загрузка...

ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ФИЗИКЕ 7 класс

Взаимодействие тел

 

Урок 28. Равнодействующая сила

Цели урока: ввести понятие равнодействующей силы как векторной суммы всех сил, действующих на тело.

Оборудование: деревянный брусок; горизонтальная опора.

Демонстрация: движение бруска под действием двух сил.

Ход урока

I. Повторение изученного материала

Проверка уровня знаний учащихся по теме «Сила тяжести» может

быть основана на фронтальном опросе учеников по карточкам, которые подготовит учитель.

Содержание карточек может быть примерно следующим:

1. Как определить силу тяжести?

2. Определите силу тяжести, действующую на тело, массой 4 кг.

3. Сравните силы тяжести, которые действуют на два шара одинакового объема. Один шар имеет плотность ρ1 = 4 г/см3, другой — ρ2 = 6 г/см3.

II. Демонстрация опыта

Переходя к освещению нового материала, следует на примере демонстрационного опыта показать, что часто тела движутся под действием нескольких сил.

При этом очень удобно все действующие на тело силы заменить одной силой, которая называется равнодействующей силой.

image74

III. Изучение нового материала

Любая равнодействующая сила вызывает такое же движение, как все отдельные силы, действующие на тело вместе.

Давайте выясним, как находят равнодействующую силу. Разберем самые простые примеры:

1. Пусть к телу приложены две силы F1 и F2, направленные по одной прямой в одну сторону.

image75

Тогда равнодействующая сила Fp по направлению совпадает с направлением сил F1 и F2, а ее величина равна их сумме: Fр = F1 + F2.

2. Две силы, приложенные к телу, направлены вдоль одной прямой, но в противоположных направлениях.

image76

Если F1 > F2, тогда величина равнодействующей силы Fp = F1 - F2, и направлена по направлению силы F1. Если F1 < F2, то Fр направлена по направлению действия силы F2. Если две противоположно направленные силы равны по величине, то их равнодействующая сила равна нулю, т. е. Fp = F1 F2 = 0. В этом случае говорят, что силы себя уравновешивают.

Более сложным является определение равнодействующей, когда силы направлены под углом друг к другу. При этом используют правила векторного сложения.

Приведите ряд примеров движения тела под действием нескольких сил. Например, при движении парашютиста безопасная скорость при приземлении (5-7 м/с) достигается большой площадью купола парашюта (40—50 м2). Это создает такую силу сопротивления воздуха, которая уравновешивает силу тяжести.

IV. Решение задач

С целью закрепления материала предложите ученикам решить следующую задачу (один ученик выполняет чертеж на доске):

Задача 1. На тело по одной прямой действуют силы: 2 Н и 3 Н. Может ли равнодействующая этих сил быть равной 1 Н, 2 Н, 5 Н? При каких условиях?

Можно коллективно обсудить и экспериментально показать решение еще одной задачи:

Задача 2. Имея два динамометра, определите массу груза, вес которого превышает предел измерения каждого динамометра в отдельности.

Экспериментальная задача:

Соедините два динамометра нитью. Приложите к одному из них небольшую мускульную силу. Обратите внимание на показания другого динамометра. Можно ли подействовать с силой на один динамометр, чтобы другой бездействовал. Сравните, с какими силами по модулю и направлению действуют динамометры друг на друга.

Домашнее задание

§ 29; вопросы к параграфу; задачи №№ 354-356, 359, 360.

Дополнительный материал

Задача о Лебеде, Раке и Щуке

История о том, как «лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись», известна всем. Но едва ли кто пробовал рассматривать эту басню с точки зрения механики. Результат получится вовсе непохожий на вывод баснописца Крылова.

Перед нами механическая задача на сложение нескольких сил, действующих под углом одна к другой. Одна сила, тяга лебедя, направлена вверх; другая, тяга рака — назад; третья, тяга щуки — в бок. Не забудем, что есть еще и четвертая сила — вес воза, которая направлена отвесно вниз. Басня утверждает, что «воз и ныне там», другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна нулю.

Так ли это? Посмотрим. Лебедь, рвущийся к облакам, не мешает работе рака и щуки, даже помогает им: тяга лебедя, направленная против силы тяжести, уменьшает трение колес о землю и об оси, облегчая тем вес воза, а может быть, даже вполне уравновешивая его, — ведь груз невелик («поклажа бы для них казалась и легка»). Рассмотрим оставшиеся две силы: тяга рака и тяга щуки. О направлении этих сил говорится, что «рак пятится назад, а щука тянет в воду». Само собой разумеется, что вода находилась не впереди воза, а где-нибудь сбоку (не потопить же воз собрались крыловские труженики!). Значит, силы рака и щуки направлены под углом одна к другой. Если приложенные силы не лежат на одной прямой, то равнодействующая их никак не может равняться нулю.

Ясно, что эта равнодействующая сила должна сдвинуть воз с места, тем более, что вес его полностью или частично уравновешивается тягой лебедя. Другой вопрос — в какую сторону сдвинется воз: вперед, назад или вбок? Это зависит уже от соотношения сил и от величины угла между ними.

Во всяком случае, Крылов не мог с уверенностью утверждать, что «возу все нет ходу», что «воз и ныне там». Это, впрочем, не меняет смысла басни.





загрузка...
загрузка...