УРОК 8 Тема: Взаємодія тіл. Земне тяжіння. Електризація тіл. - Фізика 7 клас - Середня школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Середня школа » Фізика 7 клас

УРОК 8 Тема: Взаємодія тіл. Земне тяжіння. Електризація тіл.


УРОК 8
Тема:      Взаємодія     тіл.      Земне     тяжіння.     Електризація     тіл.     
Взаємодія     заряджених     тіл.      Взаємодія     магнітів.    
Сила    —    міра    взаємодії
Методичні рекомендації й матеріали
Методика вивчення теми «Взаємодія тіл»
У оточуючій нас природі неможливо відшукати яке-небудь тіло,
виявити  яке-небудь  явище,  що  існувало  б  «саме  по  собі»,  тобто
не  було  б  зв’язане  яким-небудь  чином  з  іншими  тілами,  іншими
явищами.
Взаємодіючи,  тіла  впливають  одне  на  одне.  М’яч,  випущений
з рук людини, падає на землю в результаті його взаємодії із Землею.
Скрипка видає звуки після того, як скрипаль смичком доторкнеться
до її струн. Сухе волосся після розчісування електризується й при-тягується  до  гребінця.  Залізні  предмети  притягуються  до  магніту.
Крапелька води на скляній підставці розтікається, а на папері, про-соченому жиром, зберігає округлу форму.
Перелічені приклади свідчать про різноманіття форм взаємодії
в неживій природі.
Треба  звернути  увагу  учнів  на  те,  що  більшість  спостережень
над  об’єктами  Всесвіту  включає  також  взаємодії  однієї  речовини
з іншими. Так, наприклад, рівень води в скляній трубці малого діа -метра підвищується, у той час як рівень ртуті в такій самій трубці
знижується (рис. 1.9). Це повинно відбивати відмінності у взаємодії
між склом і водою й між склом і ртуттю.
   
  а  б
Рис. 1.9.  Відмінності  у  взаємодії  води  і  ртуті  зі  склом:  а —  взаємодія
води і скла;  б — взаємодія ртуті та скла
Вивчення кольорів включає дослідження взаємодії світла з ре-човиною.
До інших видів взаємодій належать: електричне, магнітне при-тягання й відштовхування, механічний тиск (за рахунок ваги об’єкта,
стискання пружини або скорочення м’язів), а також цілий ряд атом-них і молекулярних взаємодій, які називаються хімічними реакціями.
У цей час у природі відомі тільки чотири фундаментальні, від-мінні одна від одної взаємодії:
1.  Гравітаційна,  котра  не  є  істотною  при  взаємодіях  з  малими
частками, однак ця взаємодія утримує сонячні системи й га -лактики.
2. Електромагнітна, котра в першу чергу визначає структуру й по-ведінку атома (включаючи його хімічні властивості) і, крім
того, лежить в основі електромагнітного спектра.
3. Сильна ядерна взаємодія, що перешкоджає розпаду ядер.
4. Слабка ядерна взаємодія, що управляє процесами, які призво-дять до перетворення одних субатомних часток в інші.
Чому ми говоримо тільки про ці чотири взаємодії? А як же бути
з тиском повітря, прилипанням, м’язами й пружинами? Виявляєть-ся, що все в принципі може бути пояснено, якщо розглядати тільки
електромагнітні взаємодії. Справді, якщо електромагнетизм утримує
атом від розпаду й, окрім того, відповідальний за всі хімічні явища,
у тому числі й за молекулярний зв’язок, то складні молекули, вклю-чаючи клітини живої матерії, також повинні бути зобов’язані своїм
існуванням електромагнетизму.
Дійсно,  у  нашому  повсякденному  житті  ми  відчуваємо  тільки
гравітацію  й  електромагнетизм.  Дві  інші  взаємодії  виявляються
тільки при ядерних дослідженнях. Гравітація й електромагнетизм
є   далекодіючими  силами.  Їхня  дія  може  поширюватися  на  весь
 Всесвіт. Сильні й слабкі ядерні взаємодії виявляються тільки в межах
відстаней, які можна порівняти з розмірами атомного ядра.
Програма пропонує зосередити увагу семикласників на перших
двох видах взаємодії — гравітаційній та електромагнітній.
Гравітаційна взаємодія
Ще Ньютон висловив припущення, що всі тіла у природі мають
здатність  притягати  до  себе  інші  тіла.  Зірки,  планети,  каміння,
будинки,  дерева,  тварини,  порошини  —  усе  друг  до  друга  при-тягується. Однак зі скільки-небудь помітною силою притягують
тільки такі величезні масивні тіла, як земна куля, планети й  зірки,
а сили тяжіння, що виходять від тіл звичайних розмірів (будинків,
каміння, дерев, тварин) настільки малі, що виявити й  виміряти їх
вдається лише за  допомогою спеціального чутливого устаткування.
Взаємне  притягання  тіл  одне  до  одного  описується  законом
всесвітнього  тяжіння.  Відповідно  до  цього  закону  сила  взаємно-го  притягання  тіл  тим  більша,  чим  більша  маса  тіл  і  чим  менша
відстань,  на  якій  тіла  перебувають  одне  від  одного.  Виявляється,
сила, з якою притягуються дві людини, що перебувають на відстані
один  метр  (наприклад,  сидять  за  одним  столом),  приблизно  дорів-нює  0,00000025 Н.
У наших земних умовах закон всесвітнього тяжіння виявляється,
наприклад, у падінні на Землю будь-якого тіла, позбавленого опори.
Падаюче тіло рухається зі зростаючою швидкістю під дією притяган-ня, що виходить від масивного тіла — Землі.
Астрономічні  спостереження  показують,  що  здатність  притя-гувати  має  не  тільки  Земля.Тіла  (наприклад,  камені),  що  лежать
на поверхні Місяця, не падають до нас, на Землю, тому що більше
близький до них Місяць притягує їх до себе сильніше. Той факт, що
планети, які швидко рухаються, і комети не летять від Сонця по пря -мих лініях, а рухаються по криволінійних орбітах, свідчить про те,
що й Сонце є джерелом сил тяжіння.
Обговорюючи питання про гравітаційну взаємодію (земне тяжін-ня), рекомендується провести або згадати досліди з нитяним маятни-ком, що у стані рівноваги задає прямовисну лінію. Якщо ж маятник
вивести  зі  стану  рівноваги,  він  буде  «завзято»  прагнути  зайняти
найближче стосовно землі (її центру) положення.
Електростатична взаємодія
Далі має бути розглянутий один з видів електромагнітної взає -модії,  а  саме  електростатична  взаємодія,  оскільки  це  знадобиться
при вивченні будови атомів у наступному розділі. Має сенс уже на
цьому етапі вивчення взаємодії пояснити учням, що термін «статич-ний» означає «нерухомий». Цей особливий вид взаємодії має місце
між   електричними  зарядами,  які  нерухомі  відносно  один  одного.
Більше того, варто аналізувати закономірності, які належать до най -простішої  геометрії:  коли  можна  вважати,  що  кожний  із  зарядів
зосереджений  у  точці,  а  не  розподілений  по  якій-небудь  поверхні.
У цьому випадку, як відомо, рівняння, що описує електростатичну
взаємодію, дуже схоже на рівняння гравітаційної взаємодії.
Зазвичай  для  демонстрації  взаємодії  заряджених  тіл  ставлять
такий дослід. Заряджають ебонітову паличку, сильно потерши її об
вовну,  а  потім  підносять  її  до  іншої  такої  ж  зарядженої  ебонітової
палички. Спостерігають при цьому відштовхування паличок. Однак,
якщо одним із заряджених тіл буде ебонітова паличка, а іншим —
скляна, то ці заряджені тіла притягнуться одне до одного. Це відбу-вається тому, що при натиранні скляна й ебонітова палички заряд-жаються по-різному: скляна — позитивно, а ебонітова — негативно.
Описані взаємодії двох заряджених ебонітових паличок і заряд-жених  ебонітової  й  скляної  паличок  відбивають  загальний  закон
взаємодії електричних зарядів: різнойменні заряди притягуються,
а однойменні заряди відштовхуються.
Треба,  однак,  відзначити,  що  розглянута  вище  демонстрація
не відповідає сформульованому в преамбулі положенню — ні одну,
ні  другу  паличку  не  можна  розглядати  як  точкові  заряди  з  усіма
наслідками, що випливають звідси.
Як  показує  багаторічна  практика,  досить  вдалим  варіантом
по становки  обговорюваного  досвіду  є  експериментування  з  так
званими,  електростатичними  маятниками.  Маятник  являє  собою
повітряну кульку діаметром 1,5–2 см, підвішену на ізолюючій нит-ці  довжиною  до  25–30  см.  Кулька  видувається  відомим  кожному
школяру  способом  зі  шматка  гуми  від  повітряної  дитячої  кульки
або медичної рукавички. Поверхню кульки покривають графітовою
пудрою,  отриманою  із  грифеля  м’якого  простого  олівця.  Кулька
разом  з  ниткою  має  масу   ~   0,01  м,  що  робить  її  досить  чутливим
індикатором  електричного  поля.  Кулькам  повідомляють  заряд  за
допомогою електрофорної машини або високовольтного генератора.
За відсутності згаданого встаткування індикатори можна зарядити
за допомогою електрофора. На мал. 1.10–1.11 показані схематично
результати дослідів стосовно до обговорюваного питання.
 
  а  б
Рис. 1.10. Взаємодія  наелектризованих  тіл: а   —  тіла  заряджені  од-нойменними  зарядами;  б   —  тіла  заряджені  різнойменними
зарядами
   
  а  б
Рис. 1.11.   Заряджена  кулька  у  гравітаційному  та  електростатичному
полях: а —  Fел > Fгр (нитка натягнута, Fу  ≠ 0);  б —  Fэл = Fгр
(нитка провисає,  Fу = 0).
Найбільший інтерес викликає дослід, представлений на рис. 1.11.
Заряджена кулька випробовує дію гравітаційного поля Землі й  елек-тростатичного  поля,  джерелом  якого  виступає  наелектризована
пластинка із плексигласу. На кульку діють три сили: сила ваги, сила
електрична й сила пружності нитки (рис. 1.11,  а). У міру збільшен -ня відстані між пластиною й кулькою сила пружності зменшується
й у якийсь  момент  стає  рівною  нулю  (нитка  провисає).  Саме  в  цей
момент зрівнюються гравітаційна й електрична сили (рис. 1.11, б).
 Взаємодія магнітів
Якщо стрижневий магніт, намагнічену голку або шматок магніт-ного  залізняку  укріпити  так,  щоб  вони  могли  вільно  повертатися
в горизонтальній площині навколо вертикальної осі, то кожний із  цих
магнітів  мимовільно  буде  встановлюватися  в  певному  напрямку:
один  його  кінець  буде  вказувати  на  північ,  а  інший  —  на  південь.
Якщо  такий  магніт  вивести  з  означеного  положення,  то  він  знову
повернеться у вихідне положення: магніт знову встановиться так, що
один його кінець укаже на північ, а інший — на південь. Той кінець
магніту, що вказує на північ, був названий північним полюсом (його
позначають  буквою  N  або  Пн),  протилежний  кінець  —  південним
полюсом (позначається S або Пд).
Якщо  піднести  північний  полюс  магніту  до  північного  полюса
вільно підвішеного магніту, то магніти відштовхнуться один від  од-ного.  Те  ж  саме  відбудеться  й  у  випадку  з  південними  полюсами.
Однак якщо північний полюс одного магніту наблизити до південного
полюса іншого, то магніти притягнуться один до одного.
Таким чином, однойменні магнітні полюси відштовхуються один
від одного, а різнойменні притягуються.
Сила. Вимірювання сили
Поняття  сили  вводиться  в  7-му  класі  за  допомогою  демонстра-ційних дослідів. Щоб із самого початку сконцентрувати увагу учнів
на головних ознаках поняття, необхідно поспостерігати, а потім обго -ворити з ними зміни руху і як наслідок цього — зміни форми тіла (де-формацію) на різних прикладах взаємодії. Важливо підкреслити, що
ці зміни є результатом впливу на дане тіло інших тіл. Лише внаслідок
обопільного впливу тіл відбуваються зазначені зміни (найважливіша
загальна якісна ознака). До того ж взаємодії можуть бути різного роду
(відмінна якісна ознака), наприклад пружна, гравітаційна, електрич-на, і мати різні значення (відмінна кількісна ознака). За допомогою
пружини дають роз’яснення принципу дії пристроїв для вимірювання
взаємодії тіл, що приводить до визначення динамометра. При цьому
учням повідомляють про одиниці виміру сили.
Таким чином, можливе наступне визначення сили: якщо внаслі-док обопільного впливу тіла змінюють стан свого руху (прискорюють-ся або вповільнюються) або змінюють свою форму (деформуються), то
між ними діє сила. Прийнятне й інше, більш коротке, визначення:
сила — причина зміни швидкості руху тіла.
Оскільки  розтягання  пружини  при  підвішуванні  тіл  можна
легко виміряти та існує простий зв’язок між силою й розтяганням,
то робиться висновок: всі сили можна порівнювати за розтяганням
каліброваної  пружини.  Потім  учням  демонструють  динамометр,
пояснюється  його  устрій  і  спосіб  градуювання.  На  завершальному
етапі уроку учні вчаться користуватися динамометром для вимірю-вання різних сил.
Спрямованість  сили  враховується  із  самого  початку  введення
цього  поняття,  але  головна  увага  звертається  поки  що  на  числове
 значення сили. Поступово поняття сили розширюється до розуміння
її векторного характеру. Розвиваючи уявлення про силу як про ре-зультат взаємодії тіл, учитель повинен вказати на те, що зміни швид-кості й форми тіла виникають завжди в обох взаємодіючих тіл.
Примітка. При введенні поняття поля розглядають взаємодію
між  тілом  і  полем.  Це  треба  мати  на  увазі  уже  на  перших  уроках,
присвячених  вивченню  сили,  піклуватися  про  те,  щоб  у  школярів
не склалося переконання, що сили діють тільки між тілами.

Категорія: Фізика 7 клас | Додав: uthitel (03.10.2014)
Переглядів: 954 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: