Способы измерения силы тяжести 7 класс

Конспект урока по физике в 7 классе по теме «СИЛА. ЕДИНИЦЫ СИЛЫ. СИЛА ТЯЖЕСТИ»

Учитель физики МОУ «ШКОЛА № 24 Г. ТОРЕЗА»

Гарматенко Марина Николаевна

Дата проведения: 14.11.2017г.

Урок № 19: Сила. Единицы силы. Сила тяжести.

— Дать определение силы. Сформулировать признак существования силы и признаки ее действия; дать определение силы тяжести, свободного падения, ускорения свободного падения, формулу для нахождения величины силы тяжести;

— развивать логическое мышление, познавательную активность учащихся, умения самостоятельно работать с дополнительной литературой;

— воспитывать добросовестное отношение к учебному труду, формировать положительные мотивации к учению, коммуникативные умения;

Тип урока: комбинированный урок.

Оборудование: тестовые задания на компьютере (для сильных учащихся), презентация

1. Организационный этап.

— Приветствие, фиксация отсутствующих, проверка подготовленности к учебному занятию, раскрытие целей и задач урока и плана его проведения.

2. Проверка домашнего задания:

— У доски решение задачи (1 человек)

— фронтальная беседа по теории

3. Актуализация опорных знаний:

— индивидуальные карточки (проверка знания формул) – 4 человека

— работа с тестами на компьютере (сильная группа учащихся — 5 человек)

— физический диктант с самопроверкой и самооцениванием (2 человека работают с обратной стороны доски (правильный ответ – 0,5 балла ):

1. По какой формуле определяется скорость тела?

2. В каких единицах измеряется время?

3. Как определить среднюю скорость движения?

4. Записать формулу для определения ускорения тела.

5. Ускорение измеряется в …

6. Какой буквой обозначается объём?

7. В каких единицах измеряется плотность?

8. Записать формулу для определения плотности.

9. Какой буквой обозначается ускорение?

10. В каких единицах измеряется скорость?

4. Изучение нового материала:

— Работа с учебником в группах (п.19): Найти ответ на вопрос: «Что такое «сила»?

(Когда одно тело действует на другое, то говорят, что на тело действует сила или к нему приложена сила. Сила – это причина изменения скорости движения тела)

— Перед вами лежат физические тела. Посмотрите на шарик. В каком состоянии он сейчас находится?

— Толките аккуратно шарик рукой? Что сейчас происходит?

В этом опыте, тело под действием другого тела (вашей руки) приходит в движение. В этом случае говорят, что тела взаимодействуют, или на тело действует сила.

Учитель: Когда тела взаимодействуют друг с другом, то их скорость может меняться. Тело может начать движение, остановиться, изменить направление своего движения. При этом мы часто даже не упоминаем, какое из тел оказало воздействие на данное тело. Мы просто говорим, что скорость тела изменилась под воздействием силы.

ОК. Сила – это физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое.

Опыт: Возьмите в руки пластилин и сожмите его. Что произошло? Изменилась его скорость? Какой можно сделать вывод?

Учитель: Существует четыре признака того, что на тело действует сила.

1. У тела может измениться значение скорости.

2. У тела может измениться направление движения.

3. Может измениться размер тела.

4. Может измениться форма тела.

Обратите внимание, что скорость может меняться не у всего тела, а только у некоторых его частей. Но это означает, что изменяется расстояние между отдельными частями тела, то есть изменяется его размер и форма. Такой процесс называется деформацией тела.

ОК. Деформация – это изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга .

Виды деформации:
Упругая – тело принимает первоначальную форму после внешних воздействий
1. сдвиг;
2. кручение;
3. изгиб;
4. деформация сжатия.
Пластическая – тело не принимает первоначальную форму после внешнего воздействия

Демонстрация на рабочем столе: Перед вами стоит машинка. Приложите к ней силу (тянут шнурок). Объясните, наблюдаемое явление.

Машинка приобретает скорость из-за действия на нее силы (сила тяги) и начинает двигаться в т уже сторону, куда направленна приложенная к ней сила.

Вывод: направление скорости совпадает с направление силы.
Если физическая величина характеризуется помимо числового значения направлением, то….? (является векторной величиной).

Эксперимент: вызывается к доске ребенок и ему предлагается открыть входную дверь. Но сначала приложив усилие возле ручки, а затем около дверных петель. Результат разный.
Вывод: Результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления и точки приложения.

Опыт: Рассмотрим, как движется тело, брошенное горизонтально. Обратим внимание на то, что траектория движения шарика – не прямая линия, а величина скорости шарика не остается постоянной. Это означает, что на шарик действует сила. Что это за сила?

— Силу этого притяжения называют силой тяжести .

ОК. Силой тяжести называется сила, с которой все тела притягиваются к Земле.

ОК: Та сила, с которой Земля притягивает к себе тело называется силой тяжести . Она обозначается: F . Природа силы тяжести — гравитационная. Основные свойства этой силы:

1. F приложена к телу (сделать чертёж)

2. F направлена вертикально вниз от центра тела к центру Земли.

Единица физической величины: 1Н (один Ньютон)

Учитель: «О том, что Земля притягивает к себе все тела, находящиеся на ее поверхности, люди догадывались еще в древности: ведь как высоко ни забрасывай камень, ни запускай стрелу, ни подпрыгивай сам – все равно тело возвращается на Землю.

Но английский ученый И. Ньютон предположил, что между любыми телами существует взаимное притяжение, и нашел точный количественный закон, описывающий это взаимодействие. Способность притягивать к себе другие тела обладает не только Земля, но все тела во Вселенной!

Поэтому такое притяжение называют всемирным тяготением. Притягиваются Земля и Луна, Солнце и планеты, притягиваются книги в ваших портфелях и вы друг к другу!

«Если сила тяготенья

Нас притягивать не станет,

Если сила притяженья

Вдруг держать нас перестанет,

Будем мы летать, как птицы,

В небо к солнцу устремимся,

От Земли прочь удаляясь!»

С явлением тяготения каждый знаком с раннего детства.

Приведите примеры такого явления : падение капель дождя, падение мяча, подброшенного вверх, человек, прыгнувший вверх, вскоре оказывается внизу. Земля притягивает к себе все тела: людей, деревья, воду, дома, Луну.

Учитель: Когда тело под действием притяжения к Земле падает вниз, на него действует не только Земля, но и сопротивление воздуха. В тех случаях, когда сила сопротивления воздуха пренебрежимо мала с F, падение тела называют свободным . Свободное падение тел изучал Г. Галилей.

Опыт: бросаются одновременно три тела (перо, дробинка, пробка).

Проблемный вопрос: «Какое из них упадёт раньше? Почему?» (самостоятельная работа с учебником (п.20))

Учитель: Для наблюдения падения различных тел Галилей помещал их в стеклянную трубку (трубку Ньютона) из которой откачивался воздух. Если вначале все эти предметы будут находиться на дне трубки, то после её быстрого перевёртывания, они оказываются сверху, после чего начинают падать вниз и достигают дна трубки одновременно. Происходит это потому, что F обладает следующим замечательным свойством: за каждую секунду она увеличивает скорость любого свободнопадающего тела (независимо от его массы) всегда на одну и ту же величину. Измерения показали, что у поверхности Земли свободнопадающее тело увеличивает за 1 сек. скорость на 9,8 м/с.

ОК. Эта величина называется ускорением свободного падения . Она обозначается буквой g .

Зная массу тела и ускорение свободного падения, можно найти силу земного притяжения: F = mg.

Т.к. g = F/m, то g измеряется в Н/кг, т.е. g = 9,8 Н/кг

Учитель: По мере удаления тела от Земли сила тяготения уменьшается. Например, если тело находится на высоте 300 км, то g уже равно 9 Н/кг, значит F на этой высоте будет тоже меньше.

Благодаря F облик нашей планеты непрерывно изменяется. Сходят с гор лавины, оползни и сели, движутся ледники, обрушиваются камнепады, выпадают дожди, текут реки с холмов на равнины, образуются водопады.

Все живые существа на Земле чувствуют её притяжение. Растения также «чувствуют» действие и направление силы тяжести, из-за чего главный корень всегда растёт вниз, к центру Земли, а стебель – вверх.

5. Закрепление изученного материала.

— Устно ответы на вопросы № 234 – 242 (сборник вопросов и задач по физике, В.И. Лукашик) (в парах)

— Решить задачу: Определите силу тяжести, действующую на тело массой 300г. Какую массу имеет тело, если к нему приложена сила тяжести 245 Н? (Ответ: 3 Н, 24,5 кг)

Ответьте на вопросы:

С какой новой физической величиной вы познакомились на уроке?

Перечислите признаки того, что на тело действует сила.

Что такое – деформация?

Как называется сила, с которой Земля притягивает к себе тела?

Учитель: Урок мне хочется закончить словами Конфуция

«Три пути ведут к знанию:

— путь размышлений – это путь самый благородный,

— путь подражаний – это путь самый легкий,

— и путь опыта — это путь самый горький»

Не важно, каким путем человек получает знания, важен результат. И я надеюсь, что сегодня вы получили именно тот результат, которого ожидали.

— п. 19, 20 (читать) , № 4.1, 4.2 (письменно) (Задачник В.В. Белага)

Доп. задание: 1. Найти информацию об истории открытия Закона всемирного тяготения.

2. Приготовить пять пословиц и поговорок о силе.

Источник

Все формулы по физике за 7 класс

О чем эта статья:

Шпаргалки по физике за 7 класс

В рамках одной статьи сложно охватить весь курс по физике, но мы осветили основные темы за 7 класс и этого достаточно, чтобы освежить знания в памяти. Скачайте и распечатайте обе шпаргалки — одна из них (подробная) пригодится для вдумчивой подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, а вторая (краткая) послужит для решения задач.

Для тех, кто находится на домашнем обучении или вынужден самостоятельно изучать материал ввиду пропусков по болезни, рекомендуем также учебник по физике А. В. Перышкина с формулами за 7 класс и легкими, доступными пояснениями по всем темам. Он был написан несколько десятилетий назад, но до сих пор очень популярен и востребован.

Измерение физических величин

Измерением называют определение с помощью инструментов и технических средств числового значения физической величины.

Результат измерения сравнивают с неким эталоном, принятым за единицу. В итоге значением физической величины считается полученное число с указанием единиц измерения.

В курсе по физике за 7 класс изучают правила измерений с использованием приборов со шкалой. Если цена деления шкалы неизвестна, узнать ее можно с помощью следующей формулы:

ЦД = (max − min) / n, где ЦД — цена деления, max — максимальное значение шкалы, min — минимальное значение шкалы, n — количество делений между ними.

Вместо максимального и минимального можно взять любые другие значения шкалы, числовое выражение которых нам известно.

Выделяют прямое и косвенное измерение:

при прямом измерении результат можно увидеть непосредственно на шкале инструмента;

при косвенном измерении значение величины вычисляется через другую величину (например, среднюю скорость определяют на основе нескольких замеров скорости).

Для удобства и стандартизации измерений в 1963 году была принята Международная система единиц СИ. Она регламентирует, какие единицы измерения считать основными и использовать для формул. Обозначения этих единиц также учат в программе по физике за 7 класс.

Механическое движение: формулы за 7 класс

Механическое движение — перемещение тела в пространстве, в результате которого оно меняет свое положение относительно других тел. Закономерности такого движения изучают в рамках механики и конкретно ее раздела — кинематики.

Для того, чтобы описать движение, требуется тело отсчета, система координат, а также инструмент для измерения времени. Это составляющие системы отсчета.

Изучение механического движения в курсе по физике за 7 класс включает следующие термины:

Перемещение тела — вектор, проведенный из начальной точки в конечную.

Траектория движения — мысленная линия, вдоль которой перемещается тело.

Путь — длина траектории тела от начальной до конечной точки.

Скорость — быстрота перемещения тела или отношение пройденного им пути ко времени прохождения.

Ускорение — быстрота изменения скорости, с которой движется тело.

Равномерное прямолинейное движение означает, что тело движется вдоль прямой с одинаковой скоростью. В таком случае перемещение тела и его путь будут равны.

Формула скорости равномерного прямолинейного движения:

V = S / t, где S — путь тела, t — время, за которое этот путь пройден.

Формула скорости равномерного криволинейного движения:

где S₁ и S₂ — отрезки пути, а t₁ и t₂ — время, за которое был пройден каждый из них.

Единица измерения скорости в СИ: метр в секунду (м/с).

Формула скорости равноускоренного движения:

V = V₀ + at, где V₀— начальная скорость, а — ускорение.

Единица измерения ускорения в СИ: м/с 2 .

Сила тяжести, вес, масса, плотность

Формулы, понятия и определения, описывающие эти физические характеристики, изучают в 7 классе в рамках такого раздела физики, как динамика.

Вес тела или вещества — это векторная величина, которая характеризует, с какой силой оно действует на горизонтальную поверхность или вертикальный подвес. Не следует путать эту величину с массой, которая является скалярной величиной.

Вес тела измеряется в ньютонах, масса тела — в граммах и килограммах.

Формула веса:

P = mg, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения.

Ускорение свободного падения возникает под действием силы тяжести, которой подвержены все находящиеся на нашей планете тела.

g = 9,806 65 м/с 2 или 9,8 Н/кг

Если тело находится в покое или в прямолинейном равномерном движении, его вес равен силе тяжести.

Но эти понятия нельзя отождествлять: сила тяжести действует на тело ввиду наличия гравитации, в то время как вес — это сила, с которой само тело действует на поверхность.

Плотность тела или вещества — величина, указывающая на то, какую массу имеет данное вещество, занимая единицу объема. Плотность прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна объему.

Формула плотности:

ρ = m / V, где m — масса тела или вещества, V — занимаемый объем.

Единица измерения плотности в СИ: кг/м 3 .

Механический рычаг, момент силы

О механическом рычаге говорил еще Архимед, когда обещал перевернуть Землю, если только найдется подходящая точка опоры. Это простой механизм, который помогает поднимать грузы, закрепленные на одном его конце, прилагая силу к другому концу. При этом вес груза намного превосходит прилагаемое усилие. В 7 классе физические формулы, описывающие этот процесс, изучаются в том же разделе динамики.

Рычаг — это некое твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной точки опоры, на один конец которого действует сила, а на другом находится груз.

Перпендикуляр, проведенный от точки опоры до линии действия силы, называется плечом силы.

Рычаг находится в равновесии, если произведение силы на плечо с одной его стороны равно произведению силы на плечо с другой стороны.

Уравнение равновесия рычага:

Из этого следует, что рычаг уравновешен, когда модули приложенных к его концам сил обратно пропорциональны плечам этих сил.

Момент силы — это векторная величина, числовую характеристику которой можно описать как произведение модуля силы на плечо.

M = F × l, где F — модуль силы, l — длина плеча.

Единица измерения момента силы в СИ: ньютон-метр (Н·м).

Эта формула верна, если сила приложена перпендикулярно оси рычага. Если же она прилагается под углом, такой случай выходит за рамки курса физики за 7 класс и подробно изучается в 9 классе.

Правило моментов: рычаг уравновешен, если сумма всех моментов сил, которые поворачивают его по часовой стрелке, равна сумме всех моментов сил, которые поворачивают его в обратном направлении.

Можно сказать иначе: рычаг в равновесии, если сумма моментов всех приложенных к нему сил относительно любой оси равна нулю.

Давление, сила давления

Прилагая одну и ту же силу к предмету, можно получить разный результат в зависимости от того, на какую площадь эта сила распределена. Объясняют этот феномен в программе 7 класса физические термины «давление» и «сила давления».

Давление — это величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности.

Сила давления направлена перпендикулярно поверхности.

Формула давления:

p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.

Единица измерения давления в СИ: паскаль (Па).

Понятно, что при одной и той же силе воздействия более высокое давление испытает та поверхность, площадь которой меньше.

Формулу для расчета силы давления вывести несложно:

В задачах по физике за 7 класс сила давления, как правило, равна весу тела.

Давление газов и жидкостей

Жидкости и газы, заполняющие сосуд, давят на его стенки. Это давление зависит от высоты столба данного вещества и от его плотности.

Формула гидростатического давления:

р = ρ × g × h, где ρ — плотность вещества, g — сила тяжести, h — высота столба.

Единица измерения давления жидкости или газа в СИ: паскаль (Па).

Однородная жидкость или газ давит на стенки сосуда равномерно, поскольку это давление создают хаотично движущиеся молекулы. И внешнее давление, оказываемое на вещество, тоже равномерно распределяется по всему его объему.

Закон Паскаля: давление, производимое на поверхность жидкого или газообразного вещества, одинаково передается в любую его точку независимо от направления.

Внешнее давление, оказываемое на жидкость или газ, рассчитывается по формуле:

p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающимися называются сосуды, которые имеют общее дно либо соединены трубкой. Уровень однородной жидкости в таких сосудах всегда одинаков, независимо от их формы и сечения.

p — плотность жидкости,

h — высота столба жидкости,

Если жидкость в сообщающихся сосудах неоднородна, т. е. имеет разную плотность, высота столба в сосуде с более плотной жидкостью будет пропорционально меньше.

Высоты столбов жидкостей с разной плотностью обратно пропорциональны плотностям.

Гидравлический пресс — это механизм, созданный на основе сообщающихся сосудов разных сечений, заполненных однородной жидкостью. Такое устройство позволяет получить выигрыш в силе для оказания статического давления на детали (сжатия, зажимания и т. д.).

Если под поршнем 1 образуется давление p₁ = f₁/s₁, а под поршнем 2 будет давление p₂ = f₂/s₂, то, согласно закону Паскаля, p₁ = p₂

Силы, действующие на поршни гидравлического пресса F₁ и F₂, прямо пропорциональны площадям этих поршней S₁ и S₂.

Другими словами, сила поршня 1 больше силы поршня 2 во столько раз, во сколько его площадь больше площади поршня 2. Это позволяет уравновесить в гидравлической машине с помощью малой силы многократно бóльшую силу.

Закон Архимеда

Сила выталкивания тела, погруженного в жидкость или газ, равна весу данной жидкости или газа в таком же объеме, как у этого тела.

Формула архимедовой силы:

F_a = ρ × g × V, где ρ — плотность жидкости, V — объем жидкости, g — ускорение 9,8 м/с 2 .

Закон Архимеда помогает рассчитать, как поведет себя тело при погружении в среды разной плотности. Верны следующие утверждения:

если плотность тела выше плотности среды, оно уйдет на дно;

если плотность тела ниже, оно всплывет на поверхность.

Другими словами, тело поднимется на поверхность, если архимедова сила больше силы тяжести.

Работа, энергия, мощность

Механическая работа — это скалярная величина, которая равна произведению перемещения тела на модуль силы, под действием которой было выполнено перемещение. Подразумевается, что перемещение произошло в том же направлении, в котором действует сила.

Формула работы в курсе физики за 7 класс:

A = F × S, где F — действующая сила, S — пройденный телом путь.

Единица измерения работы в СИ: джоуль (Дж).

Такое понятие, как мощность, описывает скорость выполнения механической работы. Оно говорит о том, какая работа была совершена в единицу времени.

Мощность — это скалярная величина, равная отношению работы к временному промежутку, потребовавшемуся для ее выполнения.

Формула мощности:

N = A / t, где A — работа, t — время ее совершения.

Также мощность можно вычислить, зная силу, воздействующую на тело, и среднюю скорость перемещения этого тела.

N = F × v, где F — сила, v — средняя скорость тела.

Единица измерения мощности в СИ: ватт (Вт).

Тело может совершить какую-либо работу, если оно обладает энергией — кинетической и/или потенциальной.

Кинетической называют энергию движения тела. Она говорит о том, какую работу нужно совершить, чтобы придать телу определенную скорость.

Потенциальной называется энергия взаимодействия тела с другими телами или взаимодействия между частями одного целого. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, характеризует, какую работу должна совершить сила тяжести, чтобы опустить это тело снова на нулевой уровень.

Таблица с формулами по физике за 7 класс для вычисления кинетической и потенциальной энергии:

Кинетическая энергия

Пропорциональна массе тела и квадрату его скорости.

Потенциальная энергия

Равна произведению массы тела, поднятого над Землей, на ускорение свободного падения и высоту поднимания.

Полная механическая энергия

Складывается из кинетической и потенциальной энергии.

Сохранение и превращение энергии

Если механическая энергия не переходит в другие формы, то сумма потенциальной энергии и кинетической представляет собой константу.

Для того, чтобы понять, какая часть совершенной работы была полезной, вычисляют коэффициент полезного действия или КПД. С его помощью определяется эффективность различных механизмов, инструментов и т. д.

Коэффициент полезного действия (КПД) отражает полезную часть выполненной работы. Также его можно выразить через отношение полезно использованной энергии к общему количеству полученной энергии.

Формула для расчета КПД:

где А_п— полезная работа, А_з— затраченная работа.

КПД выражается в процентах и составляет всегда меньше 100%, поскольку часть энергии затрачивается на трение, повышение температуры воздуха и окружающих тел, преодоление силы тяжести и т. д.

Источник