1-й семестр
МЕХАНІКА
1. Кінематика
Урок 13/15
Тема. Вільне падіння
Мета уроку: дати учням уявлення про вільне падіння й рух тіла, кинутого вертикально вгору, як окремий випадок рівноприскореного руху
Тип уроку: вивчення нового матеріалу
План уроку
Демонстрації | 5 хв. | 1. Падіння тіл у повітрі й розрідженому просторі. 2. Рух тіл, кинутих вертикально вгору |
Вивчення нового матеріалу | 25 хв. | 1. Вільне падіння. 2. Рух тіла, кинутого вертикально вгору. 3. Вільне падіння як окремий випадок рівноприскореного руху |
Закріплення вивченого матеріалу | 15 хв. | 1. Тренуємося розв’язувати задачі. 2. Контрольні запитання |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Вільне падіння. Прискорення вільного падіння
Великий учений давнини Аристотель на основі власних спостережень побудував теорію, яка доводила наступне: чим важче тіло, тим швидше воно падає. Ця теорія проіснувала 2 тисячі років, адже камінь, справді, падає швидше за аркуш паперу.
Якщо
Але якщо зв’язку можна вважати одним тілом, ще більш важким, виходить, зв’язка має падати швидше, ніж одне важке тіло.
Виявивши цю суперечність, Галілей вирішив перевірити на досліді, як же насправді падатимуть тіла різної маси: нехай відповідь на це питання знайде сама природа. Галілей поставив дослід з Пізанською вежею: скинув одночасно кулю й гарматне ядро. Хоча маси цих тіл відрізнялися в багато разів, куля й ядро впали одночасно.
O Падіння тіла за умови, коли опором повітря можна знехтувати, називають вільним падінням.
Той факт, що вільне падіння тіл,- прискорений рух, не викликає в учнів сумнівів. У цьому вони легко переконуються, спостерігаючи за рухом кульки та інших тіл, що падають. Однак на запитання, чи є вільне падіння рівноприскореним рухом, вони не можуть відповісти. Відповідь на це запитання може дати експеримент. Якщо, наприклад, зробити ряд моментальних знімків кульки, яка падає, через однакові проміжки часу (стробоскопічні фотографії), то за відстанями між послідовними положеннями кульки можна визначити, що рух, дійсно, є рівноприскореним.
O У випадку вільного падіння всі тіла, незалежно від їхньої маси, падають на землю з однаковим прискоренням, що називається прискоренням вільного падіння.
Прискорення вільного падіння позначається 
. Отже, 
= = const. Модуль вектора уперше виміряв Християн Гюйгенс у 1656 р. за допомогою маятникового годинника. Біля поверхні Землі g = 9,8 м/с2. Під час розв’язування задач приблизно можна вважати g = 10 м/с2.
2. Рух тіла, кинутого вертикально вгору
Поняття вільного падіння має широкий зміст: тіло здійснює вільне падіння, не тільки тоді, коли його початкова швидкість дорівнює нулю. Якщо тіло кинути вниз із початковою швидкістю 
0, воно при цьому також вільно падатиме. Навіть більше, вільне падіння не обов’язково являє собою рух униз.
Якщо початкова швидкість тіла спрямована вгору, то тіло в процесі вільного падіння якийсь час летітиме вгору, зменшуючи свою швидкість, і лише потім почне падати вниз.
Під час підйому тіла його швидкість зменшується відповідно до формули 
= 0 – gt. Отже, швидкість дорівнюватиме нулю за час tпід = 0/g. Досягнувши найвищої точки, тіло на мить зупиниться й почне рухатися з прискоренням вільного падіння. Швидкість тіла під час руху вниз збільшуватиметься відповідно до формули = gt, де час t відлічується тепер з моменту, коли тіло перебуває у найвищій точці.
3. Вільне падіння як окремий випадок рівноприскореного руху
Розглядаючи вільне падіння й рух тіла, кинутого вертикально вгору, як окремий випадок рівноприскореного руху, можна запропонувати учням разом з учителем заповнити таку таблицю:
Рівноприскорений рух | Вільне падіння | Рух тіла, кинутого вгору |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу
1. Чи однаковим буде час вільного падіння різних тіл з однієї висоти?
2. Чому дорівнює прискорення тіла, кинутого вертикально вгору, у верхній точці траєкторії?
3. Як спрямовані вектор прискорення й вектор швидкості тіла, кинутого вертикально вгору?
4. З однієї точки падають без початкової швидкості два тіла з інтервалом часу t с. Як рухаються ці тіла відносно одне одного в польоті?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Учимося розв’язувати задачі
1. Камінь падав з однієї скелі 2 с, а з іншої – 6 с. У скільки разів друга скеля вища за першу? (Відповідь: у 9 разів).
2. Тіло вільно падає без початкової швидкості. Яку відстань воно пролітає за першу секунду? за другу секунду? за третю секунду? (Відповідь: 5 м; 15 м; 25 м).
3. Стрілу випустили вертикально вгору з початковою швидкістю 50 м/с. Скільки часу стріла піднімалася? Скільки часу тривав політ? (Відповідь: 5 с; 10 с).
4. Тіло підкинули вгору зі швидкістю 20 м/с. Скільки мине часу після кидка, коли воно опиниться на висоті 15 м?
5. В останню секунду вільного падіння тіло пройшло половину всього шляху. З якої висоти падало тіло? (Відповідь: 57 м).
2). Контрольні запитання
1. Чи зміниться прискорення тіла, що вільно падає, якщо надати йому початкової швидкості?
2. Як спрямоване прискорення вільного падіння у верхній точці траєкторії?
3. Чим відрізняється падіння тіл у повітрі від їх падіння у вакуумі?
Що ми дізналися на уроці
– Падіння тіла за умови, коли опором повітря можна знехтувати, називають вільним падінням.
– У випадку вільного падіння всі тіла, незалежно від їхньої маси, падають на Землю з однаковим прискоренням, що називається прискоренням вільного падіння.
– Залежність швидкості від часу під час руху з початковою швидкістю:
– Залежність висоти тіла, що вільно падає, від часу падіння:
– Залежність висоти тіла, кинутого вертикально вгору, від часу руху:
Домашнє завдання
1. П.: § 12.
2. 36.:
Р1) – 4.10; 4.11; 4.21; 4.22;
Р2) – 4.50; 4.56, 4.57;
Р3) – 4.74, 4.81; 4.86.
3. Д.: Підготуватися до самостійної роботи “Прямолінійний рівноприскорений рух”.
(2 votes, average: 4,50 out of 5)