Методическое пособие "Механические явления"
1
ФИЗИКА В ТВОЕЙ ЖИЗНИ.
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ.
«МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ»
ГКОУ «Специальная (коррекционная)
общеобразовательная школа – интернат № 27» г.
Пятигорска.
Учитель физики - Гаврильченко Е.В.
Цель пособия.
Данное пособие можно использовать в коррекционной
школе II вида для обучения учащихся с недостатками
слуха. Является помощью в развитии мышления
учащихся, умении наблюдать и объяснять физические
явления; в овладении умениями проводить наблюдения
природных явлений, описывать и обобщать результаты
наблюдений, принципов действия важнейших
технических устройств, для решения физических задач;
в формировании познавательных интересов, творческих
способностей в процессе решения задач; в применении
полученных знаний и умений для решения
практических задач повседневной жизни, для
обеспечения безопасности, в формировании речевого
слуха, навыков слухо – зрительного восприятия,
развития самостоятельного моделирования
высказываний, необходимых для активной устной
коммуникации.
При определении последовательности изложения
материала учитывались, в частности, необходимость
соблюдения метафизических связей и соответствия
между объективной сложностью каждого конкретного
вопроса и возможностью его восприятия учащимися
данного возраста с учётом дефекта слуха.
2
Раздел физики, в котором ты познакомишься с
механическими явлениями, называется механикой.
1. МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ
1.1. В КАКОМ СЛУЧАЕ МОЖНО ТОЧНО
ОПРЕДЕЛИТЬ, ЧТО ЛОДКА ДВИЖЕТСЯ?
Представь себе, что ты сидишь в лодке, которая плывет
по течению реки. Если закрыть глаза, то нельзя
определить, движется ли лодка относительно берега или
стоит на месте.
Почему так происходит?
Потому, что, закрыв глаза, ты не видишь, перемещается
ли лодка относительно неподвижных объектов,
расположенных на берегу.
Для того чтобы это определить, необходимо выбрать на
берегу неподвижное тело, например дерево, и
Вспомни к уроку:
Механические явления - ….
Физическое тело - ….
Физические явления-….
3
понаблюдать, перемещается ли лодка относительно
этого тела (рис. 1).
Неподвижное тело (дерево), относительно которого
наблюдается движение другого тела (лодки),
называется телом отсчета.
Вывод: чтобы понять, движется тело или нет, надо
1)выбрать тело отсчета и
2)посмотреть, меняется ли положение рассматриваемого
тела относительно тела отсчета.
Рис 1.
1.Механическое движение - процесс изменения
положения тела относительно тела отсчета.
2.Скорость — физическая величина, характеризующая
быстроту перемещения одного тела относительно
другого тела (тела отсчета).
3.Единица скорости:
1 метр в секунду (м/с).
1 километр в час (км/ч).
4
Наблюдай и объясняй.
Посмотри на рисунки 2, 3 и скажи, в каком случае
проще определить, движется автомобиль или стоит на
месте.
Объясни свой ответ.
Рис. 2
Рис. 3
1.2. КАКИЕ ПРИБОРЫ СУЩЕСТВУЮТ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ?
Например, в автомобиле находится прибор, который
называется спидометром (рис. 4).
Рис. 4
По его показаниям определяют скорость автомобиля в
данный момент времени.
По скорости движения водитель может определить
5
время прибытия в назначенный пункт.
Для этого необходимо все расстояние, которое
требуется проехать автомобилю,
разделить на среднее показание спидометра.
Существуют и другие приборы, способные определить
скорость движения, например радар.
Этот прибор определяет и скорость, и расстояние до
любого объекта.
рис. 5
Большие радары (рис. 5) используются для определения
скорости и места расположения кораблей, самолетов,
космических аппаратов, для обеспечения безопасности
их перемещения.
Маленькие радары (рис. 6) используют инспекторы
ДПС для контроля скорости,с которой движется
автомобиль.
6
Рис. 6
Зная скорость движения автомобиля, мы можем точно
сказать, какое расстояние он проедет за определенное
время.
Если скорость автомобиля равна 60 км/ч, то можно
рассчитать, что
через 1 ч он будет находиться на расстоянии 60 км от
пункта, из которого начал движение,
через 2 ч — на расстоянии 120 км и т. д.
Формула:
v = s / t v
(в)
— скорость,
s
(эс)
— пройденный путь,
t
(т)
— время, затраченное на
прохождение этого пути.
Отношение(ю).
Реши задачу.
Туристу необходимо пройти путь, равный 10 км, за 2 ч.
С какой скоростью ему необходимо идти?
7
Дано: Решение.
S = 10км V =
𝑆
𝑡
t = 2ч V =
10км
2ч
= 5км/ч
V = ? Ответ. V = 5км/ч.
Выполни задание.
Отмерь на улице расстояние, равное 100 м. Отметь по
часам, за какое время ты пройдешь это расстояние.
Вычисли, за какое время ты прошел бы расстояние,
равное 1 км, 5 км.
Механика — раздел физики, изучающий
движение физических тел.
2. МАССА
2.1. ЧТО НАЗЫВАЕТСЯ МАССОЙ
ФИЗИЧЕСКОГО ТЕЛА?
Попробуй провести опыт.
Возьми два железных шарика разного размера, которые
сделаны из одного материала.
На ровной горизонтальной поверхности покати эти
шарики навстречу друг другу с одинаковой скоростью
(рис. 7).
Вспомни к уроку:
Механика-….
Скорость-….
8
Рис. 7
После столкновения (рис. 8) маленький шарик
покатится с большей скоростью, чем большой.
Рис. 8
Причиной изменения скорости шариков послужило их
действие друг на друга.
Действие тел друг на друга называется
взаимодействием.
В результате взаимодействия шарики изменили свою
скорость.
Маленький шарик после взаимодействия стал двигаться
с большей скоростью, чем большой шарик.
Инертность - свойство тел изменять свою скорость
при взаимодействии.
Взаимодействие – взаимное действие тел друг на
друга.
Чем инертнее тело, тем меньше изменяется его скорость
при взаимодействии с другим телом.
Шарик, который после столкновения начал двигаться с
большей скоростью, обладает меньшей инертностью
и его масса меньше.
Шарик, который стал двигаться с меньшей скоростью,
обладает большей инертностью и его масса больше.
9
Масса — физическая величина, характеризующая
инертность тела.
Единица массы:
1 килограмм (кг).
Масса тела обозначается латинской буквой m
(эм)
.
Каждое тело — человек, металлический шарик,
молекула — обладает массой.
Сравнивать массы тел можно путем сравнения
изменения скорости движения тел после
взаимодействия.
Если мы для опыта возьмем одинаковые шарики,
скорости которых после взаимодействия будут равны,
то можно сказать, что шарики обладают одинаковой
массой.
Наблюдай и объясняй.
Положи лист бумаги на край стола так, чтобы одна его
половина свешивалась. На ту половину листа, которая
лежит на столе, поставь небольшую металлическую
гирю.
Свешивающуюся часть листа возьми одной рукой за
край, а ребром ладони другой руки резко ударь по нему.
Что произошло с гирей? Подумай и объясни
наблюдаемое явление.
2.2. ЧТО МОЖНО
ОПРЕДЕЛИТЬ НА ВЕСАХ?
Существует несколько способов определения массы:
— изменение скорости тела при взаимодействии
— взвешивание.
1. Взвешивание — один из самых древних способов
10
определения массы.
2.Весы— прибор для определения массы физического
тела путем ее сравнения с массой копии принятого
эталона.
Для рычажных весов такие копии делают в виде гирь
разной массы. В настоящее время существует
множество конструкций весов.
Наиболее распространенными являются рычажные весы
(рис. 9).
Их принцип работы основан на уравновешивании
рычага — главного элемента конструкции весов.
На одну чашу весов кладут тело, массу которого
необходимо измерить, и уравновешивают весы с
помощью гирь, масса которых известна.
Для различных целей используют разные весы.
Для точного взвешивания лекарств — аптекарские
весы (рис. 9).
Рис. 9
Для взвешивания продуктов на рынке и в магазине —
механические весы, (рис. 10),
электронные весы (рис. 11)
11
Рис. 10 Рис. 11
Массу тела человека измеряют на медицинских весах
(рис. 12).
Рис. 12
Медицинские весы.
Массу небольшого тела, например, яблока, измеряют на
весах в граммах. Более крупные физические тела — в
килограммах.
Тысяча граммов (1000 г) составляет один килограмм
(1 кг).
12
Если одно яблоко имеет массу сто граммов (100 г), то 10
яблок будет иметь массу … граммов или … килограмм
(… кг).
Масса очень больших грузов выражается в тоннах (т).
Тысяча килограммов (1000 кг) составляет одну тонну
(1 т).
Выполни задание.
С помощью весов определи массу своего тела.
Вырази ее в килограммах, граммах и тоннах.
Масса — физическая величина,
характеризующая инертность тела.
Массу тела можно определить:
- по изменению скорости тела
при его взаимодействии с другим телом и
- взвешиванием на весах.
Килограмм - основная единица
массы в системе СИ.
3. СИЛА
3.1. ЧТО ТАКОЕ СИЛА?
1 кг (кило…) = 1000 г
1г (грамм) = 0,001кг (к…г…а)
1 т( тонна)=1000 кг
1кг = 0,001т
13
1.Посмотри на рисунок, на котором изображена
тележка и человек.
До тех пор, пока человек не начнет толкать тележку, она
будет находиться в состоянии покоя.
Толкая тележку, человек приводит ее в движение.
Скорость тележки изменяется под действием руки
человека (рис. 13).
Рис. 13
2. Положи на стол металлическую скрепку и медленно
приближай к ней магнит.
Скрепка начнет двигаться по направлению к магниту,
пока к нему не притянется (рис. 14).
Вспомни к уроку:
Инертность - …… Масса - ………
Единица массы - ……. Взаимодействие - ……….
14
Рис. 14
Эти примеры показывают, что скорость тела
относительно поверхности Земли изменяется только
тогда, когда на него действуют другие тела.
При взаимодействии тел может происходить
деформация (изменение формы и размера тел).
Например, при сжатии пружины или изменении формы
мяча при ударе ногой.
Сила - мера взаимодействия тел.
Сила – векторная величина, значит имеет
направление,
(толкая тележку, ты действуешь силой в определенном
направлении, которое можешь менять).
Единица силы: 1ньютон (1Н),
15
Названа в честь великого английского ученого Исаака
Ньютона
(1642—1727 гг.).
Динамометр – прибор для измерения силы.
Рис. 15
Наблюдай и объясняй. Положи на стол железный
шарик так, чтобы он не двигался. Без помощи рук найди
способ вывести его из состояния покоя.
3.2. КАКАЯ СИЛА ДЕЙСТВУЕТ НА ВСЕ
ФИЗИЧЕСКИЕ ТЕЛА, НАХОДЯЩИЕСЯ НА
ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ?
Камень, брошенный в горизонтальном направлении,
упадет на поверхность Земли.
Мяч, брошенный вверх, упадет на поверхность Земли.
Подпрыгнувший человек окажется на земле.
У всех этих явлений одна и та же причина —
притяжение Земли.
Эта сила не только притягивает деревья, дома, людей и
все, что находится на поверхности Земли, но и
действует на такое большое тело, как Луна.
16
Сила тяжести – сила, с которой Земля
притягивает к себе тела.
Атмосфера Земли не улетучивается в космическое
пространство, а остается вблизи ее поверхности тоже в
результате действия силы тяжести.
Сила тяжести, действующая на тело, уменьшается с
увеличением высоты над Землей.
Чем дальше тело находится от Земли, тем слабее
она его притягивает. Благодаря этому космические
спутники могут находиться на околоземной орбите
долгое время.
Но для того, чтобы преодолеть силу притяжения Земли
и вывести в космос небольшой спутник, приходится
строить мощные космические ракеты.
Земной шар немного сплюснут, поэтому тела,
находящиеся у полюса, расположены ближе к центру
Земли. Действующая на тело сила тяжести, на полюсе
больше, чем на экваторе.
По этой же причине сила тяжести на вершине горы
меньше, чем у ее подножия.
Сила тяжести зависит от массы тела. Чем больше
масса тела, тем больше сила тяжести, действующая
на него.
Выполни задание.
Посмотри на рисунки 16, 17 и определи, в каком случае
сила тяжести, действующая на тело, больше.
Поясни свой ответ.
17
Рис. 16 Рис. 17
Сила – мера взаимодействия тел.
Сила тяжести – сила, с которой Земля
притягивает к себе тела.
4. СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ
ТЕЛ. УСКОРЕНИЕ
4.1 ЧТО ТАКОЕ УСКОРЕНИЕ?
Автомобиль, который стоит на месте, начинает
движение. Через некоторое время он постепенно
разгоняется и достигает большой скорости.
Ускорение - физическая величина, показывающая
Вспомни к уроку:
Сила – …..
Сила тяжести – …..
18
быстроту изменения скорости физического тела.
Формула:
a =
𝑣 – 𝑣о
𝑡
а - ускорение тела
v
0
- начальная скорость
v - последующая скорость
t – время
Единица ускорения:
1м/с
2
(метр на секунду в квадрате).
Если с высоты бросить камень, то, приближаясь к
поверхности Земли, он будет лететь все быстрее и
быстрее.
Любое тело, падающее с некоторой высоты,
приближается к поверхности Земли с возрастающей
скоростью.
Для наблюдения свободного падения тел их помещают
в стеклянную трубку, из которой выкачан воздух
(состояние вакуума).
В этих условиях все тела падают на дно одновременно.
Перо и металлический шарик, находясь в таких
условиях, одновременно начинают движение (рис. 18)
и одновременно достигают дна трубки.
В результате опытов было установлено, что скорость
падающего тела (если не учитывать сопротивление
воздуха) за каждую секунду движения возрастает на
9,8 м/с.
Если в начале движения тело было неподвижно, его
скорость была равна нулю, то
- через 1 секунду она будет равна 9,8 м/с,
- через 2 с — 19,6 м/с и т. д.
19
Рис. 18
Значение ускорения, равное 9,8 м/с
2
, называется
ускорением свободного падения и обозначается
буквой g.
Ускорение - физическая величина, показывающая
быстроту изменения скорости физического тела.
Формула:
a =
(𝒗−𝒗о)
𝒕
где v
0
— начальная скорость тела,
v — достигнутая скорость,
t — время, за которое она была достигнута.
Ускорение свободного падения – ускорение, с
которым при свободном падении тела
приближаются к поверхности Земли.
Реши задачу. Автомобиль стоял на месте. Затем он
начал двигаться и за время, равное 10 с, достиг скорости
30 м/с (110 км/ч). Определите ускорение, с которым
двигался автомобиль.
Наблюдай и объясняй.
Посмотри на рисунок 19 и скажи, какой предмет упадет
20
на поверхность Земли быстрее? Объясни свой ответ.
Рис. 19
4.2. КАКОЙ ПРИНЦИП ЗАЛОЖЕН В
УСТРОЙСТВО РАБОТЫ ПАРАШЮТА?
Эксперимент.
Бросим одновременно скомканный и расправленный
листы бумаги.
Увидим, что скомканный лист упадет быстрее
расправленного.
Это происходит потому, что воздух оказывает
сопротивление любому падающему телу.
Чем больше будет площадь поверхности листа, тем
больше сопротивление воздуха и тем медленнее он
будет падать.
Это явление используется при изготовлении парашютов
(рис. 20). Парашют замедляет падение (уменьшает
ускорение свободного падения), используя
сопротивление воздуха.
Рис. 20
21
С помощью парашюта могут спастись летчики,
покидая аварийный самолет. Парашюты используются и
для того, чтобы сбросить груз в труднодоступные места,
при приземлении космических аппаратов и торможении
военных самолетов при посадке.
Выполни задание.
Положи на край стола линейку или рейку длиной 50—
70 см так, чтобы одна ее часть свешивалась на 10 см.
Положи на линейку полностью развернутую газету
(рис. 40) так, чтобы газета плотно прилегала к столу.
Резко ударь по линейке ребром ладони или молотком.
Объясни наблюдаемое явление.
Рис. 21
5. СИЛА ТРЕНИЯ
5.1. В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ ТРЕНИЕМ
СКОЛЬЖЕНИЯ И ТРЕНИЕМ КАЧЕНИЯ?
22
Если ты попробуешь везти санки, то заметишь, что
по земле их тянуть значительно тяжелее (рис. 22), чем
по снегу (рис. 23).
Почему?
При взаимодействии полозьев санок и земли или снега
очень большое влияние оказывает трение друг о друга
соприкасающихся поверхностей.
Рис. 22
Рис. 23
Трение - взаимодействие, возникающее в месте
соприкосновения тел и препятствующее их
движению относительно друг друга.
Сила трения - физическая величина, которая
характеризует подобного рода взаимодействие.
Три вида трения:
o трение покоя,
o трение скольжения,
o трение качения.
Вспомни к уроку:
Сила - …..
Ускорение – …..
Ускорение свободного падения – …..
23
Проведи простой опыт.
На линейку, лежащую на столе, положи ластик.
Затем начни поднимать линейку за один конец (рис. 24).
Когда ластик находится в состоянии покоя, на него
действует сила трения покоя.
Если продолжать поднимать линейку, то наступит
момент, когда ластик начнет скользить по поверхности
линейки.
В результате действия на него силы трения скольжения
он остановится.
Рис. 24
Существует также трение качения, когда тело катится
по поверхности другого тела.
Оно возникает в месте контакта колеса или цилиндра с
поверхностью, по которому они катятся.
Повторим опыт с ластиком и линейкой, отметив угол
наклона линейки, при котором ластик начнет
скольжение. Проделаем тот же опыт, используя вместо
ластика наконечник от ручки (рис. 25).
Угол наклона, при котором он начнет скользить по
линейке, будет меньше угла наклона в случае с
ластиком. Следовательно, чем более шероховатые
поверхности имеют взаимодействующие тела, тем
больше проявляется трение.
24
Рис. 25
Наблюдай и объясняй.
В зимнее время пешеходные дорожки посыпают
песком. Попробуй объяснить, для чего это делают.
5.2. ПОЧЕМУ КОЛЕСААВТОМОБИЛЯ НЕ
ПРОСКАЛЬЗЫВАЮТ НА МЕСТЕ?
Только благодаря трению колес о дорогу автомобиль
может передвигаться.
Если бы не было трения, то автомобиль не смог бы
сдвинуться.
Его колеса скользили бы по асфальту, а сам автомобиль
стоял бы на месте.
Для увеличения силы трения автомобильные покрышки
делают не гладкими, а рифлёными (рис. 26), чтобы они
лучше цеплялись за поверхность, по которой едет
автомобиль.
Подошву зимней обуви также делают рифленой, чтобы
ботинки или сапоги меньше скользили.
25
Рис. 26
Трение используется и в тормозной системе
автомобиля.
Накладки тормозных колодок (рис. 27) делаются из
специального состава, который образует шероховатую
поверхность независимо от износа. Такая поверхность
обеспечивает большее сцепление, соприкасаясь с
тормозными барабанами.
Рис. 27
Трение может быть не только полезно, но и вредно.
Для уменьшения трения в различных механизмах
применяются смазочные материалы, например,
моторное масло.
Оно образует на трущихся поверхностях тонкую
26
пленку, обеспечивающую хорошее скольжение деталей
двигателя. Если двигатель будет работать без масла, то
из-за трения детали будут сильно нагреваться, что
приведет к их разрушению.
Когда надо уменьшить силу трения, которая возникает
между движущимися частями механизма, используют
подшипники (рис. 28) — устройства, служащие
опорами движущихся частей и уменьшающие трение.
Рис. 28
Выполни задание.
Попробуй закрутить в доску шурупы, один из которых
натерт мылом, а другой — нет.
Какой из шурупов закрутится легче? Объясни почему.
Сила трения - физическая величина,
характеризующая взаимодействие тел,
которое возникает в месте их
соприкосновения, и препятствующая их
относительному движению.
Для увеличения силы трения поверхности
делают более шероховатыми,
а для ее уменьшения используют
различные смазочные материалы.
27
6. ИНЕРЦИЯ
6.1. ЧТО НАЗЫВАЕТСЯ ИНЕРЦИЕЙ?
Мы уже выяснили, что для того, чтобы тело приобрело
или изменило свою скорость, на тело должно
воздействовать другое тело.
Рассмотрим случай, когда на тело, имеющее
определенную скорость движения, не будут действовать
другие тела.
Запусти металлический шарик с любой наклонной
поверхности, которой может быть, например, книга или
кусок картона.
Рассмотрим сначала случай, если шарик будет
скатываться с книги на песок (рис. 29).
В этом случае на шарик будет действовать сила
тяжести, которая помогает шарику скатиться, и сила
трения. При попадании на песок значение силы трения
возрастает и шарик быстро останавливается.
Рис. 29
Теперь рассмотрим случай, если шарик
будет скатываться на гладкую поверхность
Вспомни к уроку:
Физическое тело-…
Сила трения-…
Сила тяжести-…
28
пола (рис. 30).
В этом случае сила трения, после
скатывания шарика на поверхность пола,
невелика и шарик укатится значительно
дальше.
Рис. 30
А если на шарик, после того как он скатился с книги, не
действовала бы ни сила тяжести, ни сила трения.
Как бы двигался шарик?
В таком случае шарик катился бы бесконечно долгое
время, но на Земле создать такие условия для движения
невозможно.
Инерция - способность тела продолжать
движение или сохранять состояние покоя после
того, как на него уже не действуют другие тела.
Наблюдай и объясняй.
Попробуй разбежаться и, набрав скорость, резко
остановиться, например, у определенной черты. У тебя
ничего не получится. Ты либо сделаешь еще несколько
шагов, либо проскользишь по земле. Объясни, почему
так происходит.
29
6.2. ГДЕ ПРОЯВЛЯЕТСЯ ИНЕРЦИЯ В
ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНИ?
Любое движущееся тело из-за инерции
останавливается не сразу. Об этом нужно помнить.
Например, необходимо помнить, что автомобиль,
который ехал на большой скорости и резко начал
торможение, будет продолжать движение по инерции
еще некоторое время, даже если его колеса не будут
вращаться.
Поэтому нельзя перебегать дорогу перед едущим и
даже тормозящим автомобилем.
При резком торможении и остановке автобуса,
электрички, троллейбуса некоторое время тело по
инерции будет продолжать движение вперед, а при
торможении — назад.
Поэтому в транспорте нужно держаться за поручни.
Знания об инерции помогают и при отладке
различных инструментов.
Для того чтобы получше насадить молоток на рукоятку,
необходимо резко ударить концом рукоятки о твердый и
прочный предмет (рис. 50).
В момент удара о поверхность рукоятка остановится, а
сам молоток еще будет некоторое время продолжать
движение по инерции и насадится глубже на рукоятку.
Таким способом можно глубже насадить лопату, грабли
на деревянный черенок, а топор на топорище.
30
Рис. 50
В автомобиле также необходимо помнить об инерции
и пристегиваться ремнем, ведь в случае резкого
торможения можно удариться о руль или лобовое
стекло.
Помнить об инерции необходимо и при выполнении
спортивных упражнений.
При приземлении во время прыжка с высоты нужно
подгибать ноги в коленях, чтобы ноги пружинили за
счет работы мышц. При приземлении с прямыми ногами
можно повредить суставы или даже сломать кости ног.
Выполни задание.
При работе с рубанком столяр придает резцу нужное
положение так, как показано на рисунке 51.
Определи, в каком случае резец входит в рубанок, а в
каком выходит.
В каком из этих случаев наблюдается явление инерции?
31
Рис. 51
7. ВЕС ТЕЛА
7.1. ЧТО НАЗЫВАЕТСЯ ВЕСОМ ТЕЛА?
Если положить книгу на полку, то книга и полка будут
взаимодействовать между собой.
Книга вследствие ее притяжения к Земле, будет
оказывать давление на полку с некоторой силой.
Тяжелая толстая книга будет действовать на полку с
большей силой, тонкая — с меньшей силой. Если на
Вспомни к уроку:
Сила-…
Масса-…
32
полку положить много тяжелых книг, то полка будет
прогибаться под действием этой силы.
Если ты поднимешь и будешь удерживать на вытянутых
руках штангу, то она также будет оказывать давление на
тебя с некоторой силой. Чем больше на ее грифе дисков,
тем больше сила, с которой штанга будет на тебя
действовать.
Вес тела– сила, с которой тело действует на опору
или подвес, вследствие его притяжения к
Земле.
(1).Вес тела - это векторная величина, значит она
имеет направление.
(2). Вес тела - физическая величина, значит её можно
измерить.
(3). Следует помнить,
что сила тяжести приложена к телу,
а вес приложен к опоре или подвесу.
33
Формула:
Р = Fтяж Р
(п)
–вес тела
F
(эф)
– cила(е) тяжести
(4). Следует помнить, что
сила тяжести возникает вследствие взаимодействия
тела и Земли,
а вес тела возникает вследствие взаимодействия тела и
опоры (подвеса).
Диалог.
- Что такое . . . . . . .?
- Что . . . . . . . . .?
- Что значит . . . . . . .?
Используй фразы:
верно, неверно, ты ошибся(лась),
подумай ещё,
я согласен(на), я не согласен(на).
(1). Динамометр – прибор для измерения веса тела.
(2). Основными элементами динамометра являются
пружина и шкала прибора.
Чем больше вес тела, тем сильнее удлиняется
пружина.
Шкала прибора проградуирована при определении веса
эталонов.
На рисунке 52 показано определение веса тел массой
200 и 500 г.
Для определения веса тело подвешивают к пружине
динамометра и смотрят, до какого деления она
удлинилась.
Вес тел, изображенных на данном рисунке, в земных
условиях равен соответственно 2 и 5 Н. По такому же
34
принципу работают весы, которые называются
безменом (рис. 53).
Диалог.
-Что такое . . . . . . .?
- Назови основные элементы динамометра.
-Чем измеряют . . . . . . . . ?
-Что является . . . . . . . .?
Используй фразы:
верно, подумай ещё, попробуй найти верный ответ
Рис. 52
Чему равен вес тел?
(200г и 500г или 2Н и 5Н ).
Назови прибор.
Чему равна масса тел?
35
P=mg, Р
(п)
– вес тела,
m – масса(ы) тела
g – ускорение свободного падения.
Произведение(ю)
Реши задачу. Определи вес тела, масса которого равна
50 кг. Ускорение свободного падения — 10 м/с
2
.
7.2. ПРИ КАКИХ УСЛОВИЯХ
МОЖЕТ ВОЗНИКНУТЬ
НЕВЕСОМОСТЬ?
Вес — это сила, с которой тело действует на
Рис. 53 Безмен.
36
опору или подвес вследствие его притяжения к
Земле.
Эта сила зависит от массы тела и ускорения
свободного падения.
Масса тела является постоянной величиной для
каждого конкретного тела, а значение ускорения
свободного падения может изменяться в зависимости от
условий. Например, на Луне ускорение свободного
падения в 6 раз меньше, чем на Земле. Следовательно, и
вес любого тела на Луне в 6 раз меньше. Если ты
можешь поднять на Земле штангу массой 20 кг, то на
Луне сможешь поднять 120 кг.
Если тело не будет действовать на опору или
подвес, то его вес будет равен нулю.
Такое состояние тела называется невесомостью.
На Земле подобное состояние можно испытать в первый
момент начала движения при спуске в скоростном
лифте или в верхней точке во время прыжка.
Состояние невесомости испытывают космонавты,
находящиеся на околоземной орбите (рис. 54).
Невесомость наступает, когда выключены двигатели
космического корабля.
Сила притяжения Земли, которая действовала на
корабль до его выхода на околоземную орбиту,
значительно ослабевает, и космонавты могут парить в
кабине корабля.
37
Рис. 54
Состояние невесомости, в котором находятся
космонавты длительное время, оказывает отрицательное
влияние на организм.
В состоянии невесомости практически полностью
отсутствует нагрузка на мышечный аппарат человека,
и после приземления космонавтам приходится мышцы
тренировать заново.
Выполни задание.
Посмотри на рисунок 55 и скажи, при каком движении
лифта (вверх или вниз) люди, находящиеся в лифте,
могут испытать состояние невесомости. Попробуй
объяснить это явление.
Рис. 55
38
Вес тела - сила, с которой тело действует на
опору или подвес.
Единицей веса является ньютон.
Вес тела определяется динамометром.
8. РЫЧАГ
8.1. ДЛЯ ЧЕГО ИСПОЛЬЗУЮТ РЫЧАГ?
Сможешь поднять штангу, масса которой больше твоей
массы. Скорее всего, у тебя ничего не получится. Сила
человека ограничена. Однако еще в древности люди
смогли придумать простые приспособления, которые
увеличивали человеческую силу. Их назвали простыми
механизмами. Одним из таких приспособлений является
рычаг.
Рычаг — твердое тело, способное вращаться вокруг
неподвижной опоры (рис. 56).
Рычагом может служить лом, доска, палка, которые
имеют точку опоры.
Плечо силы – кратчайшее между точкой опоры и
прямой, вдоль которой действует на рычаг сила.
Вспомни к уроку:
Сила-…
Вес тела-...
Сила тяжести- ….
39
Рис. 56
Правило равновесия рычага.
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы,
действующие на него, обратно пропорциональны
плечам этих сил.
Формула:
F
1
/
F
2 =
l
1
/
l
2
F
1
, F
2
– силы, действующие на рычаг
l
1
,
l
2
- плечи(ам) этих сил
обратно пропорциональны
40
Из этого правила следует, что меньшей силой можно
уравновесить при помощи рычага большую силу.
Например:
Предположим, что масса твоего тела 60 кг и тебе надо
приподнять тело массой 120 кг.
Для этого необходимо найти точку опоры, на которую
можно опереть рычаг, и сделать так, чтобы плечо, к
которому ты будешь прикладывать свою силу, т. е.,
было в 2 раза больше (120:60) плеча рычага от точки
опоры до тела.
Если тебе необходимо поднять тело массой в 3 раза
большей, чем масса твоего тела, то нужно, чтобы плечо
рычага от тебя до точки опоры было в 3 раза больше,
чем плечо рычага от точки опоры до тела.
Чем больше масса тела, которое необходимо поднять с
помощью рычага, тем длиннее он должен быть.
Прикладывая к большему концу рычага необходимую
силу для подъема тела, мы опускаем этот конец на
большее расстояние, чем поднимается тело.
Рис. 57
41
Золотое правило механики.
Действуя на длинное плечо рычага, мы выигрывыем в
силе, но при этом во столько же раз проигрываем в
пути.
Использование рычага и других простейших
механизмов позволило людям в Средние века построить
такие большие сооружения, как египетские пирамиды,
которые сложно построить, даже используя
современную строительную технику.
Наблюдай и объясняй. В школьной мастерской есть
множество различных инструментов. Попробуй
определить, какие из них увеличивают силу человека. За
счет чего это происходи
8.2. КАКИЕ БЫВАЮТ ПРОСТЫЕ
МЕХАНИЗМЫ?
Кроме рычага, существуют другие простые механизмы:
ворот, блок, наклонная плоскость.
Блок применяется в работах, связанных с подъемом
различных грузов на высоту.
Блок - устройство, имеющее форму колеса, по
которому пропускают веревку или трос.
Различают два вида блоков — подвижный
и неподвижный.
42
Рис. 58
У неподвижного блока (рис. 58) ось крепко закреплена, и при подъеме какого-либо
груза сам блок остается неподвижным.
Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а только изменяет направление ее
действия.
При подъеме груза с помощью такого блока ты не сможешь поднять груз, масса
которого больше массы твоего собственного тела.
Подвижный блок (см. рис. 58) перемещается вместе с грузом и дает выигрыш в силе
в 2 раза.
На практике применяют комбинацию из неподвижных и подвижных блоков,
добиваясь при этом многократного выигрыша в силе.
Ворот состоит из цилиндра и прикрепленной к нему
рукоятки был изобретен в глубокой древности и
(рис. 59).
43
С помощью ворота удобно поднимать ведро с водой из
колодца.
Рис. 59.
С помощью лестницы человек поднимает свое тело на
высоту. Это еще один вид простых
механизмов наклонная плоскость (рис. 60).
Рис. 60.
44
В основу конструкции многих инструментов заложен
принцип работы клина (рис. 61).
Такое устройство помогает человеку расколоть камень
или дерево.
Рис. 61
45
Выполни задание.
Ответь, с помощью каких простых механизмов можно:
а) поднять ведро на высоту 10 м;
б) приподнять и передвинуть большой камень;
в) закатить большую бочку на небольшую высоту.
Рычаг - твердое тело, способное вращаться
вокруг неподвижной опоры.
Правило равновесия рычага.
Рычаг находится в равновесии тогда, когда
силы, действующие на него, обратно
пропорциональны плечам этих сил.
Золотое правило механики.
Действуя на длинное плечо рычага, мы
выигрывыем в силе, но при этом во столько
же раз проигрываем в пути.
9. МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА И
ЭНЕРГИЯ
9.1. ЧТО НАЗЫВАЕТСЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИЕЙ?
Вспомни к уроку:
Сила-…
46
В повседневной жизни мы говорим, что человек
совершает работу, если выполняет какое либо действие,
например переносит тяжести, копает землю, пилит,
шьет.
Попробуй перенести ведро, которое весит 20 кг, на
расстояние 100 м.
Для того чтобы ведро переместить на такое расстояние,
тебе необходимо приложить определенную силу.
Попробуй теперь переместить это ведро на расстояние
200 м. И хотя сила, которая необходима для того, чтобы
поднять и перенести ведро на это расстояние, не
изменилась, ты затратишь усилий больше и устанешь
больше, следовательно, ты совершишь бóльшую
работу.
Если нужно перенести на расстояние 100 м ведро,
которое будет весить не 20, а 30 кг, то к нему
необходимо приложить бóльшую силу, затратить
больше усилий и, значит, совершить бóльшую работу.
Отсюда следует, что работа зависит от того, какая сила
прикладывается к перемещаемому телу, и расстояния,
на которое необходимо переместить это тело.
Физическую величину, характеризующую перемещение
тела под действием приложенной силы,
называют механической работой.
Работу совершает не только человек.
Например,
кран на стройке совершает работу, поднимая груз на
определенную высоту, прикладывая к нему
определенную силу; работу совершает локомотив,
перемещая состав, и т. д.
47
Про тела, которые под действием силы могут совершить
работу, говорят, что они обладают энергией.
Например, поднятый молоток обладает энергией,
потому что при его опускании совершается работа по
забиванию гвоздя.
Чем бóльшую работу может совершить тело, тем
бóльшей энергией оно обладает.
Механическая энергия - физическая величина,
характеризующая способность тела при
определенных условиях совершать работу.
В физике понятие энергии является очень важным.
Это понятие связывает механические явления с
тепловыми и электрическими явлениями.
Наблюдай и объясняй. Посмотри на рисунок 67
и ответь на вопрос: совершает ли работу человек,
перевозящий санки? Докажи свой ответ.
Рис. 62
48
