УРОК 10 Тема: Маса тіла. Одиниці маси. Вимірювання маси тіла - Фізика 7 клас - Середня школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Середня школа » Фізика 7 клас

УРОК 10 Тема: Маса тіла. Одиниці маси. Вимірювання маси тіла


УРОК 10
Тема:      Маса     тіла.     Одиниці      маси.      Вимірювання     маси     тіла     
Маса    тіла.    Вимірювання    маси    тіла
Методичні рекомендації та матеріали
Маса тіла. Вимірювання маси
Маса в сучасному природознавстві є однією з первинних харак-теристик матеріальних об’єктів і одночасно одним з найскладніших
понять сучасної фізики. Поняття маси формується протягом усього
навчання в школі й завершується у вузі при ознайомленні з основами
спеціальної теорії відносності.
Маса m — величина, що визначає інертні й гравітаційні власти -вості будь-яких матеріальних об’єктів; одиниця виміру маси — кі-лограм (кг).
Кілограм дорівнює масі міжнародного еталону кілограма.
Для  поняття  маси,  як  і  для  поняття  сили,  характерне  кілька
етапів формування. У той час як при вивченні сили визначення її
дається відразу, при викладанні матеріалу про масу спочатку пові-домляються лише основні її ознаки, а визначення дається пізніше,
в 8-му класі. Тому при першому ознайомленні школярів з поняттям
маси важливо систематично підкреслювати її якісні й кількісні озна-ки,  оскільки  вони  довгий  час  будуть  заміняти  учням  визначення
цього поняття.
Використовуючи  життєвий  досвід  учнів,  їхні  знання,  набуті
при  вивченні  курсу  природознавства  в  5–6  класах,  а  також  демон-страційний  експеримент,  установлюють  загальну  властивість  тіл
бути інертними. Ця властивість у різних тіл виявляється по-різному.
(Підкреслимо,  що  істотною  загальною  ознакою  фізичної  величини
служить її якісна характеристика, а відмітною ознакою, — кількісна
характеристика).
Як показує досвід, учні важко розуміють кількісні співвідношен-ня  між  тілами  за  ознакою  інертності.  Тут  рекомендується  вдатися
до  експерименту  й  показати,  як  одна  стисла  пружина  надає  рух
двом тілам (візку, кульці й ін.) у протилежних напрямках. У цьому
випадку легко спостерігати, що тіло, яке має більшу масу, рухається
повільніше (і навпаки).
69
Цей дослід буде більш наочним, якщо використати монорейку на
повітряній або магнітній подушці. У випадку відсутності необхідного
для досліду обладнання можна організувати «живий» експеримент.
Його  безпосередніми  учасниками  будуть  два  учні  (помітно  різної
маси)  на  роликових  ковзанах.  І,  нарешті,  у   найгіршому  варіанті
можна вдатися до уявного експерименту, підкріпивши його малюн-ком на дошці.
На  основі  таких  спостережень  можна  підвести  семикласників
до такого узагальнення: всі тіла інертні; вони не змінюють самі по собі
свій рух; різні тіла можуть мати неоднакову інертність.
Властивість тяжіння тіл пояснюють тим, що між будь-яким тілом
і Землею (або іншим небесним тілом) діє сила тяжіння. Тяжіння тіл
різної маси також різне. Завдяки цьому маси можна порівнювати,
наприклад,  на  важільних  вагах.  За  допомогою  еталонного  тіла
 встановлюється одиниця маси — 1 кг. Таким чином, шляхом зважу-вання можна визначати маси будь-яких тіл. Варто підкреслити, що
поняття «маса» і «сила тяжіння» характеризують різні властивості
окремого тіла. Сила тяжіння на Землі описує взаємодію між окремим
тілом і Землею. Скориставшись динамометром, можна показати, що
більш інертне тіло є більш важким (і навпаки).
Таким чином, поняття маси має подвійне значення. З одного боку,
це міра опору, що тіло чинить зміні швидкості; з іншого боку — це
міра здатності тіла впливати на інше тіло. Учителеві варто звернути
увагу, наскільки глибоко різні ці два розглянуті методи визначення
маси. У першому випадку тіла приводилися в рух, і маса визначалася
тим, наскільки тіло опиралося спробам змінити його рух. У вимірю -ваннях  іншого  типу  ніщо  не  рухається.Отже,  виявляється  зовсім
інша властивість маси. Маса тут обумовлює притягання між  тілом
і Землею. Чому, власне, опір тіла будь-яким спробам змінити його
швидкість повинний мати якесь відношення до гравітаційного впливу
одного тіла на інше? Чому гравітаційна маса ( m) виявляється рівною
інертній масі ( M)?
Установлення цієї рівності було основним результатом експери-ментів Галілея, коли він кидав камені з Пізанської вежі. Тіла падають
із  однаковими  швидкостями  тільки  в  тому  випадку,  якщо m   ~   M.
Експерименти по падінню каменів різної маси в повітрі не можуть
дати досить точних результатів.
Значно  більш  точні  експерименти  були  виконані  в  90-х  роках
позаминулого  століття  угорським  фізиком  бароном  Роландом  фон
70
Этвешем. Він стверджував, що встановив рівність між  m і  M з точ -ністю до одиниць у 9-му знаку.
Потрібен був геній Эйнштейна, щоб показати, що така рівність
не може бути випадковою. Він зробив далекоглядне припущення, що
інертна маса не просто дорівнює гравітаційній масі, але й що ці маси
ідентичні. Наслідки такого припущення надалі вилилися в загальну
теорію  відносності  й  привели  до  нових  уявлень  про  природу  граві-тації. Оскільки на теорії гравітації базуються проблеми космології
й проблеми походження Всесвіту, питання про ідентичність гравіта-ційної й інертної мас і зараз привертає величезну увагу. В 1966 році
Роберт Дайк із Принстонського університету (США) продемонстру -вав рівність цих мас із точністю до одиниць в одинадцятому знаку.
Надалі  інертну  й  гравітаційну  масу  будемо  вважати  ідентичними
й позначати їх одним і тим самим символом m.
Звичайно, наведені вище відомості й міркування щодо співвід-ношення  інертної  й  гравітаційної  мас  не  можуть  стати  предметом
обговорювання семикласників. Проте ми вважаємо корисним звер-нути  увагу  вчителя  на  цінне  джерело  формування  поняття  маси,
оскільки  вчитель  повинен  бути  готовим  за  необхідності  зорієнту-вати  в  розглянутій  проблемі  найбільш  допитливих,  зацікавлених
фізикою учнів.
Далі  обов’язково  проводиться  фронтальна  лабораторна  робота.
З огляду на те, що методичні рекомендації із проведення лаборатор-них робіт, пов’язаних з вимірюванням маси, досить повно розглянуті
в існуючій методичній літературі й добре відомі вчителеві, обмежи-мося  лише  деякими  побажаннями  змістовного  й  організаційного
характеру.
Як  об’єкти  зважування  використовуються  ті  самі  тіла,  об’єми
яких вимірювали в ході попередньої лабораторної роботи. Учні вже
знають, що масу можна виміряти за допомогою рівноплечих важіль-них терезів.
При формуванні перших уявлень про масу тіл неприпустиме її
ототожнення з кількістю речовини в тілі або вагою тіла. Історично
так склалося, що визначення маси тіла на важільних терезах нази-вають «зважуванням».
Однак  варто  мати  на  увазі,  що  цей  термін  відбиває  лише  факт
використання приладу, названого важільними терезами або вагами,
і зовсім не пов’язаний з поняттям ваги.
71
Відразу, уже при проведенні першої лабораторної роботи зі зважу-вання, варто приділити особливу увагу оволодінню учнями технікою
маніпулювання з терезами й засвоєнню правил зважування.
У  всіх  подальших  роботах,  у  яких  використовуються  терези,
варто очікувати від учнів неухильного виконання вивчених правил
зважування.
Крім  вимірювання  маси  стандартних  лабораторних  тіл,  варто
навчити школярів визначати за допомогою зважування середню масу
однорідних тіл (скріпок, шурупів, сірників тощо.).
Як ми вже відзначали, починаючи з першої лабораторної роботи
7-го  класу,  завдання  учням  треба  продумувати  таким  чином,  щоб
отримані результати могли використовуватися в наступних роботах.
У нашому випадку зіставлення результатів вимірювання об’ємів і мас
тих самих тіл має бути корисним у процесі введення поняття густини
речовини, про що буде йти мова далі.

Категорія: Фізика 7 клас | Додав: uthitel (03.10.2014)
Переглядів: 1556 | Рейтинг: 5.0/1
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: