під дією тієї ж сили прискорення сумки стало 0,1 м/с2? Тертя не враховувати.

4. М’яч масою 0,5 кг після удару, що тривав 0,02 с, набув швидкості 10 м/с. Визначте середню силу удару.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 31, Вправа № 31 (4, 5)

Урок 65 Інерціальні системи відліку. Перший закон Ньютона

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Автомобіль мчить дорогою, у небі літає птах, куля боулінгу котиться по доріжці.

Що підтримує кожен із цих рухів?

Чи існує якась причина виникнення всіх рухів?

Чи потрібне взагалі щось, щоб підтримувати рух?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Механіка

Механіка містить такі розділи:

Кінематика (від. грец. κινειν – рух) – це розділ механіки, що вивчає рух тіл і при цьому не розглядає причин, якими цей рух викликаний. (Як рухається тіло?)

Динаміка (грец. δύναμις – сила) – розділ механіки, в якому вивчаються причини виникнення механічного руху. (Чому рухається тіло?)

2. Закон інерції

Вивчення динаміки почнемо зі з’ясування умов, за яких швидкість руху тіла залишається незмінною.

Проблемне питання

• За яких умов тіло перебуває в стані спокою відносно Землі?

Тіло перебуває у стані спокою, якщо дії на нього інших тіл скомпенсовані.

Проблемне питання

• За яких умов тіло рухається рівномірно прямолінійно відносно Землі?

Парашутист деякий час може рухатися рівномірно прямолінійно, коли дія Землі буде зрівноважена дією повітря та строп парашута.

Тіло рухається рівномірно прямолінійно, якщо дії на нього інших тіл скомпенсовані.

Проблемне питання

• Як рухатиметься тіло, якщо на нього не діють інші тіла?

Схема дослідів Ґ. Ґалілея. Розглядаючи рух різних тіл по похилій площині, учений зробив висновок: «У всіх випадках руху вниз або вгору по похилій площині є причина, що викликає зміну швидкості; рух по горизонтальній поверхні за повної відсутності тертя має бути рухом з постійною швидкістю».

Тіло рухається рівномірно прямолінійно, якщо на нього не діють інші тіла.

Закон інерції (наприкінці XVI ст. експериментально встановив італійський учений Ґалілео Ґалілей (1564–1642)):

Тіло рухається рівномірно прямолінійно або перебуває у стані спокою лише тоді, коли на нього не діють інші тіла або дії інших тіл скомпенсовані.

Проблемне питання

• Чи буде рухатися космічний корабель, що перебуває вдалині від зір, якщо вимкнути його двигуни? Якщо буде рухатися, то як?

Відповідь: Такий рух є можливим. Якщо космічний корабель перебуватиме вдалині від зір, то після вимкнення двигунів він продовжить рухатися рівномірно прямолінійно зі швидкістю, яку мав на момент вимкнення.

3. Інерціальні системи відліку

Явище інерції – це явище збереження тілом стану спокою або рівномірного прямолінійного руху за умови, що на нього не діють інші тіла та поля або їхні дії скомпенсовані.

Проблемне питання

• Чи в кожній системі відліку (СВ) спостерігається явище інерції?

Інерціальна система відліку – це система відліку, відносно якої спостерігається явище інерції.

Дії на м’яч столика та Землі скомпенсовані. У системі відліку XOY, пов’язаній із пероном, м’яч залишається в спокої, тому ця СВ – інерціальна.

Неінерціальна система відліку – це система відліку, відносно якої явище інерції не спостерігається.

У системі відліку X′O′Y′, пов’язаній із потягом, що починає рух, м’яч рухається з прискоренням, тому ця СВ – неінерціальна.

Проблемне питання

• Чи являється СВ зв’язана із Землею інерціальною?

Систему можна вважати інерціальною тільки умовно, оскільки Земля обертається навколо своєї осі.

• Яку СВ використовують для більш точних вимірювань?

Використовують інерціальну СВ, пов’язану із Сонцем (Геліоцентрична система відліку: початок координат цієї системи розташований у центрі Сонця, а осі напрямлені на далекі зорі).

Принцип рівності ІСВ:

Будь-яка СВ, що рухається відносно інерціальної СВ рівномірно прямолінійно, теж є інерціальною.

Якщо ви зберігаєте стан спокою або рівномірного прямолінійного руху відносно Землі, то й відносно потяга, який рухається відносно Землі з незмінною швидкістю, ви теж будете рухатися рівномірно прямолінійно (хоча й з іншою швидкістю).

4. Перший закон Ньютона

Перший закон Ньютона:

Існують такі системи відліку, відносно яких тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, якщо на тіло не діють жодні сили або ці сили скомпенсовані.

Отже, перший закон Ньютона постулює існування інерціальних систем відліку.

5. Принцип відносності Ґалілея

Принцип відносності Ґалілея:

В усіх інерціальних системах відліку перебіг механічних явищ і процесів відбувається однаково за однакових початкових умов.

Ґалілей писав так: «Якщо ми, перебуваючи в каюті вітрильника, будемо виконувати будь-які експерименти, то ані самі експерименти, ані їхні результати не будуть відрізнятися від тих, що проводилися б на березі. І тільки піднявшись на палубу, ми побачимо: виявляється, наш корабель рухається рівномірно прямолінійно...».

У вагоні потяга, який рухається рівномірно прямолінійно:

-          чашка, що стоїть на столі, перебуватиме у стані спокою;

-         якщо впустити ложку, то вона відносно вагона падатиме вертикально вниз.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Ви сидите на стільці – ви, як і стілець, перебуваєте в стані спокою відносно Землі. Які тіла діють на стілець? на вас? Що можна сказати про ці дії?

На стілець діють сила тяжіння , вага людини  та сила реакції опори ; на людину – сила тяжіння  та сила – реакції опори . Так як людина, як і стілець, перебуває в стані спокою відносно Землі, то дія сил скомпенсована.

2. Веслярі намагаються змусити човен рухатися проти течії, але човен перебуває в спокої відносно берега. Дії яких тіл при цьому компенсуються?

Човен перебуває в спокої відносно берега. При цьому компенсується дія весел та води, також води та Землі.

3. Кіт лежить на столі. Чи буде СВ, пов’язана з котом, інерціальною? Чи буде інерціальною СВ, пов’язана з павучком, що рівномірно опускається на павутинці зі стелі? Чи буде інерціальною СВ, пов’язана з мишеням, яке побачило кота й гальмує свій рух? Відповіді поясніть.

Кіт, що лежить на столі, перебуває у стані спокою, тому СВ, пов’язана з котом, буде інерціальною. Павучок рухається рівномірно і прямолінійно, тому, СВ пов’язана з ним, буде інерціальною. Мишеня, яке побачило кота, рухається нерівномірно, тому СВ, пов’язана з мишеням, не буде інерціальною.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. За яких умов тіло зберігає швидкість свого руху? Наведіть приклади.

2. Сформулюйте закон інерції.

3. Які СВ називають інерціальними? неінерціальними? Наведіть приклади таких систем.

4. Сформулюйте перший закон Ньютона. Що він постулює?

5. Сформулюйте принцип відносності Ґалілея.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 30, Вправа № 30 (4 (допрацювати))

Урок 64 Розв'язування задач з теми «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. На злітній смузі завдовжки 1800 м літак набирає швидкості руху 60 м/с. Якої швидкості руху набере літак, пробігши по смузі 450 м?

2. Прямолінійною ділянкою дороги йде пішохід із незмінною швидкістю 2 м/с. Його наздоганяє мотоцикл, який збільшує швидкість, рухаючись із прискоренням 2 м/с2. Через який час мотоцикл обжене пішохода, якщо на момент початку відліку часу відстань між ними становила 300 м, а мотоцикл рухався зі швидкістю 22 м/с? Яку відстань подолає мотоцикл за цей час?

IV. САМОСТІЙНА РОБОТА

Тестова форма на бланках.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 29, Вправа № 29 (6*)

Урок 63 Розв'язування задач з теми «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Після початку гальмування потяг пройшов до зупинки 225 м. Якою була швидкість руху потяга перед початком гальмування? Вважайте, що прискорення потяга є незмінним і дорівнює 0,5 м/с2.

4. Рух матеріальної точки задано рівнянням  Опишіть рух, побудуйте для нього графік

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 29, Вправа № 29 (4)

Урок 62 Розв'язування задач з теми «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. За допомогою яких формул можна обчислити проекцію переміщення sx для рівноприскореного прямолінійного руху? Виведіть ці формули.

2. Доведіть, що графіком залежності переміщення тіла від часу спостереження є парабола. Як напрямлені вітки цієї параболи? Якому моменту руху відповідає вершина параболи?

3. Запишіть рівняння координати для рівноприскореного прямолінійного руху. Назвіть фізичні величини, які пов’язує це рівняння.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Велосипедист, що рухається зі швидкістю 3 м/с, починає прискорюватися. Визначте, яку відстань подолає велосипедист за 6 с, якщо прискорення велосипедиста є постійним і дорівнює 0,8 м/с2.

2. За який час автомобіль, рухаючись зі стану спокою з постійним прискоренням 0,6 м/с2, пройде шлях 30 м?

3. Автомобіль, рухаючись із постійним прискоренням, пройшов за 30 с відстань 450 м і набрав швидкості руху 18 м/с. Визначте початкову швидкість руху автомобіля.

4. Куля, що летіла зі швидкістю 400 м/с, пробила стіну завтовшки 20 см, унаслідок чого швидкість руху кулі зменшилася до 100 м/с. Скільки часу рухалася куля в стіні?

5. Літак відривається від землі за швидкості руху 216 км/год. З яким прискоренням він має рухатися по злітній смузі, довжина якої 1,2 км?

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 29, Вправа № 29 (2, 3)

Урок 61 Переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху. Рівняння координати

Мета уроку: сформувати знання учнів про фізичні величини, які описують рівноприскорений рух, – переміщення та координату.

Очікувані результати: учні повинні розуміти, в чому полягає фізичний зміст переміщення під час рівноприскореного прямолінійного руху; аналізувати та будувати графік залежності sx(t); записувати рівняння проекції переміщення, рівняння координати для рівноприскореного прямолінійного руху.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

По телевізору: на дорозі сталася аварія, і фахівці вимірюють гальмівний шлях (ці дані потім використовують для з’ясування причини аварії).

Як, знаючи час гальмування й гальмівний шлях, визначити швидкість і прискорення руху тіла?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=v5WSDR7vIS0

Виписати основні формули з відео

1. Геометричний зміст проекції переміщення

Ми знаємо із 7 класу:

Для будь-якого руху проекція переміщення чисельно дорівнює площі фігури під графіком залежності .

Розглянемо рівноприскорений рух, за якого початкова швидкість і прискорення мають однаковий напрямок із віссю OX.

Проекція переміщення чисельно дорівнює площі трапеції OABC:

Замінивши зазначені відрізки відповідними фізичними величинами, отримаємо формулу для визначення проекції переміщення

2. Рівняння проекції переміщення

Графік проекції переміщення в разі рівноприскореного прямолінійного руху – парабола.

Якщо , то вітки параболи напрямлені вгору (графіки 1, 2).

Якщо , то вітки параболи напрямлені вниз (графік 3).

Чим крутіше графік, тим більше прискорення ( )

Скориставшись означенням прискорення та формулою (1), можна отримати ще одну формулу для обчислення переміщення.

3. Рівняння координати

Рівняння координати для рівноприскореного прямолінійного руху:

Проаналізувавши останнє рівняння, доходимо висновку, що залежність x(t) є квадратичною, тому графік координати – парабола.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Під час прямолінійного рівноприскореного руху за 10 с швидкість руху леопарда зменшилася від 20 до 10 м/с. Яке переміщення здійснив леопард за цей час?

2. Який шлях пробіжить кінь за 5 с, рухаючись зі стану спокою з постійним прискоренням 4 м/с2?

3. Електричка, що йшла зі швидкістю 72 км/год, почала гальмувати з постійним прискоренням 2 м/с2. Яку відстань вона пройде до повної зупинки?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. За допомогою яких формул можна обчислити проекцію переміщення sx для рівноприскореного прямолінійного руху? Виведіть ці формули.

2. Доведіть, що графіком залежності переміщення тіла від часу спостереження є парабола. Як напрямлені вітки цієї параболи? Якому моменту руху відповідає вершина параболи?

3. Запишіть рівняння координати для рівноприскореного прямолінійного руху. Назвіть фізичні величини, які пов’язує це рівняння.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 29, Вправа № 29 (1)

Урок 60 Розв'язування задач з теми «Рівноприскорений прямолінійний рух. Прискорення. Швидкість рівноприскореного прямолінійного руху»

Мета уроку: закріпити знання за темою «Рівноприскорений прямолінійний рух. Прискорення. Швидкість рівноприскореного прямолінійного руху», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Очікувані результати: учні повинні вміти розв’язувати задачі різних типів за темою «Рівноприскорений прямолінійний рух. Прискорення. Швидкість рівноприскореного прямолінійного руху».

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Який рух називають рівноприскореним прямолінійним?

2. Дайте означення прискорення.

3. Якою є одиниця прискорення в СІ?

4. Який вигляд має графік залежності  для рівноприскореного прямолінійного руху?

5. Запишіть рівняння залежності  для рівноприскореного прямолінійного руху. Який вигляд має графік цієї залежності?

6. Як рухається тіло, якщо напрямок його прискорення: а) збігається з напрямком швидкості руху? б) протилежний напрямку швидкості руху? Як рухається тіло, якщо його прискорення дорівнює нулю?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Наближаючись до станції, потяг рухався зі швидкістю 90 км/год й після початку гальмування зупинився через 50 с. Визначте прискорення потяга під час гальмування.

2. За який час автомобіль, рухаючись із прискоренням 0,4 м/с2, збільшить свою швидкість від 12 до 20 м/с?

5. Мотоцикл через 10 с після початку руху набув швидкості 0,6 м/с. Через скільки часу від початку руху швидкість мотоцикла становитиме 3 м/с?

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 28, Вправа № 28 (5, 6 (в), 7)

Урок 59 Рівноприскорений прямолінійний рух. Прискорення. Швидкість рівноприскореного прямолінійного руху

Мета уроку: сформувати знання про рівноприскорений прямолінійний рух і фізичні величини, що його описують, – прискорення та швидкість.

Очікувані результати: учні повинні характеризувати прискорення як фізичну величину; розуміти, в яких випадках прискорення розганяє та сповільнює тіло; давати означення рівноприскореного прямолінійного руху, знати, як для цього руху виглядає графік залежності аx(t); характеризувати миттєву швидкість і знати, як виглядає графік залежності vx(t) для рівноприскореного прямолінійного руху.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, металевий жолоб, кулька, секундомір, штатив

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Мотоцикліст рухається зі швидкість 60 км/год.

Скільки часу потрібно мотоциклісту для зупинки?

Яку найменшу відстань має подолати мотоцикліст до зупинки?

Від чого це залежить?

На ці та багато інших подібних запитань відповідає розділ фізики, який називають «Механіка».

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Повторюємо кінематику

Механіка – наука про механічний рух матеріальних тіл і про взаємодії, які при цьому відбуваються між тілами.

Механіка містить такі розділи:

Кінематика – це розділ механіки, що вивчає рух тіл і при цьому не розглядає причин, якими цей рух викликаний. (Як рухається тіло?)

Динаміка – розділ механіки, в якому вивчаються причини виникнення механічного руху. (Чому рухається тіло?)

Механічний рух – це зміна з часом положення тіла в просторі відносно інших тіл.

Проблемні питання

• Відносно яких тіл рухаються зображені на рисунку тіла?

• Відносно яких тіл вони перебувають у стані спокою?

• Чому механічний рух називають відносним?

Матеріальна точка – це фізична модель тіла, розмірами якого в умовах задачі можна знехтувати.

Проблемне питання

• У якому випадку тіла, зображені попередніх рисунках, можна вважати матеріальними точками?

Траєкторія руху – це уявна лінія, яку описує в просторі точка, що рухається.

За формою траєкторії рух тіл поділяють на прямолінійний і криволінійний.

Шлях  – це фізична величина, яка дорівнює довжині траєкторії. (скалярна фізична величина)

Переміщення  – напрямлений відрізок прямої, який з’єднує початкове і кінцеве положення тіла. (векторна фізична величина)

Рівномірний прямолінійний рух – це механічний рух при якому тіло за будь-які рівні інтервали часу здійснює однакові переміщення.

Швидкість   такого руху не змінюється ані за значенням, ані за напрямком.

Напрямок вектора швидкості збігається з напрямком переміщення .

Модуль швидкості рівномірного прямолінійного руху обчислюють за формулою

2. Прискорення

Проблемне питання

Під час руху швидкість може змінюватися дуже стрімко (рух кулі в рушниці, старт ракети, розбіг літака) і порівняно повільно (початок руху потяга, гальмування автобуса).

• Як охарактеризувати стрімкість зміни швидкості?

Прискорення – це векторна фізична величина, яка характеризує швидкість зміни швидкості руху тіла й дорівнює відношенню зміни швидкості руху тіла до інтервалу часу, за який ця зміна відбулася.

Одиниця прискорення в СІ – метр на секунду в квадраті

Проблемне питання

• Збільшується чи зменшується швидкість руху тіла в даний момент часу? Наведіть приклади таких рухів.

Відповідь:

1 – Якщо прискорення напрямлене в бік руху тіла , то швидкість руху тіла збільшується.

2 – Якщо прискорення напрямлене протилежно до руху тіла , то швидкість руху тіла зменшується.

3 – Якщо , то сили, які діють на тіло, скомпенсовані й тіло рухається рівномірно прямолінійно або перебуває у стані спокою.

3. Рівноприскорений прямолінійний рух

Рівноприскорений прямолінійний рух – це рух, під час якого швидкість руху тіла за будь-які рівні інтервали часу змінюється однаково.

Рівноприскорений прямолінійний рух – це рух, під час якого тіло рухається прямолінійною траєкторією з незмінним прискоренням.

4. Швидкість рівноприскореного прямолінійного руху

Проблемне питання

• Як визначити швидкість в будь-який момент часу при рівноприскореному прямолінійному русі?

Миттєва швидкість – це швидкість руху тіла в даний момент часу, швидкість руху в даній точці траєкторії.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Швидкість потягу за 20 с збільшилася від 15 м/с до 20 м/с. Яке прискорення потяга?

2. Модуль прискорення автомобіля під час гальмування дорівнює 1,2 м/с2. Якою стане швидкість його руху через 8 с, якщо початкова швидкість руху дорівнює 15 м/с?

4. Мотоцикл, що рухається зі швидкістю 90 км/год, зупиняється перед світлофором. Визначте час гальмування мотоцикла, вважаючи його рух рівноприскореним прямолінійним із прискоренням 5 м/с2.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Який рух називають рівноприскореним прямолінійним?

2. Дайте означення прискорення.

3. Якою є одиниця прискорення в СІ?

4. Який вигляд має графік залежності  для рівноприскореного прямолінійного руху?

5. Запишіть рівняння залежності  для рівноприскореного прямолінійного руху. Який вигляд має графік цієї залежності?

6. Як рухається тіло, якщо напрямок його прискорення: а) збігається з напрямком швидкості руху? б) протилежний напрямку швидкості руху? Як рухається тіло, якщо його прискорення дорівнює нулю?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 28, Вправа № 28 (2, 3)

Урок 58 Захист навчальних проектів з теми «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики»

Мета уроку: визначити рівень оволодіння учнями знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми IV «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики».

Очікувані результати: презентуючи свою роботу, учні повинні продемонструвати знання, отримані в ході роботи над проектом в межах теми IV «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики»; вміння працювати індивідуально чи в команді; оцінювати роботу інших учнів.

Тип уроку: урок контролю та корекції знань, умінь, навичок

Наочність і обладнання: презентації проектів, моделі, установки.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні критерії оцінювання навчального проекту

1.   Актуальність -1 бал.

2.   Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.   Достовірність - 1 бал.

4.   Науковість - 2 бали.

5.   Представлення - 2 бали.

6.   Презентація (малюнки) - 2 бали.

7.   Обговорення - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.       Назва проекту.

2.       Тип проекту.

3.       Керівник проекту (вчитель).

4.       Виконавці проекту.

5.       Проблема.

6.       Мета.

7.       Очікуваний результат (для дослідження).

8.       Завдання проекту.

9.       Хід роботи.

10.  Висновки.

11.  Використані джерела інформації.

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.     Ознайомлення з роботою побутового дозиметра.

2. Складання радіаційної карти регіону.

3. Радіологічний аналіз місцевих харчових продуктів.

4. Екологічні проблеми атомної енергетики.

5. Розщеплення атома: скринька Пандори чи вогонь Прометея?

6.     Майбутнє Сонця та інших зір.

Додаткові теми

1. Великий адронний колайдер – шлях до вивчення будови Всесвіту.

2. Історія атома: від Демокріта до Резерфорда.

3. Цеглинки матерії, або Що таке кварки.

4. Науковий подвиг П’єра і Марії Кюрі (історія відкриття радію).

5. Як Резерфорд установив природу α-частинок.

6. Історія створення ядерного реактора.

7. Перші атомні електростанції.

8. Організація безпеки атомних реакторів.

9. Чорнобиль і Фукусіма – дві величезні ядерні катастрофи: що в них спільного, в чому різниця.

10. Термоядерний реактор – реактор майбутнього.

11. Драма ідей: історія атомної бомби.

12. Історія отримання штучних радіоактивних ізотопів.

13. Де і як застосовують штучні радіоактивні ізотопи.

14. Ядерно-фізичні методи вивчення віку археологічних знахідок.

15. Що таке радонові ванни.

16. Природна радіоактивність – безпечна чи небезпечна.

17. Хронологія атомної ери.

18. Атомні електростанції України.

19. Атомна енергетика світу.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 22 – 27, для дистан. виконати творчу роботу відправити на н.з.