Мета уроку: увести поняття сили як характеристики взаємодії тіл.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку

Вивчення нового матеріалу

1. Взаємодії та сили

Отже, ми з’ясували, що зміна швидкості тіла завжди зумовлюється дією на нього іншого тіла, того, з яким воно взаємодіє. Гляньте на рисунки.

Коли хлопчик несе книги, він із силою підтримує їх. Гамак, що розтягся під вагою ведмедя, із силою тягне за стовбур дерева, згинаючи його. У цих прикладах «із силою» є спільне: дія одного тіла на інше. Руки діють на книги, а гамак — на стовбур. Тому можна сказати, що сила — це термін, який служить для короткого позначення дії одного тіла на інше.

Сила може бути більшою або меншою. Наприклад, сила дії ведмедя на гамак більше, ніж метелика. Отже, термін «сила» має й друге значення: сила — це фізична величина, що кількісно характеризує дію одного тіла на інше.

Одне на одного діють не тільки дотичні тіла. Наприклад, Земля притягає літаючих птахів, не доторкаючись до них.

Тоді постає питання: як дізнатися, що на тіло діє сила? Для цього служать ознаки дії сили: зміна швидкості або напрямки руху тіла, зміна форми або розмірів тіла. Наприклад, припинивши змахувати крильми, птах буде летіти не тільки вперед, але й униз. Тобто тіло птаха змінить напрямок руху. У міру падіння птаха швидкість руху його тіла також не буде залишатися постійною: вона буде збільшуватися.

У фізиці часто не вказують, яке тіло і як діє на дане тіло, а говорять, що на тіло діє сила або до тіла прикладена сила. Під дією сили може змінюватися швидкість не тільки всього тіла в цілому, але й окремих його частин.

·         Сила — векторна величина, що є мірою взаємодії тіл.

Під дією сили тіло змінює свою швидкість. Але чим більше маса тіла, тим повільніше змінюється його швидкість під дією певної сили. На підставі цього можна ввести одиницю сили.

За одиницю сили приймають 1 ньютон (1 Н).

·         1 Н — це сила, що діє на тіло масою 1 кг, змінюючи його швидкість щосекунди на 1 м/с.

Кожна сила характеризується:

1) значенням;

2) напрямком у просторі;

3) точкою прикладання.

2. Приклади дії сил

·         У механіці вивчають взаємодії, обумовлені силами пружності, тяжіння й тертя.

На кресленнях сили, як й інші векторні величини, позначають стрілками. Початок стрілки збігається із точкою прикладання сили, напрямок стрілки вказує на напрямок сили, а довжина стрілки пропорційна модулю сили.

Наприклад, на рисунку зображена сила  , з якою м’яч тисне на долоню, і сила  , з якою долоня тисне на м’яч.

Якщо книга лежить на похилій площині, на книгу діють три сили: сила ваги  , сила нормальної реакції  й сила тертя  , спрямована уздовж похилої площини догори.

Зверніть увагу: сила пружності спрямована перпендикулярно до поверхні стола. Тому її називають звичайно силою нормальної реакції, тому що перпендикуляр називають також нормаллю.

3. Додавання сил

Досліди показують, що в тих випадках, коли розмірами тіла можна знехтувати, дію на тіло декількох сил можна замінити дією однієї сили, яку називають рівнодійною цих сил.

Знаходження рівнодійної декількох сил називають складанням цих сил. Оскільки сили є векторними величинами, їх складають за правилом складання векторів. Розглянемо спочатку складання двох сил, що діють уздовж однієї прямої.

Якщо дві сили спрямовані однаково, їх рівнодійна спрямована так само, а модуль рівнодійної дорівнює сумі модулів сил-доданків.

Якщо дві не рівні за модулем сили спрямовані протилежно, їх рівнодійна спрямована як більша із цих сил, а модуль рівнодійної дорівнює різниці модулів сил-доданків.

Якщо рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, говорять, що ці сили врівноважують (компенсують) одна одну. Урівноважувати одна одну можуть також сили, що діють на тіло, яке рухається. У такому випадку швидкість цього тіла залишається незмінною (за модулем і за напрямком).

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.      Наведіть приклади, які показують, що швидкість тіла змінюється внаслідок дії на нього іншого тіла.

2.      Що відбувається з тілом, якщо на нього не діють інші тіла?

3.      Що є мірою взаємодії тіл?

4.      Чому сила характеризується не тільки значенням, але й напрямком?

5.      Які тіла взаємодіють при падінні каменя, під час руху супутника, автомобіля, вітрильного човна?

6.      Як буде рухатися тіло під дією двох рівних протилежно спрямованих сил?

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Двоє хлопчиків везуть сани. Один штовхає сани позаду із силою 20 Н, а другий тягне їх за мотузку із силою 30 Н. Зобразіть діючі сили графічно, уважаючи, що вони спрямовані горизонтально.

2. На тіло діють три сили  , та,   спрямовані уздовж однієї прямої, причому ,  . Чому дорівнює сила F3, якщо рівнодійна всіх трьох сил дорівнює 10 Н? Скільки розв’язків має ця задача? Зробіть у зошиті схематичні рисунки, що відповідають кожному з розв’язків. (Завдання має 4 розв’язки: 2 Н, 8 Н, 12 Н, 18 Н)

3. Чи може рівнодійна двох сил 4 Н і 5 Н, що діють на тіло уздовж однієї прямої, дорівнювати 2 Н? 3 Н? 8 Н? 10 Н?

2. Поміркуй і відповідай

1. Чи може автомобіль рухатися по дорозі, якщо рівнодійна всіх сил, прикладених до нього, спрямована протилежно до напрямку руху? Якщо так, наведіть приклад.

2. Чи може тіло рухатися угору, якщо рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, спрямована вниз? Якщо так, то наведіть приклад.

Домашнє завдання-1

1. У-1: § 8 (п. 1, 4).

2. Сб-1:

рів1 — № 9.4, 9.5, 9.7, 9.9, 9.10.

рів2 — № 9.12, 9.13, 9.14, 9.17, 9.18.

рів3 — № 9.21, 9.22, 9.25, 9.26, 9.27.

Домашнє завдання-2

1. У-2: § 10 (п. 4), § 11.

2. Сб-2:

рів1 — № 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5.

рів2 — № 9.6, 9.7, 9.9, 9.10, 9.11.

рів3 — № 9.14, 9.18, 9.20, 9.23, 9.24.

3. Д: Виконати вдома самостійну роботу № 7 «Сили в механіці».

Завдання для самостійної роботи № 7 «Сили в механіці»

Початковий рівень

1. Виберіть правильне твердження. У результаті дії сили тіло може...

А збільшити свою масу;

Б збільшити свою швидкість;

В змінити свій об’єм.

2. Виберіть правильну відповідь. На тіло в горизонтальному напрямку діють дві сили — 5 Н і 7 Н. Чому може дорівнювати рівнодійна цих сил?

А 1 Н;

Б 10 Н;

В 12 Н.

Середній рівень

1. На тіло в горизонтальному напрямку діють дві сили — 10 Н і 20 Н. Зобразіть ці сили. Скільки варіантів рисунка ви можете зробити? Чому дорівнює рівнодійна цих сил?

2. На тіло уздовж однієї прямої діють дві сили: 2 Н і 5 Н. Чи може рівнодіюча цих сил дорівнювати: а) 10 Н; б) 8 Н; в) 7 Н; г) 5 Н; д) 3 Н; е) 1 Н? Для правильних відповідей зробіть рисунки.

Достатній рівень

1. Рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, спрямована вертикально вниз. Чи можна вказати напрямок руху тіла? Наведіть приклад, що підтверджує вашу відповідь.

2. Одна із двох сил, що діють на тіло уздовж однієї прямої, дорівнює 5 Н. Рівнодійна цих сил дорівнює 8 Н. Якою може бути за величиною інша сила? Як вона має бути спрямована? Виконайте креслення.

Високий рівень

1. На тіло діють три сили   і  , спрямовані уздовж однієї прямої, причому  , . Чому дорівнює F3, якщо рівнодійна всіх трьох сил дорівнює 12 Н? Скільки розв’язків має ця задача? Зробіть у зошиті схематичні рисунки, що відповідають кожному з розв’язків.

2. Три сили прикладені уздовж однієї прямої. Залежно від напрямку цих сил їх рівнодійна може дорівнювати 1 Н, 2 Н, 3 Н і 4 Н. Чому дорівнює кожна із цих сил?