ФІЗИКА. 9 КЛАС

Урок 92  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 91  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 90 Контрольна робота № 6 з теми «Рух і взаємодія. Закони збереження» (частина ІІ)

Мета уроку: оцінити знання й уміння 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

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

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

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

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?

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.

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.

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 87 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

Закінчити оформлення звіту про лабораторну роботу № 7 відправити на н.з. не пізніше 27.04

Урок 86 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. 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?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 38, Вправа № 38 (4)

Урок 85 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. 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 . 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 84 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 83 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 82 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)   виконати ТЕСТ

Завдання необхідно виконати до 13 квітня 10:00 год

Код доступу 1366044

використати цей код, відкривши посилання

join.naurok.ua

Або перейдіть за  посиланням:

https://naurok.com.ua/test/join?gamecode=1366044

Урок 81 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 80 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 79 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 78 Взаємодія тіл. Імпульс. Закон збереження імпульсу

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.

Закон збереження імпульсу (будь-яка кількість тіл):

Із виявами закону збереження імпульсу ми постійно маємо справу в природі, техніці, побуті:

- рух більярдних куль після удару одна об одну;

- віддача відбійного молотка.

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

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

Очікувані результати: презентуючи свою роботу, учні 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

VI. Домашнє завдання

Повторити § 28 – 39

Урок 76  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

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

Урок 75 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

Провести фронтальну бесіду 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. Сформуйте закони Ньютона

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.

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 70 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 69 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 68 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 67 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 66 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 65 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 64 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) ТЕСТ!! Завдання необхідно виконати до 24 лютого 10:00 год  Код доступу 5075395 використайте  цей код, відкривши посилання join.naurok.ua Або перейдіть за посиланням : https://naurok.com.ua/test/join?gamecode=5075395

Урок 63 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 62 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 61 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 60 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 59 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 58 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

 бесіда за матеріалом § 28

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 (1,4)

Урок 57 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 56 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 55 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.

Урок 54 Контрольна робота № 4 з теми «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики»

Мета уроку: оцінити знання й уміння учнів за темою ІV «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики», виявити прогалини в знаннях для подальшого їх усунення.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: картки із завданнями контрольної роботи № 4.

Хід уроку    І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП     

Продивиться різні типів завдань контрольної роботи № 4, правил їх оформлення, розподілу часу на роботу. Завдання на н.з.

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

Повторити § 22 – 27. Ознайомитися з матеріалом енциклопедичної сторінки після розділу ІV «Фізика атома та атомного ядра. Фізичні основи атомної енергетики» підручника. Підготуватися до захисту навчальних проектів. Для дистанційників  виконати конт.роб. відправити на н.з.

Урок 53 Атомна енергетика України. Екологічні проблеми атомної енергетики

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які переваги і недоліки атомної енергетики?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Переваги ядерного палива

Переваги ядерного палива:

-         енергетична ефективність ядерного палива вища в мільйони разів за традиційні види палива (у 2 млн разів вища за нафту, у 3 млн разів – за вугілля);

-         запаси ядерного палива в десятки разів більші, ніж вуглеводневих видів палива;

-         спалювання ядерного палива не потребує кисню.

2. Ядерний цикл

Проблемні питання

• Що потрібно зробити, щоб отримати кілограм дров?  (Досить сходити до лісу)

• Що потрібно зробити, щоб отримати кілограм ядерного палива? (Слід створити цілу промисловість)

• Що робити з ТВЕЛами, які відпрацювали свій ресурс?

ТВЕЛ (тепловидільний елемент) – частина реактора, пристрій, у якому міститься ядерне паливо (таблетки діоксиду Урану).

Ядерний цикл – це послідовність операцій з видобування ядерного палива з руди, виготовлення ТВЕЛів, використання ТВЕЛів на атомних електростанціях і подальшого перероблення радіоактивних відходів.

Видобування урану. За запасами уранової руди Україна посідає 11 місце у світі. Цих запасів вистачить на кілька століть.

Виготовлення ТВЕЛів. Необхідна спеціалізована промисловість (ланцюжок взаємопов’язаних виробництв), якої Україна в повному обсязі не має. Для українських атомних електростанцій ТВЕЛи виготовляють за кордоном.

Використання ТВЕЛів на АЕС. Після того як у ТВЕЛі розпадається певна частина ядерного палива (фізики кажуть: «ТВЕЛ вигорів»), його замінюють новим.

Утилізація відпрацьованих ТВЕЛів. ТВЕЛи, які відпрацювали свій ресурс, дуже радіоактивні, тому їх у спеціальних контейнерах розташовують глибоко під землею, там вони мають зберігатися протягом сотень років.

На сьогодні в Україні тільки Запорізька атомна електростанція має власне сховище для відпрацьованих ТВЕЛів. ТВЕЛи з інших атомних електростанцій вивозять до Росії, за що наша країна сплачує великі кошти.

Проблемне питання

• Чи варто побудувати сховище для відпрацьованих ТВЕЛів у Чорнобильській 30-кілометровій зоні?

3. Атомна енергетика України

В Україні працюють чотири атомні електростанції:

Запорізька АЕС – найбільша атомна електростанція Європи, на ній працює 6 атомних енергоблоків.

Рівненська АЕС має 4 атомні енергоблоки.

Південно-Українська АЕС має 3 атомні енергоблоки.

Хмельницька АЕС має 2 атомні енергоблоки.

АЕС України:

-         діє 15 атомних енергоблоків;

-         загальна потужність 13 580 МВт;

-         на атомні електростанції припадає близько половини електроенергії, що виробляється в країні;

-         АЕС обслуговуються багатотисячними колективами висококваліфікованих фахівців.

Проблемне питання

• На скільки безпечною є атомна енергетика?

4. Чорнобильська трагедія

Чорнобильська катастрофа – 26 квітня 1986 р.  вибух на 4-му енергоблоці Чорнобильської АЕС. У результаті цілі регіони Росії, України, Білорусі виявилися радіаційно забрудненими, а з 30-кілометрової зони навколо станції було евакуйоване все населення.

Пізніше над зруйнованим реактором був побудований так званий саркофаг.

Саркофаг – бетонна конструкція, яка захищає від подальшого поширення радіаційного забруднення.

Чорнобильської АЕС сьогодні:

-         всі енергоблоки Чорнобильської АЕС виведено з експлуатації;

-         разом із міжнародними організаціями Україна побудувала ще один саркофаг, досконаліший.

Проблемне питання

• Чи траплялися ще у світі подібні катастрофи?

Подібна за масштабами катастрофа відбулася в Японії у 2011 р. – на атомній електростанції «Фукусіма-1». Унаслідок землетрусу та цунамі припинили дію насоси, що перекачують теплоносій. Відбулися перегрів і пошкодження атомного реактора, і радіаційна речовина забруднила довкілля.

Проблемне питання

• Уряд Німеччини заборонив розвиток атомної енергетики. Яка ваша думка щодо цього питання? Поміркуйте над аргументами «за» і «проти».

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. На двох блоках Рівненської АЕС встановлено реактори типу ВВЕР-440 (електрична потужність – 440 МВт), а ще на двох блоках – реактори типу ВВЕР-1000 (електрична потужність – 1000 МВт). Скільки енергії (у кВт·год) може виробити Рівненська АЕС за добу, працюючи на повну потужність?

2. Скільки енергії за добу виробляє Запорізька АЕС, якщо один із її блоків перебуває на плановому ремонті, а решта працюють на повну потужність? Теплова потужність кожного реактора на АЕС дорівнює 3000 МВт, ККД –  33,3 %.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Перелічіть переваги й недоліки використання ядерного палива.

2. Якою є послідовність операцій ядерного циклу?

3. Назвіть атомні електростанції України. Якою є їхня загальна потужність?

4. Що ви знаєте про Чорнобильську трагедію?

VI. Домашнє завдання  Опрацювати § 27, Вправа № 27 (1, 4)

Урок 52 Розв'язування задач з теми «Ланцюгова ядерна реакція. Ядерний реактор»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. Які процеси відбуваються внаслідок поглинання нейтрона ядром Урану?

2. Опишіть механізм ланцюгової ядерної реакції.

3. Які перетворення енергії відбуваються в ядерних реакторах?

4. Як працює атомна електростанція?

5. Який процес називають термоядерним синтезом?

6. Звідки «беруть» енергію зорі?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Яку масу урану потрібно витратити, щоб під час поділу ядер усіх атомів Урану виділилася енергія 6,2·1014 Дж?

2. На яку висоту можна підняти кам’яну брилу масою 1000 т, застосовуючи енергію поділу 2,6·1021 атомів Урану-235 (саме стільки атомів містить 1 г Урану-235)?

3. Визначте масу Урану-235, яку витрачає за добу реактор атомної електростанції, якщо вихідна електрична потужність відповідного блока електростанції становить 1000 МВт, а його ККД – 30 %.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 26, Вправа № 26 (3)

Урок 51 Ланцюгова ядерна реакція. Ядерний реактор

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Як допомагають дослідження з ядерної фізики забезпечувати людство енергією?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Поділ важких ядер і ланцюгова ядерна реакція

В 1938 р. німецькі радіохіміки Отто Ган (1879–1968) і Фріц Штрасман (1902 – 1980) проводили досліди з опроміненням урану нейтронами. У ході дослідів було виявлено барій та деякі інші елементи.

Австралійський радіохімік Ліза Мейтнер (1878–1968) і англійський фізик Отто Фріш (1904–1979) дійшли висновку, що ядро Урану (важке ядро), поглинаючи нейтрон, «лускає» – розпадається на більш легкі ядра.

Розщеплення ядра – поділ важкого атомного ядра на два (рідше три) ядра, які називають осколками поділу.

Проблемне питання

• Чи можуть нейтрони, що утворилися під час поділу одного ядра урану викликати поділ інших ядер урану?

Так, можуть. При цьому кількість нейтронів зростає лавиноподібно й виникає так звана ланцюгова ядерна реакція, яка підтримується без зовнішнього опромінювання урану нейтронами.

Ланцюгова ядерна реакція – це реакція поділу важких ядер, під час якої утворюються нейтрони, необхідні для подальшого протікання цієї реакції.

Ланцюгова ядерна реакція супроводжується виділенням величезної кількості енергії.

Під час поділу одного ядра Урану виділяється лише 3,2⋅10−11 Дж енергії, проте якщо розпадуться всі ядра, що містяться, наприклад, в одному молі урану (235 г Урану; 6,02⋅1023 ядер), енергія, яка виділиться, дорівнюватиме приблизно 19,2⋅1012 Дж. Стільки ж енергії виділиться, якщо спалити, наприклад, 450 т нафти.

2. Ядерний реактор

Проблемне питання

• Яке практичне застосування ланцюгової ядерної реакції?

Ядерний реактор – пристрій, призначений для здійснення керованої ланцюгової реакції поділу, яка завжди супроводжується виділенням енергії.

У ядерних реакторах ядерне паливо (уран або плутоній) розміщують усередині так званих тепловидільних елементів (ТВЕЛів). Продукти поділу нагрівають оболонки ТВЕЛів, і ті передають енергію воді, яка в даному випадку є теплоносієм. Отримана енергія перетворюється далі на електричну подібно до того, як це відбувається на звичайних теплових електростанціях.

Щоб керувати ланцюговою ядерною реакцією та унеможливити ймовірність вибуху, використовують регулюючі стрижні, виготовлені з матеріалу, що добре поглинає нейтрони. Так, якщо температура в реакторі збільшується, стрижні автоматично заглиблюються в проміжки між ТВЕЛами, в результаті кількість нейтронів, що вступають у реакцію, зменшується і ланцюгова реакція сповільнюється.

3. Термоядерна реакція

Проблемне питання

• Що буде якщо взяти ядра ізотопів легких елементів, наприклад ядро Дейтерію і ядро Тритію та їх з’єднати?

Термоядерний синтез – це реакція злиття легких ядер у більш важкі, яка відбувається за дуже високих температур (понад 107 °С) і супроводжується виділенням енергії.

Високі температури, тобто великі кінетичні енергії ядер, потрібні для того, щоб подолати сили електричного відштовхування ядер (однойменно заряджених частинок).

У природі термоядерні реакції відбуваються в надрах зір, де ізотопи Гідрогену перетворюються на Гелій. Так, за рахунок термоядерних реакцій, що відбуваються в надрах Сонця, воно щосекунди випромінює в космічний простір 3,8·1026 Дж енергії.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

2. Яка кількість енергії виділиться під час поділу ядер усіх атомів Урану, які містяться в 1,95 кг урану?

3. Яка маса Урану-235 знадобиться, щоб за рахунок енергії поділу ядер атомів нагріти 10 000 т води на 10 °С?

4. Знайдіть ККД атомної електростанції потужністю 500 МВт, якщо кожну добу вона витрачає 2,35 кг Урану-235.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які процеси відбуваються внаслідок поглинання нейтрона ядром Урану?

2. Опишіть механізм ланцюгової ядерної реакції.

3. Які перетворення енергії відбуваються в ядерних реакторах?

4. Як працює атомна електростанція?

5. Який процес називають термоядерним синтезом?

6. Звідки «беруть» енергію зорі?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 26, Вправа № 26 (2)

Урок 50 Розв'язування задач з теми «Йонізаційна дія радіоактивного випромінювання. Природний радіоактивний фон. Дозиметри»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Бесіда за питаннями

1. У чому виявляється біологічна дія радіації на організми?

2. Дайте означення поглинутої дози йонізуючого випромінювання. Якою є її одиниця в СІ?

3. Як обчислюють еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання? Якою є її

одиниця в СІ?

4. Якими є особливості впливу радіації? Чим зумовлена підвищена небезпека радіонуклідів, що потрапили в організм?

5. Назвіть причини, через які ви завжди і незалежно від того, де живете, зазнаєте впливу радіації.

6. Що таке радіаційний фон? Із яких компонентів він складається?

7. Назвіть джерела радіаційного фону Землі.

8. Для чого призначені дозиметри? Яким є принцип їхньої дії?

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У результаті внутрішнього опромінення кожен грам живої тканини поглинув 108 α-частинок. Визначте еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання, якщо енергія кожної α-частинки дорівнює 8,3×10-13 Дж.

2. Після Чорнобильської аварії окремі ділянки електростанції мали радіоактивне забруднення з потужністю поглиненої дози 7,5 Гр/год. За який час перебування людина могла отримати на цих ділянках смертельну еквівалентну дозу в 5 Зв? Уважайте, що коефіцієнт якості радіоактивного випромінювання дорівнює 1.

3. Яку дозу випромінювання поглинула льодова брила масою 10 кг, якщо внаслідок опромінення вона нагрілася на 0,03 °С?

4. Алюмінієвий лист був опромінений радіоактивним випромінюванням і поглинув дозу 0,5 Гр. На скільки нагрівся лист?

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 25, Вправа № 25 (4)

Урок 49 Йонізаційна дія радіоактивного випромінювання. Природний радіоактивний фон. Дозиметри

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте?

Як впливають радіоактивні речовини на організм людини?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Вплив йонізуючого випромінювання на організм

Потрапляючи в речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію.

Йонізуюче випромінювання – це випромінювання, взаємодія якого з речовиною призводить до йонізації її атомів і молекул.

Унаслідок поглинання енергії йонізуючого випромінювання електрон вилітає з атома й атом перетворюється на позитивний йон.

Йонізація атомів і молекул тканин призводить до пошкодження клітин і зміни структури тканин.

Радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій органів:

-         зростають крихкість і проникність судин;

-         знижується опірність організму;

-         відбувається розлад діяльності шлунково-кишкового тракту;

-         порушуються функції кровотворних органів;

-         нормальні клітини перероджуються на злоякісні.

2. Характеристика йонізуючого випромінювання

Проблемне питання

• Як охарактеризувати йонізуюче випромінювання?

Поглинута доза йонізуючого випромінювання (D) – це відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси m цієї речовини.

Одиниця поглинутої дози в СІ – грей (на честь англійського фізика Льюїса Гарольда Ґрея (1905–1965))

Проблемне питання

• Чи однаковим є біологічний вплив різних видів випромінювання на організми за однакової поглинутої дози? (Неоднаковий. Наприклад, за однакової енергії α- випромінювання значно небезпечніше, ніж β- або γ-випромінювання.)

Еквівалентна доза йонізуючого випромінювання (H) – це фізична величина, яка характеризує біологічний вплив поглинутої дози йонізуючого випромінювання.

Одиниця еквівалентної дози в СІ – зіверт (на честь шведського вченого Рольфа-Максиміліана Зіверта (1896–1966))

Доза йонізуючого випромінювання залежить від часу опромінення: чим більший час опромінення, тим більшою є доза випромінювання.

Потужність дози йонізуючого випромінювання (PD) – це відношення дози йонізуючого випромінювання D до часу опромінення t.

Одиниця потужність дози йонізуючого випромінювання в СІ – грей на секунду

3. Особливості впливу радіації

Особливості впливу радіації (зовнішнє опромінення):

-         Найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться (першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення).

-         Різні типи організмів мають різну чутливість до радіоактивного випромінювання (найстійкішими до радіації є одноклітинні).

-         Наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму.

Особливості впливу радіації (внутрішнє опромінення):

-         Деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах (30 % йоду накопичується в щитоподібній залозі, маса якої становить лише 0,03 % маси тіла людини. Радіоактивний йод, таким чином, усю свою енергію віддає невеликому об’єму тканини).

-         Внутрішнє опромінення є тривалим (радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. При цьому виникає радіоактивне випромінювання, яке йонізує молекули й цим змінює їхню біохімічну активність).

4. Радіаційний фон

Радіаційний фон – йонізуюче випромінювання земного та космічного походження. (будівельні матеріали 1,4 мЗв; ядерні випробування 0,025 мЗв; атомна енергетика 0,002 мЗв; медичні дослідження 1,4 мЗв; телевізори та монітори 0,001 мЗв; космічне випромінювання 0,35 мЗв; зовнішнє природне опромінення 0,35 мЗв).

Природний радіаційний фон – це випромінювання природних радіонуклідів і космічне випромінювання.

У результаті діяльності людини радіаційний фон Землі значно змінився –  відбулося техногенне підвищення радіаційного фону.

5. Дозиметр

Дозиметр – прилад для вимірювання дози йонізуючого випромінювання, отриманого приладом (і тим, хто ним користується) за деякий інтервал часу.

Радіометр (або дозиметр другого типу) – прилад для вимірювання інтенсивності радіоактивного випромінювання від певного джерела (рідини, газу, забрудненої поверхні).

Будова дозиметра:

Детектор – пристрій, що слугує для реєстрації йонізуючого випромінювання. У разі потрапляння йонізуючого випромінювання на детектор виникають електричні сигнали (імпульси струму або напруги), які зчитує вимірювальний пристрій. Дані про дозу йонізуючого випромінювання подаються на вихідний пристрій (виводяться на дисплей дозиметра); інформація про підвищення радіації може подаватися світінням, звуковим сигналом.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чи є на Землі місця, де немає природного радіоактивного фону?

Таких місць на поверхні Землі немає, тому що природний радіоактивний фон переважно створюється за рахунок космічного випромінювання.

2. Де природний радіоактивний фон вищий: поблизу гранітних кар’єрів чи на поверхні моря?

Поблизу гранітних кар’єрів природний радіоактивний фон вищий. Над поверхнею морів і океанів середній радіаційний фон зменшується більш ніж удвічі в порівнянні з поверхнею суші за рахунок екрануючих властивостей шару води.

3. Як буде змінюватися природний радіоактивний фон в міру підняття на повітряній кулі?

Природний радіоактивний фон в міру підняття на повітряній кулі буде збільшуватися за рахунок космічного випромінювання.

4. Тіло людини масою 75 кг протягом року поглинуло радіоактивне випромінювання з енергією 0,3 Дж. Визначте поглинуту дозу випромінювання.

5. Під час роботи з радіоактивними препаратами лаборант піддається опроміненню з потужністю поглиненої дози 0,02 мкГр/с. Яку дозу опромінення отримує лаборант впродовж робочої зміни тривалістю 4 години?

6. Безпечною еквівалентною дозою йонізуючого опромінення є 15 мЗв за 1 рік. Якій потужності поглиненої дози для γ-випромінювання це відповідає?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. У чому виявляється біологічна дія радіації на організми?

2. Дайте означення поглинутої дози йонізуючого випромінювання. Якою є її одиниця в СІ?

3. Як обчислюють еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання? Якою є її

одиниця в СІ?

4. Якими є особливості впливу радіації? Чим зумовлена підвищена небезпека радіонуклідів, що потрапили в організм?

5. Назвіть причини, через які ви завжди і незалежно від того, де живете, зазнаєте впливу радіації.

6. Що таке радіаційний фон? Із яких компонентів він складається?

7. Назвіть джерела радіаційного фону Землі.

8. Для чого призначені дозиметри? Яким є принцип їхньої дії?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 25, Вправа № 25 (1, 2)

Урок 48 Розв'язування задач з теми «Активність радіоактивної речовини. Застосування радіоактивних ізотопів»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. На даний момент часу у радіоактивному зразку міститься 0,1 моля Плутонію- 239. Визначте активність Плутонію в цьому зразку, якщо стала розпаду дорівнює 9,01×10-13 с-1

2. У радіоактивному зразку міститься 0,2 г Урану-235. Визначте активність Урану о цьому зразку. Активність зразка вважайте постійною. Стала розпаду радіоактивного Урану-235 дорівнює 3,14×10-17 с-1.

3. Визначте масу Радію-226, якщо його активність становить 5 Кі. Стала радіоактивного розпаду Радію-226 дорівнює 1,37×10-11 с-1.

4. Кількість радону зменшилася у 8 разів за 11,4 доби. Чому дорівнює період напіврозпаду Радону?

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 24, Вправа № 24 (3, 5)

Урок 47 Розв'язування задач з теми «Активність радіоактивної речовини. Застосування радіоактивних ізотопів»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1.бесіда за матеріалом § 24

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення періоду піврозпаду. Що характеризує ця фізична величина?

2. Що таке активність радіоактивного джерела?

3. Яка одиниця активності в СІ?

4. Як активність радіонукліда пов’язана зі сталою його розпаду?

5. Чи змінюється з часом активність радіонукліда? Якщо змінюється, то чому і як?

6. Наведіть приклади використання радіоактивних ізотопів.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Стала розпаду ядер атомів радіоактивного Торію-229 дорівнює 3×10-12 с-1. Якою є активність радіоактивного препарату, якщо в ньому міститься 1,5×1028 атомів Торію-229?

2. Стала розпаду радіоактивного Урану-235 дорівнює 3,14×10-17 с-1. Скільки атомів Урану-235 міститься в радіоактивному препараті, якщо його активність складає 157 Бк?

3. Стала розпаду радіоактивного Торію­230 дорівнює 2,7×10-13 с-1. Скільки розпадів відбудеться за 10 с у радіоактивному препараті Торію­230, якщо в ньому міститься 7,5×1024 атомів? Активність Торію­230 протягом цього часу вважайте незмінною.

4. Активність препарату Радону на початку досліду становила 1500 Бк. Якою стане активність цього препарату коли розпадається 75 % всіх атомів Радону?

5. Період напіврозпаду Цезію-137 дорівнює 30 рокам. Яка частина атомів цього ізотопу залишиться після 180 років?

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 24, Вправа № 24 (2, 4)

Урок 46 Активність радіоактивної речовини. Застосування радіоактивних ізотопів

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. бесіда за матеріалом § 23

Бесіда за питаннями

1. Як було відкрито явище радіоактивності?

2. Наведіть приклади природних радіоактивних елементів.

3. Опишіть дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання.

4. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте?

5. Якою є фізична природа α -; β-; γ-випромінювання?

6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

7. Наведіть означення радіоактивності.

8. Що відбувається з ядром атома під час випромінювання α-частинки? β- частинки?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можна дізнатися, яке саме ядро в певній радіоактивній речовині розпадеться першим?

Яке буде наступним?

Яке розпадеться останнім?

Фізики стверджують, що дізнатися про це неможливо: розпад того чи іншого ядра радіонукліда – подія випадкова. Разом із тим поведінка радіоактивної речовини в цілому підлягає чітко визначеним закономірностям.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Період піврозпаду

Якщо взяти закриту скляну колбу, що містить певну кількість Радону-220, то виявиться, що приблизно через 56 с кількість радону в колбі зменшиться вдвічі. Ще через 56 с із решти атомів знову залишиться половина і т. д. Отже, зрозуміло, чому інтервал часу 56 с був названий періодом піврозпаду Радону-220.

Період піврозпаду T1/2 – це фізична величина, що характеризує радіонуклід і дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда.

2. Активність радіоактивного джерела

Проблемне питання

• Якщо кількість атомів Урану-238 і Радію-226 є однаковою, з якого зразка за 1 с вилетить більше α-частинок?

(Періоди піврозпаду даних радіонуклідів відрізняються майже у 3 млн разів, за той самий час у зразку радію відбудеться набагато більше α-розпадів, ніж у зразку урану)

Активність радіоактивного джерела – це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певному радіоактивному джерелі за одиницю часу.

Одиниця активності в СІ – бекерель.

1 Бк – це активність такого радіоактивного джерела, в якому за 1 с відбувається 1 акт розпаду

Позасистемна одиниця активності – кюрі (Кі):

Якщо зразок містить атоми лише одного радіонукліда, то активність цього зразка можна визначити за формулою

З плином часу в радіоактивному зразку кількість ядер радіонуклідів, що не розпалися, зменшується, відповідно й зменшується й активність зразка.

3. Застосування радіоактивних ізотопів

Два напрями використання радіоактивних ізотопів:

1. Використання радіоактивних ізотопів як індикаторів. Радіоактивність є своєрідною міткою, за допомогою якої можна виявити наявність елемента, простежити за поведінкою елемента під час фізичних і біологічних процесів.

Наприклад, щоб з’ясувати, як рослини засвоюють фосфорні добрива, до цих добрив додають радіоактивний ізотоп Фосфору, а потім досліджують рослини на радіоактивність і виявляють кількість засвоєного фосфору.

2. Використання радіоактивних ізотопів як джерел γ-випромінювання.

Розглянемо кілька прикладів.

а) Використання γ-випромінювання для лікування онкозахворювань. Щоб γ-промені не знищували здорові клітини, використовують декілька слабких пучків γ-променів, які фокусуються на пухлині.

б) Застосування радіоактивних ізотопів для діагностики захворювань. За кількістю йоду в щитоподібній залозі зручно стежити за допомогою його γ-радіоактивного ізотопу. Якщо щитоподібна залоза в нормі, то через певний час після введення в організм Йоду-131 γ-випромінювання від нього матиме певну оптимальну інтенсивність. А от якщо щитоподібна залоза функціонує з відхиленням від норми, то інтенсивність γ-випромінювання буде аномально високою або, навпаки, низькою. Аналогічний метод застосовують для досліджування обміну речовин в організмі, виявлення пухлин.

в) Визначення віку стародавніх предметів. Поки тварина або рослина живі, вміст радіоактивного Карбону в них залишається незмінним. Після припинення життєдіяльності організму кількість радіоактивного Карбону починає зменшуватися, зменшується й активність β-випромінювання. Знаючи, що період піврозпаду Карбону  становить 5700 років, можна визначити вік археологічних знахідок.

г) Застосування γ-випромінювання в техніці. Гамма-дефектоскопи, за допомогою яких перевіряють, наприклад, якість зварених з’єднань. Завдяки тому що γ-промені по-різному поглинаються масивною сталлю і сталлю з порожнинами, гамма-дефектоскоп «бачить» тріщини всередині металу, а отже, виявляє брак ще на стадії виготовлення конструкції.

д) Знищення мікробів за допомогою радіації. Певна доза опромінення вбиває організми. Але ж не всі вони корисні для людини. Так, медики невпинно працюють над тим, щоб позбутися хвороботворних мікробів. Такі процедури називають дезінфекцією та стерилізацією.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Період піврозпаду Йод-131 дорівнює 8 діб. Чому рівна стала радіоактивного розпаду даного радіонукліда?

2. Стала розпаду радіоактивного Кобальту-60 рівна 4,15×10-9 с-1. Визначте інтервал часу, за який первинна кількість радіоактивних атомів скоротиться удвічі.

3. Інтервал часу, за який кількість радіоактивних атомів Радію-226 скоротилася вдвічі, у 53 рази більший за аналогічний інтервал часу для радіоактивних атомів Цезію-137. У якого з цих елементів більша стала радіоактивного розпаду? у скільки разів більша?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення періоду піврозпаду. Що характеризує ця фізична величина?

2. Що таке активність радіоактивного джерела?

3. Яка одиниця активності в СІ?

4. Як активність радіонукліда пов’язана зі сталою його розпаду?

5. Чи змінюється з часом активність радіонукліда? Якщо змінюється, то чому і як?

6. Наведіть приклади використання радіоактивних ізотопів.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 24, Вправа № 24 (1)

Урок 45 Радіоактивність. Радіоактивні випромінювання

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. бесіда за матеріалом § 22.

Бесіда за питаннями

1. Опишіть дослід Е. Резерфорда із розсіяння α-частинок та його результати.

2. Із яких частинок складається атом? атомне ядро?

3. Що таке зарядове число? масове число?

4. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.

5. Що таке нуклід?

6. Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену.

7. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?

8. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Яка будова атома?

Чи може атом одного елементу перетворитися на атом іншого елементу?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Історія відкриття радіоактивності

Один із доказів складної будови атома – явище радіоактивності, відкрите французьким фізиком Анрі Беккерелем (1852 – 1908) у 1896 р.

Анрі Беккерель вивчав явище флюоресценції – здатності деяких речовин випускати випромінювання внаслідок дії, зокрема, сонячного світла. Але весна 1896 р. була похмурою, тому досліди довелося відкласти в буквальному значенні в довгий ящик – фотопластинки з досліджуваними мінералами були покладені в ящик лабораторного стола. Нарешті видався сонячний день. Перед новою серією дослідів Беккерель вирішив перевірити якість фотопластинок. Проявивши одну з них, він побачив чіткий силует мінералу у вигляді хреста. Повторивши свої досліди, Беккерель переконався в тому, що сіль Урану сама, без впливу зовнішніх факторів, випускає невидиме випромінювання.

Ці промені проникали навіть крізь тонкі металеві пластинки! Причому зовнішні умови: температура, освітленість, тиск, наявність електромагнітного поля – жодним чином не впливали на цю дивну здатність урану. Подальші досліди показали, що цей вид випромінювання здатний іонізувати повітря.

Радіоактивність – здатність атомів деяких хімічних елементів до мимовільного випромінювання.

Проблемне питання

• Чи тільки Уран випускає «промені Беккереля»? (Марія Склодовська-Кюрі (1867–1934) та П’єр Кюрі (1859–1906))

Марія Склодовська-Кюрі перевірила на радіоактивність усі відомі на той час хімічні елементи й виявила, що радіоактивні властивості, окрім Урану, має також Торій. Разом із чоловіком вони відкрили й нові елементи, зокрема Полоній і Радій, які також виявилися радіоактивними. (Радіоактивні елементи були виділені із природних мінералів.)

Згодом виявили, що радіоактивність є властивою всім без винятку нуклідам хімічних елементів, порядковий номер яких більший за 82 (Z > 82). Проте й всі інші елементи мають радіоактивні нукліди (природні або одержані штучно).

2. Склад радіоактивного випромінювання

Досліди з вивчення природи радіоактивного випромінювання показали, що радіоактивні речовини можуть випромінювати промені трьох видів. На рисунку зображено схему одного з таких дослідів: пучок радіоактивного випромінювання потрапляє спочатку в сильне магнітне поле постійного магніту, а потім на фотопластинку. Після проявлення фотопластинки на ній чітко видно три темні плями.

α-випромінювання – це потік ядер атомів Гелію .

Швидкість: vα порядку 107 м/с.

Заряд α-частинки: qα = +2e.

Захист: затримуються аркушем паперу завтовшки 0,1 мм.

β-випромінювання – це потік електронів .

Швидкість: vβ близько 3⋅108 м/с.

Заряд β-частинки: qβ = – e.

Захист: затримуються листом алюмінію завтовшки 1 мм.

γ-випромінювання – це електромагнітні хвилі надзвичайно високої частоти (понад 1018 Гц)

Швидкість: vγ = c = 3⋅108 м/с.

Не заряджене.Захист: затримується шаром бетону завтовшки декілька метрів.

3. Правила заміщення

Радіоактивність – здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

Правила заміщення:

1. Під час α-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів – на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на 2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента.

2. Під час β-розпаду кількість нуклонів в ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю більший за порядковий номер вихідного елемента.

4. Радіоактивні ряди

Проблемне питання

• Після пояснення радіоактивності мрія алхіміків Середньовіччя про перетворення речовин на золото здійснилася?

(Учені з’ясували, що вихідне (материнське) ядро атома радіоактивного елемента X може зазнавати цілої низки перетворень: ядро атома елемента X перетворюється на ядро атома елемента Y, потім на ядро атома елемента Z і т. д., однак у цьому ланцюжку не може бути випадкових «гостей»).

Радіоактивний ряд – це сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті послідовних радіоактивних перетворень даного материнського ядра.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому радіоактивні препарати зберігають в товстостінних свинцевих контейнерах?

Свинець поглинає більшу частину радіоактивного випромінювання речовини тому зменшується кількість випромінювання, що поширюється від препарату.

2. Який з трьох видів радіоактивного випромінювання – α, β, γ – має найбільшу проникну здатність? має найбільшу іонізуючу здатністю?

Найбільшу проникну здатністю мають γ-промені. Найбільшою іонізуючої здатністю володіють α-частинки.

3. Чи змінюються масове число і зарядове число ядра при випусканні ядром γ- кванта? Чому?

Хімічні властивості елемента не змінюються при випромінюванні ним γ-кванта, оскільки зарядове число і склад ядра атома не змінюються. Зменшується енергія ядра.

4. Ядро радону  випустило α-частинку. В ядро ​​якого елемента перетворилося ядро ​​радону? (ізотоп полонію);

5. Ядро якого елемента утворилося з ядра ізотопу кобальту  після випускання β-частинки?(ізотоп нікелю)

6. Визначте зарядове і масове число ізотопу, який вийде із торію  після трьох α- і двох β-перетворень. 

7. Який ізотоп утворюється з урану  після двох β-розпадів і одного α- розпаду?

8. Скільки α- і β-частинок випускає ядро ​​урану , перетворюючись в ядро ​​вісмуту ? 

Відбувається шість α- і три β-розпади.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Як було відкрито явище радіоактивності?

2. Наведіть приклади природних радіоактивних елементів.

3. Опишіть дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання.

4. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте?

5. Якою є фізична природа α -; β-; γ-випромінювання?

6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

7. Наведіть означення радіоактивності.

8. Що відбувається з ядром атома під час випромінювання α-частинки? β- частинки?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 23, Вправа № 23 (2 – 4)

Урок 44 Сучасна модель атома. Протонно-нейтронна модель ядра атома. Ядерні сили. Ізотопи

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що ви знаєте про будову речовини?

Яка будова атома?

Яким чином її вдалося встановити?

Які гіпотези висувалися для теоретичних і практичних досліджень?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Модель атома Джозефа Томсона

Джозеф Томсон відкрив електрон ще в 1897 р. Виходячи з відомостей про електронейтральність атома, учений створив модель: атом складається з позитивно зарядженої кулі, заряд якої рівномірно розподілено по всьому об’єму, і негативно заряджених електронів, розміщених у цьому об’ємі. Модель була схожа на пудинг з родзинками.

Виходячи з моделі атома Томсона, можна було пояснити явища йонізації атомів, електролізу, періодичну систему елементів, але вона не давала змоги пояснити електромагнітні та оптичні явища.

Проблемне питання

• Чи дійсно позитивний заряд розподілений по всьому об'єму атома?

2. Класичний дослід Резерфорда

Ернест Резерфорд, Ернест Марсден і Ганс Гейгер у 1908-1911 рр. проводили серію дослідів щодо з’ясування структури атома. Для дослідів учені використали речовину, із якої з великою швидкістю вилітали позитивно заряджені частинки – так звані α-частинки.

Вузький пучок α-частинок зі свинцевого контейнера спрямовувався на тонку золоту фольгу, а далі потрапляв в екран, покритий шаром кристалів цинк сульфіду. Якщо в такий екран улучала α-частинка, то в місці її влучання відбувався слабкий спалах світла. Учені спостерігали спалахи за допомогою мікроскопа та реєстрували влучання α-частинок в екран.

Під час дослідів було виявлено:

-         переважна більшість α- частинок проходить крізь золоту фольгу, не змінюючи напрямку руху;

-         деякі відхиляються від початкової траєкторії;

-         приблизно одна з 20 000 частинок відскакувала від фольги, начебто натикаючись на якусь перешкоду.

Проблемне питання

• Чому деякі α-частинки відскакують від фольги?

Оскільки побачити атом неможливо, то пояснення зміни напрямку руху α- частинок ґрунтувалося на логічних припущеннях.

Учений ретельно підрахував кількість частинок, що летіли в кожному з напрямків, а потім за допомогою складного, але переконливого математичного аналізу обґрунтував ядерну модель атома.

Ядерна модель будови атома:

-         атом складається з позитивно зарядженого ядра, оточеного негативно зарядженими частинками – електронами;

-         99,9% маси і весь позитивний заряд атома зосереджені в ядрі атома;

-         розмір ядра порівняно з атомом надзвичайно малий (діаметр атома становить приблизно 10– 10 м, а ядра –  10–15 м).

3. Будова атомного ядра

Атомне ядро складається із частинок двох видів:

-         протони (мають позитивний електричний заряд);

-         нейтрони (не мають заряду).

Нуклони – це протони й нейтрони, що входять до складу ядра атома.

Нуклонне (масове) число (А) – це сумарна кількість протонів і нейтронів в атомі.

Зарядове (протонне) число (Z) – це кількість протонів у ядрі.

Кількість нейтронів (N) у цьому ядрі: N = A – Z.

Нуклід – це вид атомів, який характеризується певним значенням зарядового числа та певним значенням масового числа.

Проблемне питання

• Скільки протонів і нейтронів містить ядро нукліда Титану ?

Ізотопи – це різновиди атомів того самого хімічного елемента, ядра яких містять однакове число протонів, але різну кількість нейтронів.

4. Сильна взаємодія

Проблемне питання

• Яким чином у складі одного ядра і на дуже близькій відстані один від одного утримуються протони, адже однойменно заряджені частинки відштовхуються?

Кулонівські (електростатичні) сили відштовхування намагаються «зруйнувати» ядро.

Ядерні сили – це сили, які діють між протонами й нейтронами в ядрі та забезпечують існування атомних ядер.

Основні властивості ядерних сил:

1) є тільки силами притягання;

2) є близькодіючими: вимірювання показали, що ядерні сили між нуклонами виявляються лише на відстанях, які приблизно дорівнюють розмірам нуклона (10–15 м);

3) не залежать від заряду: на однаковій відстані сили, що діють між двома протонами, між двома нейтронами або між протоном і нейтроном, є однаковими;

4) мають властивість насичення: нуклон виявляється здатним до ядерної взаємодії одночасно лише з невеликою кількістю нуклонів-«сусідів»

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Скільки протонів і скільки нейтронів міститься в ядрах атомів Меркурію

2. Як визначити кількість електронів в атомі?

Атом є електрично нейтральним: сумарний заряд протонів у ядрі дорівнює сумарному заряду електронів, що розташовані навколо ядра. Оскільки заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона, то зрозуміло, що в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів.

3. У ядрі атома Брому 35 протонів і 45 нейтронів. Скільки електронів у цьому атомі?

В атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів тому в атомі Брому міститься 35 електронів.

4. У ядрі атома Карбону міститься 12 частинок. Навколо ядра рухаються 6 електронів. Скільки в ядрі цього атома протонів і нейтронів?

Оскільки в атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів, то

5. У ядрі атома певного хімічного елемента 31 протон і 39 нейтронів. Що це за елемент?

6. Чим відрізняються ядра ізотопів Феруму: ?

Ядра ізотопів Феруму відрізняються кількістю нейтронів.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Опишіть дослід Е. Резерфорда із розсіяння α-частинок та його результати.

2. Із яких частинок складається атом? атомне ядро?

3. Що таке зарядове число? масове число?

4. Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад.

5. Що таке нуклід?

6. Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену.

7. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?

8. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 22, Вправа № 22 (1 – 4)

Урок 43 Захист навчальних проектів з теми «Механічні та електромагнітні хвилі»

Мета уроку: визначити рівень оволодіння учнями знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми IІІ «Механічні та електромагнітні хвилі».

Очікувані результати: презентуючи свою роботу, учні повинні продемонструвати знання, отримані в ході роботи над проектом в межах теми IІІ «Механічні та електромагнітні хвилі»; 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.

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.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1. Назвіть відомі вам види електромагнітних хвиль.

2.Що спільного між усіма видами електромагнітних хвиль? У чому їх відмінність?

3.Як змінюються властивості електромагнітних хвиль зі збільшенням їхньої частоти?

4.Наведіть приклади застосування різних видів електромагнітних хвиль.

5.Як уникнути негативного впливу деяких видів електромагнітного випромінювання на

здоров’я людини?

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.       Звуки в житті людини.

2.   Застосування інфра- й ультразвуків у техніці.

3.   Вібрації й шуми та їхній вплив на організми.

4.   Електромагнітні хвилі в природі й техніці.

5.   Вплив електромагнітного випромінювання на організм людини.

6.   Види шумового забруднення. Вимірювання рівня шумового забруднення. Вивчення впливу шумового забруднення на організми.

7.       Духові музикальні інструменти.

ДОДАТКОВО

Теми експериментальних досліджень

1. Виготовлення різноманітних джерел звуку та вивчення їхніх акустичних характеристик.

2. З’ясування залежності висоти звуку від частоти коливань джерела звукових хвиль.

3. Вивчення процесів відбиття, заломлення та накладання механічних хвиль на поверхні води.

Додаткові теми

1. Механізм утворення хвиль на поверхні води.

2. Дивовижне відлуння.

3. Що таке акустичні резонатори та де їх застосовують.

4. Ефект Допплера та його використання для контролю швидкості руху транспортних засобів.

5. Чоловічі, жіночі, дитячі голоси: як і чому вони відрізняються.

6. Засоби захисту від шумів у мегаполісах.

7. Ультразвукова кавітація.

8. Застосування ультразвуку в техніці.

9. Утворення інфразвуку в океані.

10. Візуалізація звукових коливань.

11. Радіохвилі в нашому житті.

12. Історія винайдення радіо.

13. Електромагнітний смог.

14. Використання радіолокації в астрономії.

15. Ефект Допплера в астрономії, або Як доведено, що галактики розлітаються.

16. Дія ультрафіолетового випромінювання на організм людини.

17. В. Рентґен чи І. Пулюй: хто першим відкрив Х-промені?

18. Історія вивчення світлових явищ.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 17 – 21 Проект, творче завдання, дослідження  можна презентувати у вигляді презентації, розповіді, реферата, конспекту відправити на н.з не пізніше 22.12

Урок 42 Контрольна робота № 3 з теми «Механічні та електромагнітні хвилі»

Мета уроку: Перевірити  знання про фізичні величини і зв'язки між ними; вміння застосовувати формули для розв'язування конкретних задач. Розвивати інтерес до вивчення фізики. Виховувати самостійність та наполегливість.

Тип уроку: урок контролю знань.

Обладнання: картки для контрольної роботи №3

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП 

Перегляньте завдання  різних типів контрольної роботи № 3,  згадайте правила їх