Сила тяжіння

РОЗДІЛ II

ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ

УРОК № 5/18

Тема уроку. Сила тяжіння

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Мета уроку: дати уявлення про гравітаційну взаємодію тіл, про силу тяжіння як про прояв цього виду взаємодії; розвивати вміння спостерігати та аналізувати явища природи.

План уроку

Хід уроку

I. Перевірка домашнього завдання; актуалізація опорних знань

Питання класу

– Що таке деформація тіла?

– Наведіть приклади деформації.

– У яких випадках

– На які види поділяють всі деформації?

– Наведіть приклади пружної й непружної деформації.

– Що є причиною виникнення сили пружності?

– Від чого залежить сила пружності?

– Як напрямлена сила пружності?

– Якою є природа сили пружності?

– Сформулюйте закон Гука.

– Чому пружини динамометрів сталеві, а, наприклад, не свинцеві?

– Як зміняться пружні властивості пружини, якщо її вкоротити? зробити товстішою?

– Яка сила надає руху стрілі? кулі з пневматичної зброї?

– Щоб розтягнути пружину на 2 см, потрібна сила 20 Н. Яка сила необхідна для розтягування цієї пружини на 10 см? (Відповідь: 100 Н.)

– Під час удару м’яч стискується, якщо натиснути на дошку, вона прогнеться. У цих прикладах відбувається деформація. А чи змінюється швидкість тіл, які деформуються? (Змінюється швидкість окремих частин тіла, що деформується.)

II. Вивчення нового матеріалу

Бесіда

Про те, що Земля притягує до себе всі тіла, які перебувають на її поверхні, люди здогадувалися ще в стародавності: адже як високо не закидай камінь, не запускай стрілу, не підстрибуй сам – все одно тіло повертається на Землю. Але англійський учений І. Ньютон припустив, що між будь-якими тілами існує взаємне притягання, і знайшов точний кількісний закон, який описує цю взаємодію. Здатність притягувати до себе інші тіла має не тільки Земля, але всі тіла у Всесвіті! Тому таке притягання називають всесвітнім тяжінням. Притягуються Земля і Місяць, Сонце і планети, притягуються книги у ваших портфелях і ви один до одного!

Питання класу: Чому ж притягання тіла до Землі помітне, а притягання між двома учнями в класі ні? (Через різну масу тіл.)

Дійсно, сили гравітації стають помітними, коли маса принаймні одного з тіл велика. Наприклад, дві кульки масою по 1 кг на відстані 1 м притягуються із силою 6,67-10-11 Н, а така сама кулька до Землі притягується із силою вже 10 Н!

Питання класу: Маса Юпітера у багато разів перевищує масу Землі. Чому тоді притягання до Юпітера непомітне для нас?

Учитель підводить учнів до висновку, сформульованого І. Ньютоном у своїй книзі “Математичні початки натуральної філософії”: “Тяжіння існує до всіх тіл взагалі й пропорційне масі кожного з них… Всі планети тяжіють одна до одної, тяжіння до кожної з них окремо обернено пропорційне квадратам відстаней від місця до центра цієї планети…”. У випадку збільшення відстані у два рази гравітаційна сила слабшає в чотири! Для нас, жителів Землі, першорядне значення має притягання саме до нашої планети.

Запис у зошит: Силу, з якою Земля притягує до себе тіло, називають силою тяжіння.

Сила тяжіння – прояв всесвітнього тяжіння.

Питання класу

– Від чого залежатиме значення цієї сили? (Від маси тіла, від відстані до центра Землі.)

– А чи залежить від маси самої Землі?

Позначимо через m масу будь-якого тіла, що перебуває на поверхні (або поблизу поверхні) Землі, а g – сталу (на невеликих висотах) величину, що визначається параметрами нашої планети,- прискорення вільного падіння. Тоді запишемо:

Для Землі g = 9,8 Н/кг (з такою силою Земля притягує до себе тіло масою 1 кг). Сила тяжіння, що діє на тіло, завжди напрямлена вниз, до центра Землі (на дошці робиться відповідний рисунок).

III. Закріплення нового матеріалу

Питання класу

– Що свідчить про існування всесвітнього тяжіння?

– Від чого залежить сила тяжіння?

– Чи діє сила тяжіння на супутник, що перебуває на орбіті?

– Які явища на Землі – наслідки притягання нашої планети до Місяця?

– Як змінюватиметься сила притягання до Землі у випадку віддалення від неї? Що ж тоді, ця сила зникне зовсім?

– Уявіть, що ви потрапили на Місяць. Які з наведених величин, що характеризують вас, зміняться, а які залишаться незмінними: зріст, маса тіла, густина, сила тяжіння, сила пружності м’язів?

– Сила тяжіння на Місяці буде більшою чи меншою, ніж на Землі? Чому?

– Чи зміниться сила тяжіння, що діє на кульку, якщо її опустити у воду? нагріти? охолодити? розплавити?

Розв’язування задач

Задача 1. Обчисліть силу тяжіння, що діє на одного із найбільших китів, виявлених людиною, масою 150 т і на найменшу пташку на Землі – колібрі масою 2 г?

Задача 2 (усно). А яка сила тяжіння діє на вас?

Задача 3. Цегла масою 4 кг лежить на твердому грунті. Зобразіть графічно силу тяжіння та силу пружності, що діють на цеглу. Масштаб оберіть самостійно.

IV. Домашнє завдання

[1]: § 12 (п. 1, 2); впр. № 12 (задача 1).

[2]: § 9 (п. 1, 2).

[3]: СР – задачі 10.1; 10.5; 10.6;

ДР – задачі 10.10; 10.18; 10.21; 10.22;

ВР – задачі 10.25-10.27.

Додаткова задача. Обчисліть, яка сила тяжіння діяла б на вас на інших планетах: на Місяці (gМіс = 1,6 Н/кг), на Марсі (gМ = 3,7 Н/кг), поблизу Юпітера (gЮ = 27 Н/кг).

Скарбничка цікавих фактів

O У різних точках планети

Відомо, що прискорення вільного падіння на полюсі й на екваторі має різне значення.

O Не тільки супутники…

…обертаються в цей час навколо Землі. За оцінками вчених, накопичилося понад 110 тисяч “сміттєвих” предметів розміром більше 1 см у діаметрі й 40 мільйонів предметів, розмір яких перевищує 1 мм. Це насамперед непрацюючі супутники, металеві частинки космічних апаратів, дрібні частинки, що утворилися в результаті згоряння ракетного палива. Тим часом металева порошинка діаметром усього 0,5 мм, що несеться зі швидкістю 10 км/с, здатна пробити скафандр космонавта. У 1983 р. лусочка фарби діаметром 0,2 мм надщербила вітрове скло американського “Шаттла”. Якщо кількість сміття на орбіті Землі збільшуватиметься такими ж темпами, то до 2300 року жоден земний апарат не зможе вийти навіть на орбіту.

O Читаємо класиків

От як описує К. Е. Ціолковський у своїй науково-фантастичній розповіді “На Весті” умови перебування людини на астероїді Веста, маса якого у 60 000 разів менша за масу Землі: “На Землі я можу вільно нести одну людину такої ж ваги, як я. <…> На Весті з такою ж легкістю можу нести у 30 разів більше, тобто 60 чоловік <…>. На Землі <…> я можу ще підстрибнути на 50 см. <…> На Весті таке ж зусилля дає стрибок на висоту в 30 разів більшу, тобто 30 м. Це – висота десятиповерхового будинку, величенної сосни або чималого пагорба. <… > там легко перестрибувати через рови і ями шириною в чималу річку. Можна перестрибувати через 15-метрові дерева і будинки. І це без розбігу”.