Связь между силой тяжести и массой тела. Вес тела
Цели и задачи
- Цель (SMART): К концу урока учащиеся смогут экспериментально установить зависимость между силой тяжести и массой, применять формулу F = mg для решения задач и объяснять физическое различие между силой тяжести и весом тела.
- Образовательная: Вывести коэффициент g, научить строить график зависимости силы от массы, ввести понятие веса тела.
- Развивающая: Развивать навыки проведения физического эксперимента, анализа данных и работы в парах.
- Воспитательная: Формировать интерес к научному познанию мира через игровые элементы («Космическая лаборатория») и межпредметные связи.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование ответственного отношения к учению на основе мотивации к познанию.
- Осознание ценности научного подхода к изучению окружающих явлений.
- Развитие навыков сотрудничества в группе и паре в процессе исследовательской деятельности.
Метапредметные
- Познавательные: умение выделять главное, анализировать результаты эксперимента, строить логические цепи рассуждений, переводить информацию из одной формы в другую (таблица -> график).
- Регулятивные: умение ставить цели, планировать ход эксперимента, осуществлять самоконтроль и коррекцию своих действий.
- Коммуникативные: умение слушать собеседника, аргументированно выражать свое мнение, продуктивно взаимодействовать с партнером.
Предметные
- Знать определение силы тяжести и веса тела.
- Понимать физический смысл ускорения свободного падения.
- Уметь использовать формулу F = mg при решении задач.
- Уметь графически изображать силу тяжести и вес тела.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Установление связи между целью учебной деятельности и ее мотивом.
- Формирование позитивной самооценки.
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи.
- Выделение и осознание того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации.
- Построение знаково-символических моделей.
Коммуникативные УУД
- Управление поведением партнера — контроль, коррекция, оценка действий партнера.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить лабораторное оборудование: динамометры (шкала 5Н) — 15 шт., наборы грузов по 100 г — 15 шт.
- Распечатать рабочие листы «Бортовой журнал космической экспедиции» по количеству учеников.
- Подготовить презентацию с визуализацией гравитации на разных планетах (ИКТ).
- Проверить работу интерактивной доски и симулятора «Вес на разных планетах» (например, PhET или аналоги).
- Подготовить карточки для игры «Правда или Ложь».
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой, погрузить учащихся в игровую ситуацию «Космической лаборатории».
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель: «Здравствуйте, юные исследователи Вселенной! Сегодня наш класс превращается в Центр подготовки космонавтов. Посмотрите на экран (слайд с МКС и парящими предметами). Почему космонавты летают, а мы с вами сидим? Что удерживает нас на Земле? Сегодня мы не просто узнаем ответ, а выведем главный закон земного притяжения. Готовы ли вы к экспедиции за знаниями?» | Ученики приветствуют учителя, настраиваются на работу. Отвечают: «Нас удерживает сила тяжести», «Земля нас притягивает». Проверяют наличие «Бортовых журналов» (рабочих листов) на столах. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вижу, экипажи готовы. Чтобы взлететь, нам нужно проверить багаж наших знаний о массе и силах».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: повторить опорные понятия (масса, сила, прибор для измерения силы).
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель проводит блиц-игру «Физический радар»: «Я называю утверждение, если оно верно — хлопок, если нет — тишина. 1. Масса измеряется в Ньютонах. 2. Сила — это причина изменения скорости. 3. Динамометр — прибор для измерения массы. 4. Сила тяжести направлена к центру Земли. 5. Чем больше масса, тем сложнее изменить скорость тела (инертность)». Учитель комментирует ошибки, напоминая разницу между кг и Н. | Ученики участвуют в игре. Реагируют хлопками на верные утверждения (2, 4, 5) и молчат на неверные (1, 3). При необходимости исправляют неверные утверждения: «Масса в кг», «Динамометр для силы». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Радар зафиксировал: база знаний в порядке. Но есть проблема: как точно рассчитать силу, с которой Земля тянет ваш рюкзак или космический корабль?»
Этап 3. Постановка проблемы и открытие нового знания (15 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: экспериментально установить прямую пропорциональную зависимость между силой тяжести и массой тела.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель: «Работаем в парах. Перед вами приборы. Наша задача — выяснить, во сколько раз увеличится сила тяжести, если мы увеличим массу тела в 2, 3, 4 раза. Инструкция в Бортовом журнале. Приступайте к замерам». | Ученики в парах распределяют роли: один вешает грузы на динамометр, второй записывает показания в таблицу рабочего листа. |
7 мин | Учитель обходит класс, помогает настроить динамометры на «ноль». «Ребята, обратите внимание на отношение Силы к Массе (F/m). Что вы замечаете? Запишите это число для каждого опыта». | Ученики проводят измерения для 1, 2, 3 и 4 грузов (100г, 200г...). Вычисляют отношение F/m. Обнаруживают, что оно примерно равно 9,8 или 10. |
5 мин | Учитель выводит на доску график. «Давайте построим общую линию. Какая фигура получилась? Верно, прямая. Это значит, что сила тяжести прямо пропорциональна массе. Мы нашли магическое число гравитации Земли — коэффициент g». Учитель записывает формулу F = mg. | Ученики строят график в тетрадях, записывают формулу и значение g ≈ 9,8 Н/кг. Делают вывод: «Сила тяжести равна произведению массы на g». |
Запись в тетрадях
Fтяж = m · g
g ≈ 9,8 Н/кг (ускорение свободного падения).
Сила тяжести приложена к центру тяжести тела и направлена вертикально вниз.
g ≈ 9,8 Н/кг (ускорение свободного падения).
Сила тяжести приложена к центру тяжести тела и направлена вертикально вниз.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы открыли формулу силы тяжести. Но в физике есть еще одно понятие, которое мы часто путаем с массой и силой тяжести — это Вес».
Этап 4. Введение понятия «Вес тела» и Межпредметные связи (7 мин)
Цель этапа: разграничить понятия силы тяжести и веса, показать зависимость g от географии.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель: «Встаньте, пожалуйста. Сейчас вы давите на пол. Сила, с которой вы из-за притяжения к Земле действуете на опору, называется ВЕСОМ. Сила тяжести тянет ВАС, а Вес — давит на ПОЛ. Запомните: P = mg, если опора неподвижна. Но если я уберу пол (прыжок), ваш вес исчезнет на миг. Это невесомость». Учитель показывает слайд с различием точек приложения сил. | Ученики встают, ощущают давление на стопы. Зарисовывают в тетрадь схему: тело на опоре, стрелка F_тяж из центра тела, стрелка P из точки соприкосновения с опорой. |
3 мин | Учитель (Межпредметная связь): «Знаете ли вы, что g на экваторе и на полюсах разное? Из географии мы знаем, что Земля сплюснута. На полюсе вы будете весить чуть больше! А на Луне g в 6 раз меньше. Как это повлияет на ваш прыжок?» | Ученики обсуждают: «На Луне мы сможем прыгнуть выше и дальше», «Наша масса не изменится, а вес станет меньше». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Итак, масса неизменна, а вес зависит от того, где мы находимся. Пора размяться перед полетом!»
Этап 5. Физкультминутка «Гравитационная зарядка» (2 мин)
Цель этапа: физическая разрядка с закреплением материала.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель: «Команды, встали! Представим, что мы на Юпитере (g=25). Нам очень тяжело, приседаем медленно, руки тяжелые. А теперь мы на Луне (g=1,6). Прыгаем легко, машем руками! А теперь — в невесомости, замерли в одной позе!» | Ученики имитируют движения в условиях разной гравитации, весело выполняя упражнения. |
Этап 6. Первичное закрепление и решение задач (10 мин)
Цель этапа: отработать навык решения расчетных задач с использованием ИКТ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель выводит на экран задачу: «Наш луноход имеет массу 120 кг. Какова сила тяжести, действующая на него на Земле? А на Луне (g_л = 1,6 Н/кг)?» Учитель вызывает одного ученика к доске. | Ученик у доски оформляет «Дано», переводит единицы (если нужно) и решает. Остальные решают в Бортовых журналах. |
5 мин | Учитель предлагает интерактивный тест на планшетах/доске: «Сопоставьте массу объекта и его вес на Земле». (Например: яблоко 100г -> 1Н, ведро воды 10кг -> 100Н). | Ученики выполняют задание, проверяя себя по эталону на экране. |
Эталон решения
Дано: m = 120 кг, gз = 9,8 Н/кг, gл = 1,6 Н/кг.
Найти: Fз, Fл.
Решение:
Fз = m · gз = 120 кг · 9,8 Н/кг = 1176 Н.
Fл = m · gл = 120 кг · 1,6 Н/кг = 192 Н.
Ответ: 1176 Н, 192 Н.
Найти: Fз, Fл.
Решение:
Fз = m · gз = 120 кг · 9,8 Н/кг = 1176 Н.
Fл = m · gл = 120 кг · 1,6 Н/кг = 192 Н.
Ответ: 1176 Н, 192 Н.
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: подвести итоги, оценить уровень усвоения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель: «Наша экспедиция подходит к концу. Заполните финальную графу в журнале: "Сегодня я узнал...", "Самым сложным было...". Поднимите карточку: Зеленая — я готов к полету (все понял), Желтая — нужно еще потренироваться в расчетах, Красная — SOS, я запутался в силах». Учитель диктует ДЗ. | Ученики проводят самоанализ, поднимают карточки самооценки, записывают домашнее задание. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Эксперимент выполнен верно, таблица заполнена, сделан правильный вывод о коэффициенте g, решены обе задачи без ошибок.
- «4» — Эксперимент выполнен, но допущены неточности в измерениях или графике, задачи решены с незначительными ошибками в вычислениях.
- «3» — Ученик принимал участие в эксперименте, но не смог самостоятельно сделать вывод или решить задачу.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
В чем главное отличие силы тяжести от веса тела? | Проверка понимания физической сути понятий и точек приложения сил. |
Какое число мы сегодня называли «магическим» для Земли? | Закрепление значения и смысла коэффициента g. |
Где вам в жизни может пригодиться знание о весе тела? | Связь с практикой (спорт, конструирование, медицина). |
Завершающее слово учителя
«
«Ребята, вы сегодня отлично поработали в нашей космической лаборатории! Мы не просто выучили формулу, мы прошли путь настоящих ученых — от наблюдений к эксперименту и закону. Помните, что гравитация — это невидимая нить, которая связывает всю Вселенную. На следующем уроке мы узнаем, как эта сила помогает планетам вращаться вокруг Солнца. До встречи на орбите знаний!»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | §28, 29 учебника. Упр. 10 (задачи 1, 2). | Прочитать теорию и решить задачи на прямой расчет силы тяжести. |
Средний (повышающий) | Задача: «Ваш вес на Земле 500 Н. Какова будет ваша масса на Марсе?» | Требуется понимание того, что масса — величина инвариантная. |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-проект: «Мой вес на планетах-гигантах». | Найти значения g для планет СС и рассчитать свой вес на них, оформить в виде таблицы. |
Контрольный вопрос перед выходом: «Если тело висит на нити, к чему приложен его ВЕС — к телу или к нити?»