Вільне падіння. Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту: Плани-конспекти урокiв з фізики

3. ВІЛЬНЕ ПАДІННЯ. РУХ ТІЛА,

КИНУТОГО ПІД КУТОМ

ДО ГОРИЗОНТУ

(10 годин)

УРОК 17/17. ВІЛЬНЕПАДІННЯ. РУХТІЛА, КИНУТОГО ВЕРТИКАЛЬНОВГОРУ

Метауроку: датиучнямуявленняпровільнепадінняірухтіла, кинутого вертикальновгору, якчастковийвипадокрівноприскореногоруху, приякомумодульвектораприскоренняєсталою величиноюдлявсіхтіл.

Типуроку: уроквивченняновогоматеріалу.

Демонстрації:   1. Падіннятілуповітрійурозрідженомупросторі.

2. Рухтіла, кинутоговертикальновгору.

Планвикладуновогоматеріалу:1. Вільнепадіння. Прискореннявільногопадіння

2.  Залежністьшвидкостійкоординатипадаючоготілавід часу.

3.  Залежністьшвидкостійкоординатитіла, кинутоговертикальновгору, відчасу.

4.  Зв'язокпочатковоїшвидкостікиданняікінцевоїшвидкостіпадіння.

Рекомендації щодо аналізу результатів тестування

Перед початком вивчення нової теми необхідно проаналізувати резуль­тати тестування з попередніх тем. Можна побудувати діаграму оцінок учнів за класним журналом і за результатами тестування.

У цій таблиці прізвища учнів замінені їхніми номерами у класному журналі.

Можна побудувати діаграму відповідності тематичних оцінок, виставлених учителем, оцінкам, які одержали учні за результатами тестування. Вважається, що оцінки для конкретного учня є відповідними, якщо їхня різниця (за модулем) не перевищує 3-х балів.

Для встановлення рівня навчальних досягнень учнів у цілому будуєть­ся така діаграма:

Для встановлення рівня навчальних досягнень учнів у цілому і вияв­лення рівня засвоєння окремих розділів теми будується таблиця тако­го типу:

Знаючи, як учні виконали те чи інше завдання (порівняно з іншими завданнями такого ж рівня), учитель може сформулювати конкретні рекомендації щодо корекції навчального процесу.

Виклад нового матеріалу

1. Вільне падіння. Прискорення вільного падіння. Великий учений давнини Аристотель на підставі спостережень вибудував теорію, згідно з якою чим важчим є тіло, тим швидше воно падає. Ця теорія проісну­вала дві тисячі років — бо камінь дійсно падає швидше, ніж квітка!

Візьмемо два тіла, легке і важке, зв'яжемо їх докупи й кинемо з ви­соти. Якщо легке тіло завжди падає повільніше, ніж важке, воно має «пригальмовувати» падіння важкого тіла, і тому сув'язі двох тіл мають падати повільніше, ніж одне важке тіло. Водночас сув'язь можна вважати одним тілом, ще більш важким, і, отже, сув'язь має падати швидше, ніж одне важке тіло!

Виявивши цю суперечність, Галілей вирішив перевірити на досліді, як же насправді падатимуть кулі різної ваги: нехай відповідь на це пи­тання дасть сама природа. Він виготовив дві кулі та скинув їх із Пізанської вежі — обидві кулі впали майже одночасно!

Падіння тіла в умовах, коли опором повітря можна знехтувати, називають вільним падінням.

Той факт, що вільне падіння тіл — прискорений рух, не викликає сумнівів в учнів. У цьому вони легко переконуються, спостерігаючи за рухом падаючої кульки й інших тіл. Однак на питання, чи є вільне падіння рівноприскореним рухом, вони не можуть відповісти. Відповідь на це питання може дати експеримент. Якщо, наприклад, зробити ряд моментальних знімків падаючої кульки через однакові проміжки часу (стробоскопічні фотографії), то за відстанями між послідовними положеннями кульки можна визначити, що рух справді є рівноприскореним.

Отже, .

Поняття вільного падіння має широке значення: тіло здійснює вільне падіння не тільки тоді, коли його початкова швидкість дорівнює нулю. Якщо тіло кинуте вниз із початковою швидкістю и₀, то воно при цьому теж вільно падатиме. Більше того, вільне падіння не обов'язково являє собою рух униз. Якщо початкова швидкість тіла напрямлена вгору, то тіло в процесі вільного падіння якийсь час летітиме вгору, зменшуючи свою швидкість, і лише потім починає падати вниз.

Далі можна запропонувати учням разом з учителем заповнити таку таблицю:1

2.     Залежність швидкості й координати падаючого тіла від часу.

Якщо сумістити початок координат із початковим положенням тіла і напрямити вісь униз, то графіки  і матимуть такий ви­гляд (рис. 1).

Таким чином, під час вільного падіння швидкість тіла збільшується за кожну секунду приблизно на 10м/с (рис. 2).

3.     Залежність швидкості й координати тіла, кинутого вертикально вгору, від часу. Далі слід розглянути випадок, коли тіло кинуте вгору. Якщо сумістити початок координат із початковим положенням тіла і напрямити вісь вертикально вгору, То проекції швидкості й переміщення на початку руху будуть додатними.

З формули випливає:

Оскільки , одержуємо

На рисунках 3, 4 наведено графіки і для тіла, кинутого вер­тикально вгору з початковою швидкістю 30 м/с.

4. Зв'язок початкової швидкості кидання і кінцевої швидкості па­діння. Далі можна зіставити рівняння для швидкостей вільно падаючого тіла і тіла, кинутого вертикально вгору, .

Якщо початкова швидкість вільно падаючого тіла дорівнює нулю, то дістанемо: . При досягненні максимальної висоти підняття тіла, кинутого вертикально вгору, його кінцева швидкість дорівнює нулю . Тоді — . Звідки .

Порівнюючи одержані вирази і , дістанемо, що , тобто початкова швидкість кидання дорівнює кінцевій швидкості падіння.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.    Чи однаковим буде час вільного падіння різних тіл із тієї самої висоти?

2.  Чому дорівнює прискорення тіла, кинутого вертикально вгору, у верхній точці траєкторії?^:

3.  З однієї точки падають без початкової швидкості два тіла з інтервалом часу  секунд. Як рухаються ці тіла одне відносно одного в польоті?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.  Тіло вільно падає без початкової швидкості. Яку відстань воно пролітає за першу секунду? За другу секунду? За третю секунду? Вважайте, що =10м/с². (Відповідь: 5 м; 15 м; 25 м.).

2.  Камінь падав з однієї скелі 2 с, а з другої 6 с. У скільки разів друга скеля вища від першої? (Відповідь: у 9 разів.)

До конспекту учня

Вільним падінням називається падіння тіла в умовах, коли опором повітря можна знехтувати.

Вільно падаючи поблизу поверхні Землі, всі тіла рухаються з однаковим прискоренням, що називається прискоренням вільного падіння і позначається . З дослідів випливає, що = 9,8 м/с².

Залежність швидкості від часу для руху з початковою швидкістю:

Домашнє завдання

Основне:

1.  К: § 13.

2.  Г: § 7 (7.1, 7.2).

3.  1)   Тіло падає без початкової швидкості. Якою є його швидкість після 3 с падіння? (36: № 7.1)

2)  Тіло падає без початкової швидкості. Яким є переміщення тіла за 4 с падіння? (36: № 7.2)

3)  У скільки разів збільшаться час польоту підкинутого вгору м'яча і максимальна висота його підняття, якщо збільшити початкову швидкість м'яча в 3 рази? (36: № 7.6)

4)  Стрілу випущено вертикально вгору з початковою швидкістю 49 м/с. Скільки часу стріла підіймалася? Якою була тривалість польоту? (36: № 7.7)

Додаткове:

Ф-9: § 17.