Temat: Od czego zależy przyspieszenie ciała

Temat: Od czego zależy przyspieszenie ciała? II zasada dynamiki.
Scenariusz lekcji fizyki w gimnazjum – klasa IIGa
Prowadzący lekcję studenci Uniwersytetu Szczecińskiego – Bogusława Michorczyk,
Magdalena Matlak
Pod kierunkiem nauczyciela fizyki- B.Sacharskiej
Gimnazjum Towarzystwa Salezjańskiego, Szczecin, ul. Ku Słońcu 124
Dział:
Temat:
Podręcznik:
Czas lekcji:
Dynamika – Siły w przyrodzie.
Od czego zależy przyspieszenie ciała? II zasada dynamiki.
Wyd. Zamkom, M. i R. Rozenbajger
1 godzina lekcyjna
Cele operacyjne (poznawcze, kształcące):
Uczeń:
 formułuje II zasadę dynamiki,
 podaje przyczyny ruchu jednostajnie przyspieszonego,
 porównuje siły, masy i przyspieszenia wykorzystując II zasadę dynamiki, -?
 operuje jednostkami,
 wyjaśnia, co to znaczy, że siła ma wartość np.5N
 wyznacza wartość przyspieszenia w zależności od siły działającej na ciało i od masy ciała,
 stosuje II zasadę dynamiki do prostych obliczeń: przyspieszenia (a), siły (F), i masy (m),
 podaje, w jaki sposób zależy przyspieszenie w ruchu jednostajnie przyspieszonym, (od czego, jakich
wielkości zależy przyspieszenie?
 nazywa siły działające na ciało,
 przeprowadza doświadczenia przedstawiające skutki wzajemnego oddziaływania ciał,
 opisuje, analizuje doświadczenie, wyciąga wnioski z doświadczenia.
 wykazuje doświadczalnie, że pod działaniem stałej siły ciało porusza się ruchem jednostajnie
przyspieszonym
 posługuje się drugą zasadą dynamiki w rozwiązywaniu prostych problemów życia codziennego.
Cele wychowawcze:
 uświadomienie uczniom znaczenia II zasady dynamiki,
 kształtowanie postaw (życzliwości, wzajemnej pomocy …),
 kształtowanie umiejętności twórczego rozwiązywania problemów,
 uzmysłowienie uczniom, że staranność i dokładność w przeprowadzaniu doświadczenia są
niezbędne do prawidłowego wyciągania wniosków.
Materiały i środki dydaktyczne:
wózki, 2-4 obciążniki, bloczek, stoper lub chronograf, gładka deska i wiotka cienka linka,
przyrządy do rysowania, kreda, zeszyt przedmiotowy, podręcznik.
Metoda lekcji:
eksperymentalna – aktywne eksperymentowanie uczniowskie, pokaz, dyskusja, burza mózgów.
Część nawiązująca
Przebieg lekcji:
ETAPY
CZYNNOŚCI NAUCZYCIELA
1. Sprawdza obecność. Ilościowo sprawdza
zadanie domowe. Nawiązuje do tematu,
przedstawia cele lekcji i pobudza do
dyskusji.
2. Przypomina wiadomości zdobyte na
poprzednich lekcjach związane z
rodzajem oddziaływań w przyrodzie i
skutkami wzajemnego oddziaływania
ciał oraz informacje dotyczące
poznanych zasad dynamiki.
Część właściwa
1. Inspiruje uczniów podając proste
przykłady wzajemnego oddziaływania
ciał.
2. Prosi o przeczytanie treści doświadczenia
1 zawartego na karcie pracy. Rozdaje
przedmioty potrzebne do wykonania
doświadczenia.
3. Prosi o wykonanie pozostałych dwóch
doświadczeń, w razie konieczności
pomaga w ich przeprowadzeniu.
Kontroluje poprawność wykonania
zadania.
4. Uzupełnia wypowiedzi uczniów.
Naprowadza uczniów na właściwy tok
myślenia.
5. Prosi wybranych uczniów o przeczytanie
odpowiedzi w zadaniu 4. Uzupełnia,
ewentualnie poprawia odpowiedzi.
Podsumowanie
6. Prosi o rozwiązanie zadania 5
wykorzystującego II zasadę dynamiki.
Pyta uczniów o propozycje rozwiązania.
Wyznacza osobę do rozwiązania zadania
na tablicy.
7. Pomaga dobrać odpowiednią jednostkę
potrzebną do narysowania wykresów.
1. Przypomina II zasadę dynamiki i
pobudza uczniów do podania
przykładów.
2. Omawia pracę domową.
3. Pobudza do refleksji nad własnym
uczniem się podczas lekcji.
1.
2.
3.
1.
CZYNNOŚCI UCZNIA
Akceptują cele lekcji i zapisują temat w
zeszytach, słuchają.
Przypominają z poprzednich lekcji, że
działanie sił poznajemy po skutkach,
które obserwujemy. Przypominają
zależności przyspieszenia od prędkości i
czasu od drogi w ruchu jednostajnie
przyspieszonym.
Wyjaśniają na przykładach, że do
wywierania siły potrzebne są dwa ciała.
Wyjaśniają, dlaczego łatwiej jest nadać
określoną prędkość np. deskorolce niż
wagonowi kolejowemu.
Wykonują polecenia nauczyciela.
2. Wykonują doświadczenie 1 i wyciągają
wnioski. Zauważają, że przyspieszenie
ciała zależy nie tylko od wartości siły, ale
także od czegoś więcej. Zauważają, że
pomijamy siłę tarcia.
3. Wykonują kolejne doświadczenia i
uzupełniają notatki w karcie pracy.
Zauważają, że przyspieszenie jest wprost
proporcjonalne do siły, a odwrotnie
proporcjonalne do masy.
4. Interpretują wyniki doświadczeń
potwierdzające słuszność II zasady
dynamiki, analizują różne sytuacje,
wyciągają właściwe wnioski.
5. W ćwiczeniu 4. samodzielnie formułują
II zasadę dynamiki na podstawie
wyciągniętych wniosków. Wyjaśniają,
dlaczego przyspieszenie zmienia się, jeśli
zmienimy obciążenie lub ilość wózków.
Wybrani uczniowie czytają odpowiedzi.
6. Uczniowie podają swoje propozycje
rozwiązania zadania 5. Sugerują, co
należy wpisać jako dane, szukane i z
jakiego wzoru należy skorzystać. Jedna
osoba rozwiązuje zadanie na tablicy.
7. Rysują wykresy w zeszycie
ćwiczeniowym. Do narysowania wykresu
zależności wartości siły działającej na
ciało od masy dla wartości przyspieszenia
równej 4m/s² rysują tabelę.
1. Podają przykłady wykorzystania II
zasady dynamiki. Posługują się II zasadą
dynamiki do wyjaśnienia sytuacji z życia
codziennego.
2. Akceptują zadanie domowe.
3. Dokonują samooceny.
KARTA PRACY
1. DOŚWIADCZENIE 1. / trzeba zrezygnować, aby zrealizować wszystkie cele/
Przyrządy: wózek, tor powietrzny lub gładka powierzchnia, nitka, obciążnik, bloczek, kartka papieru,
stoper.
Przebieg doświadczenia:
a) umieszczamy wózek na stole, przymocowujemy bloczek, przymocowujemy nitkę do wózka, następnie
przeciągamy ją przez bloczek i na końcu umieszczamy odważnik;
b) obok wózka układamy kartkę papieru i puszczamy wózek;
c) na kartce papieru zaznaczamy w równych odstępach czasu drogę, jaką pokonał wózek;
d) wyniki zapisujemy w tabeli:
t (s)
Drogi przebyte w kolejnych sekundach ruchu (cm)
1
s1=………..
2
s2=………..
3
s3=………..
4
s4=………..
5
s5=………..
e) Oblicz stosunek:
s1 : s2=…….
s2 : s3=…….
s3 : s4=…….
s4 : s5=…….
f) Drogi przebyte przez wózek w kolejnych sekundach ruchu pod wpływem stałej wypadkowej siły mają się
do siebie (w przybliżeniu) w takim stosunku, jak ………………………………………………………..
Dowodzi to, że ruch wózka jest ruchem ……………………………………………………
2. DOŚWIADCZENIE 2.
Przyrządy: wózek, tor powietrzny lub gładka powierzchnia, nitka, 4 obciążniki każdy o masie m=0,05kg,
bloczek, kartka papieru, stoper
Przebieg doświadczenia:
a) postępujemy tak samo jak w podpunkcie a) poprzedniego doświadczenia;
b) obok wózka układamy kartkę papieru, na której zaznaczamy jednakowej długości odcinki;
c) dla każdego obciążenia wózka wykonaj pomiary czasu i oblicz czas średni (tśr = (t1+t2+t3)/3)
/ tabelka może uwzględniać czasy składowe tak jak w dośw.3/
Masa wózka
Wartość siły
s(m) t (s)
a (m/s² )
m(kg)
wypadkowej F (N)
/ warto z nimi przekształcić wzór na drogę na tablicy , aby obliczyć przyspieszenie- ale niech uczniowie
wpadną na pomysł, jak można obliczyć to przyspieszenie?/
d) Oblicz przyspieszenie wózka korzystając ze wzoru a=2s/tśr²
a1=…….
e) Następnie oblicz stosunek:
a2=…….
F2/F1=…….
a2/a1=…….
f) Wniosek: wartość przyspieszenia ciał jest…………………………..……………………………………..
3. DOŚWIADCZENIE 3.
Przyrządy: 2 wózki, tor powietrzny lub gładka powierzchnia, nitka, 4 obciążniki każdy o masie m=0,05kg,
bloczek, kartka papieru, stoper
Przebieg doświadczenia:
a) wykonujemy doświadczenie podobne do poprzedniego, używając dwóch jednakowych wózków
sczepionych razem;
b) obok wózka układamy kartkę papieru, na której zaznaczamy jednakowej długości odcinki;
c) do analizy wykorzystujemy uzyskane poprzednio wyniki pomiarów dla układu o dwukrotnie mniejszej
masie (1 wózek, 4 obciążniki);
Masa
Wartość siły s(m) t1 (s)
t2 (s)
t3 (s)
tśr (s)
a (m/s² )
układu (kg)
wypadkowej
F (N)
Oblicz wartość przyspieszenia wózka, korzystając za wzoru a=2s/tśr²
a1=…….
a2=…….
a następnie stosunek mas i wartości przyspieszeń:
m1/m2=…….
a1/a2=…….
Wniosek: pod wpływem takiej samej siły wypadkowej ciało o masie dwukrotnie większej uzyskuje
przyspieszenie ……………………………………………………………………………...
4. ĆWICZENIE 1.
Przyspieszenie ciała o pewnej masie jest ………………………………… do wypadkowej siły działającej
na to ciało. To stwierdzenie stanowi treść ……………………………………………………………….. .
Zapisujemy ją w postaci wzoru: …………………… Ciało o większej masie pod działaniem takiej samej
siły wypadkowej uzyska ……………. Wzór ………….. określa ……………….., pod wpływem której
ciało o masie …………... uzyskuje przyspieszenie …………….. Ciało porusza się ruchem jednostajnie
przyspieszonym, gdy siła wypadkowa ma stałą …………………. i zwrot zgodny………......……………..
Jednostką wartości siły jest …………………. 1 niuton jest wartością siły, która ciału ……………………
nadaje ……………………………. .
1N= .............................
5. ZADANIE 1. Jaka jest wartość siły, która ciału o masie 0,5kg nadaje przyspieszenie o wartości 0,5 m/s²
Dane:
…………………………………………………………...……………………………………….……
Szukane: …………………………………………………………………………………………………...…
Rozwiązanie: …………………………………………………………………………………………………
Odpowiedź: …………………………………………………………………………………………………..
6. ZADANIE 2. Narysuj w zeszycie ćwiczeniowym wykresy zależności przyspieszenia od wartości
działającej na ciało siły wykorzystując dane z tabeli, wyznacz masę ciała. Narysuj wykres zależności
wartości siły działającej na ciało od masy dla wartości przyspieszenia równej 4m/s².
a (m/s²)
F (N)
0,5
1
1,5
3
2,5
5
a (m/s²)
F (N)
0,5
3
1
6
ZADANIA DOMOWE
1. Jadąc samochodem zapewne zauważyłeś, że poruszające się po szosie samochody są z łatwością
wyprzedzane przez motocykle. Wyjaśnij to zjawisko zakładając, że w samochodzie i motocyklu
zainstalowano silniki, które mogą działać na pojazd „siłą ciągu” o takiej samej wartości.
Uwaga: nie chodzi tu o to, że motocykle zajmują mniej miejsca na szosie.
2. Ciało rozpoczynające ruch po linii prostej w pierwszej sekundzie przebyło drogę 3m, a podczas drugiej
sekundy drogę 5m. Czy na to ciało działa stałą, czy zmienna siła? Odpowiedź uzasadnij.
Który z wymienionych niżej pojazdów wygra zawody o tytuł pojazdu o największym przyspieszeniu? Który
będzie ostatni?
- samolot (masa m1= 400 000kg, siła ciągu silników F1=800 000N)
- samochód (masa m2= 1 200kg, siła ciągu silników F2=7 200N)
- motocykl (masa m3= 300kg, siła ciągu silników F3=3 000N)