レッスン 15. 体を垂直に上に投げ出す動き。 無重力 (フェドソワ O.A.)
レッスンテキスト
抽象的な
科目名 - 物理学クラス - 9 UMK (教科書名、著者、発行年) - 物理学。 9年生：教科書 / A.V. ペリシキン、E.M. グートニク。 - M.: バスタード、2014 年。トレーニングのレベル (基礎、上級、専門) - 基本的なレッスンのトピック - 垂直上方に投げ出される体の動き。 無重力実験その２「自由落下の加速度の測定」 トピックの学習に割り当てられた総時間数 - 1 トピックに関するレッスン システムにおけるレッスンの位置 - 15/15 レッスンの目的は、物体の自由落下と物体の動きを決定するものを特定し、証明することです。ガリレオの公式を使用して、体を垂直上向きに投げます。 レッスンの目的 - 物体の自由落下とその特徴の概念を理解すること。 この運動の法則の発見の歴史を学びましょう。 物体が自由落下しているときに計算を実行する方法を学びます。 G. ガリレオの実験の重要性を説明します。 結論を表現する能力を開発し続けます。 判断力における独立性の発達。 論理的思考の発達; 思考実験を行う能力を開発します。 生徒の記憶力と注意力を発達させます。 質の高い問題を解決する能力を開発します。 興味深く必要な科学としての物理学に対する態度を発展させ続けます。 子どもたちにお互いへの敬意と善意を植え付け、友達の答えを聞く能力を植え付ける。 ノートのメモをきちんと扱うように生徒に奨励します。 計画された結果 - - 物体の無重力状態を示す実験を観察します。 - 物体が無重力状態にある条件について結論を導き出す。 - 自由落下の加速度を測定します。 レッスンの技術サポート - コンピューター、マルチメディア プロジェクター レッスンの追加の方法論的および教育的サポート (インターネット リソースへのリンクが可能) - VIDEOUROKI.NET のディスク「物理 9 年生」からのレッスンのプレゼンテーション https://videouroki.net /look/diski/fizika9 /index.html、テスト 15 「フリー フォール」 著者: © 2014, COMPEDU LLC, http://compedu.ru レッスン内容 1. 組織段階 1. 教師と生徒の相互挨拶。 ログを使用して欠席者を確認します。 2. 生徒の主観的な経験を更新する トレーニングのタスクと質問: 1. 自由落下は_ と呼ばれます 2. 自由落下はその性質上_ 3. 自由落下の加速度 g = _ 4. すべての物体は同じ加速度で落下しますか? なぜですか?_ 5. 同じ高さから落ちた場合、ペレットはなぜ部屋の羽より速く飛ぶのですか?_ 6. 物体が h = 11.25 m の高さから落ちるのにどれくらい時間がかかりますか? _ 3. 実験課題その 2 「自由落下の加速度の測定」 目的: 物体の運動を研究するための装置を使用して、自由落下の加速度を測定します。 作業内容 実験には、ガイドプレーン1、キャリッジ2、センサー3、電子ストップウォッチ4、プラスチックマット5を使用します（図）。 重力加速度は、静止状態からの移動距離と時間を測定することで求めることができます。 落下時間を正確に測定するには、磁気センサー 3 を備えた電子ストップウォッチ 4 を使用します。電子ストップウォッチの開始と停止は、「スタート/ストップ」を押すか、リモートセンサー 3 の磁気制御リード接点を使用して行うことができます。リード スイッチ (密閉接点) は、近接して配置された 2 つの弾性金属接点で構成されており、磁界に導入されるか近づくと磁化され、互いに引き付けられます。 その結果、電気回路のリードスイッチ端子に接続された部分が閉じられます。 電子ストップウォッチの回路は、入力の電気接点が最初に閉じるとストップウォッチが開始し、次に閉じるとストップウォッチが停止するように設計されています。リード スイッチは、中央に取り付けられた小さな永久磁石によって制御されます。 2. 作業手順 摩擦力の影響を少なくするため、ガイド面をほぼ垂直に設定します。 磁気ホルダーを使用して、センサーをガイド面の上端と下端に取り付けます。「リセット」ボタンを押して、電子ストップウォッチのスケールをゼロに設定します。キャリッジの磁石を最初に最初のセンサーに、次に 2 番目のセンサーに交互に適用します。 ストップウォッチは、磁石が上のセンサーに来ると時間の計測を開始し、磁石が下のセンサーに来ると計測を停止する必要があります。 スケール上のドットの前の数字は秒を示し、ドットの後の数字は 10 分の 1 秒と 100 分の 1 秒を示します。 センサー間の距離 s を測定します。 キャリッジを放し、自由落下の時間 t を測定します。 測定を 5 回繰り返します。 重力加速度を計算します: g = 2s /t 2 重力加速度の算術平均値を求めます。 No. 移動時間 t, s 経路 s, m 重力加速度 g, m/s 2 1 2 3 4 5 9.8 m/s2 に等しい実際の値から得られた g 値の偏差を求めます (つまり、彼ら ）。 この差が g の実際の値からどの部分 (パーセント) になるかを計算します。 この比率は相対誤差εと呼ばれます。 相対誤差が小さいほど、測定精度は高くなります。 ε =| g 平均 – g| /g 4. 新しい知識と活動方法を勉強する (プレゼンテーションのスライドを使って作業する) そして彼は雲の下に舞い上がりました。 一瞬彼は姿を消しました - そしてノイジーは上から再び王子に向かって飛んでいきます。 機敏な騎士は飛び去った そして致命的な一振りで魔術師は雪の中に落ちた - そしてそこに座った... A. S. プーシキン (ルスランとリュドミラ) 直線的等加速運動の興味深い例は、物体の自由落下と体の動きです。体を垂直に投げる。 このような体の動きは、有名なイタリアの科学者ガリレオ・ガリレイによって研究されました。 彼は、これらの動きが均一に加速されることを確立しました。 測定によると、このような動きの間、加速度は垂直下向きに向かい、絶対値では約 9.8 メートルを 1 秒あたり 2 乗で割ったものに等しいことが示されています。 特に驚くべきこと、そして長い間謎であったことは、この加速度がすべての物体で同じであるということです。 物体の自由落下を伴う問題を解決する場合、座標軸を垂直方向に上または下に向けて、参照物体として地球を選択するのが自然です。 軸上の点の座標は、地球の表面からの高さ (または地球の表面からの深さ) です。 自由落下する物体と垂直に投げ飛ばされる物体の速度、変位、座標の公式は、直線等加速度運動の公式と何ら変わりません。 これらの式において、 zhe は物体の自由落下の加速度ベクトルの座標軸への投影です。 これは正であり、座標軸が下を向いている場合は +9.8 メートルの 1 秒あたりの 2 乗、座標軸が上を向いている場合は -9.8 メートルの 1 秒あたりの 2 乗に等しくなります。 重力の影響下での物体の最も一般的な動き、つまり直線および曲線の軌道に沿った物体の自由落下を考えてみましょう。 直線軌道に沿った物体の自由落下 次の問題を解いてみましょう。 問題 1. 物体が地表から h の高さから初速度なしで自由落下します。 移動時間と移動の最後の瞬間の体の速度を決定します。 すでに知られているように、物体の自由落下は等加速度運動であるため、この問題を解決するには、物体の座標と速度に対して等加速度運動の公式を使用します。 運動の初期条件を書き留めてみましょう。 そしてそれらを運動方程式に代入してみましょう。 結果として得られる運動方程式から、物体の飛行時間を求めるのは簡単です。これは、高さの 2 倍を重力加速度で割った平方根に等しくなります。 結果として得られた時間間隔の値を速度方程式に代入すると、移動の最後の瞬間の速度を計算する式を簡単に得ることができます。 ご覧のとおり、速度は 2 の平方根を引いた値に等しくなります。 マイナス記号は、この場合、体の動きが座標軸に対して発生することを示します。 問題点２．ボールは垂直上向きに初速ｖｅゼロで上向きに投げられた。 決定: 全体の動きの時間を決定します。 動きの最後の瞬間の速度、そして体は最大どのくらいの高さまで上昇しますか？ 前の問題と同様に、物体の等加速度運動の公式を使用します。 運動の初期条件を書き留めます。 そしてそれらを運動方程式に代入します。 次に、運動方程式は次の形式で記述されます。 yrek は ve zero te マイナス je te square hit; ve は ve ゼロから je te を引いたものに等しい。 ボールの移動の最後の瞬間にその座標がゼロに等しいことを考慮して、ボールの移動時間を調べてみましょう。ゼロは ve zero te から je te の 2 乗を引いたものに等しいです。 結果として得られる te の二次方程式を解くと、その根が見つかります。 ゼロに等しい方程式の根は、最初の瞬間に対応します。 したがって、ボールの飛行時間全体は次の式で決まります。 te は 2 ve 0 を zhe で割ったものに等しいです。 動きの最後の瞬間における体の速度は、等加速度運動の速度方程式から求められます。ボールの飛行時間を代入します。 どのくらいの速度でボールを垂直上に投げると、同じ速度でボールが戻ってくることがわかります。 ボールの最大高さを決定するには、ボールがこの高さまで上昇する時間を決定する必要があります。 速度方程式から、ボールは最大高さに達するまで均一にゆっくりと上向きに移動し、その後一瞬停止し、その後均一に加速して下向きに移動し始めることがわかります。 軌道の頂点ではボールの速度がゼロであることを考慮して、立ち上がり時間を決定します。 ご覧のとおり、これは動き全体の半分の時間に相当します。 ここで、結果として得られた時間間隔の値を運動方程式に代入すると、ボールの最大飛行高さが決まります。 重力だけの影響で動く物体の重さはゼロです。 これは、図 31 に示す実験を使用して検証できます。金属ボールが手作りの動力計から吊り下げられています。 静止時のダイナモメーターの測定値によると、ボールの重量 (図 31、a) は 0.5 N です。ダイナモメーターを保持している糸が切れると、ボールは自由に落下します (この場合の空気抵抗は無視できます)。 。 同時にポインタがゼロマークに移動し、ボールの重量がゼロであることを示します（図1）。 31、b）。 自由落下するダイナモメーターの重量もゼロです。 この場合、ボールとダイナモメーターは互いに影響を与えることなく、同じ加速度で運動します。 つまり、ダイナモメーターもボールも無重力状態になります。 検討した実験では、ダイナモメーターとボールが静止状態から自由落下しました。 ここで、初速度がゼロでなくても、ボディが無重力状態になることを確認してみましょう。 これを行うには、ビニール袋を用意し、水を約 1/3 入れます。 次に、バッグの上部をひねってロープにし、結び目で結び、バッグから空気を抜きます (図 31、c)。 水の入った袋の下部を持ってひっくり返すと、水の重さの影響で袋のロープ状にねじれている部分がほどけて水で満たされます（図31、d）。 バッグをひっくり返すときに、止血帯がほどけないように押さえて（図 31、e）、バッグを上に投げると、上昇中も下降中も止血帯はほどけません（図 31、e）。 31、f）。 これは、飛行中はバッグが無重力になるため、水がバッグに重みを加えないことを示しています。 このパッケージをお互いに投げると、放物線の軌道に沿って飛行します。 ただし、この場合でも、パッケージは飛行中に、投げられたときに与えられた形状を維持します。 5. 相互検証を伴うテストの形で材料を固定します。 1. 自由落下中に体から何が解放されますか? a) 質量から b) 重力から c) 空気抵抗から d) 上記すべてから 2. 空気が汲み出された管の中には、ペレット、コルク、鳥の羽が同じ高さにあります。 同じ高さから自由落下した場合、これらの天体のうち、最後にチューブの底に到達するのはどれでしょうか? a) ペレット b) コルク c) 鳥の羽 d) 3 つの物体すべてが同時に管の底に到達します。 3. 空気抵抗がない場合、自由落下する物体の落下 5 秒間の速度は、 a) 10 m/s b) 15 m/s c) 30 m/s d) 45 m/s 4. 石が高く切り立った崖から自由に落ち始めます。 落下開始後 3 秒後の速度はどれくらいですか? 空気抵抗は無視できます。 a) 30 m/s b) 10 m/s c) 3 m/s d) 2 m/s 5. 屋根の端から落ちたつららが 3 秒以内に地球に飛んできました。 つららの距離はおよそ a) 12 m b) 24 m c) 30 m d) 45 m 答えを確認してください。 質問番号 1 2 3 4 5 d a a d の答え 6. 宿題 §14、テスト 15 「自由落下」
主題：フリーフォール。 無重力
- レッスンタイプ:組み合わせた。
- レッスンの目的:加速度ベクトルの大きさがすべての物体で一定の値である、等速運動の特殊なケースとして物体の自由落下について生徒に理解してもらいます。 自由落下する物体の座標と速度をいつでも計算できる能力を開発します。 無重力の概念を与える。
- レッスン用の備品：ボール、紙片、紙ボール、金属コイン、紙コイン、各種質量のボール、ニュートン管、PC、ID。
- 1. 主要な内容を認識するための準備。
- 2. 新しい教材を勉強する。
- 3. 素材を固定します。
- 4. レッスンの概要。
- 5. 宿題。
- 1. 独立した仕事:
- オプション1。 1) 10 Nの力が2 m/s2の加速度を与える物体の質量はいくらですか?
- 2) 25 N と 10 N の合力の係数はいくらですか?
- オプション 2.1）20Nの力が2kgの物体に与える加速度はどれくらいですか？
- 2) 物体に作用する力の 1 つは 15 N です。これらの力の合力の係数が 5 N に等しい場合、2 番目の力の値はいくらですか?
- 1) ニュートンの第 3 法則を数学的に読み書きします。
- 2) 等加速度運動と等速運動はどう違うのですか?
- 3) 等加速度運動時の速度を求める式を書きなさい。
- 4) 等加速度運動時の変位を求める式を書きなさい。
- 5) 等加速度運動にはどのようなパターンが固有のものですか?
- 6) ニュートンの第三法則の特徴を挙げてください
- 地球の表面近くのすべての物体に作用する重力は一定であるため、自由落下する物体は一定の加速度、つまり等加速度で運動する必要があります。
1.歴史的情報。
- アリストテレスの理論:体が重ければ重いほど落ちる速度は速くなります。
- 矛盾: 軽い物体が重い物体よりもゆっくりと落ちる場合、軽い物体と重い物体はよりゆっくりと(?)落ちるのでしょうか、それともどちらかが重いのでより速く落ちるのでしょうか?
- 1) 落ちてくる紙
- そして紙のボール。 2)
- 2) さまざまなドロップ
- ボールの質量によって。
- 3) 紙の落下と
- 金属コイン 3)
- 別々に、そして一緒に。
- ピサの斜塔から落下したさまざまな質量のボールを使った実験。
- ボールはほぼ同時に着地した。
- したがって、空気抵抗を無視できれば、すべての落下物は同じ加速度で均一に運動することになる。
- ストロボ写真を研究すると、私たちは同じ結論に達します。
- - 落下するボールを一定の間隔で撮影すると（教科書の 53 ページ）、写真はボールの運動が一様に加速され、重力加速度 g = 9.8 m/s 2 であることを証明します。
- 「重さ」を意味するラテン語の gravitas (「重力」) の文字 g で表されます。
- ニュートン管を使った実験
地球上の特定の点における重力加速度は、落下物の質量、密度、形状に依存しないことを確認します。
5. 異なる質量の物体の異なる速度での落下の説明 .
- F 1 =F t + F c F 2 =F t + F c
- F c F c
- F1Ft
- F t F t =mg=m 。 9.8m/s2
等加速度運動を特徴付ける公式
等加速度運動
フリーフォール
V x =V ox +a x t
体を上に投げ出す動き
S x =V ox t+(a x t 2)/2
S y =V oy t+(gt 2)/2
V y =V o y -gt
X = X 0 +V x0 t+(a x t 2)/2
S=V oy t-(gt 2)/2
У=У 0 +V 0y t+(g y t 2)/2
У= V 0y t-(g y t 2)/2
3. 落下体の速度と座標の時間依存性。
3. 垂直上方に投げられる体の速度と座標の時間依存性。
- 物体の初期位置を座標の原点とし、OU 軸を下に向けると、グラフ V y (t) と Y (t) は次のようになります。
無重力とは、体の重さがゼロの状態のことです。
- この状態は、重力のみが物体に作用する場合に発生します。物体は自由落下の加速度に応じて並進運動します。
- つまり、ばねに吊り下げられた物体はばねの変形を引き起こさず、支持体の上に動かずに横たわっている物体はばねにいかなる力も加えません。
- x P= m (g - a) g=a P=0
- 1.例 13 (2) 鉛筆が高さ 80 cm のテーブルから床に落ちます。 落下の時間を決定します。
- 2. 同じ高さから異なる物体が自由落下する時間は同じですか?
- 3. 石は一方の崖から 2 秒で落ち、もう一方の崖からは 6 秒で落ちました。 2 番目の岩は最初の岩より何倍高いですか?
- 宿題：
- § 13、14、例 13 (1.3); 192、204、207号。
- 段落の後の質問に答え、ノートに書かれた要約を理解します。
スライド 2
繰り返し
2 大気の存在下では、落下体の動きは均一になる傾向があります。
スライド 3
3 V0 = 0 の場合の自由落下を特徴付ける法則。 V0 = 0の場合はV = gt。
スライド 4
繰り返し
4 1. 空気が抜かれたチューブの中に、同じ高さにペレット、コルク、鳥の羽が入っています。 どの天体が他の天体よりも遅くチューブの底に到達するでしょうか? A) ドロビンカです。 B) コルク。 B) 鳥の羽。 D) 3 つの物体すべてが同時にチューブの底に到達します。 2. 3 秒後の自由落下体の速度はどれくらいですか? V0=0m/s、g=10m/s²。 A) 15 m/s B) 30 m/s C) 45 m/s D) 90 m/s 3. 自由落下物体は 4 秒間にどのくらいの距離を移動しますか? V0=0m/s、g=10m/s²。 A) 20m B) 40m C) 80m D) 160m 4. 自由落下する物体は 6 秒間にどのくらいの距離を移動しますか? V0 = 0 m/s、g = 10 m/s²。 A) 55m B) 60m C) 180m D) 360m
スライド 5
5 2011 年 11 月 17 日 身体を垂直上方に投げ出す動き。 レッスンの目的: 1. 垂直上方に投げ出される体の動きが均一に加速されることを確認します。 2. 動きの基本的な公式を取得します。 3. そのような動きの例を挙げてください。
スライド 6
数式
6 身体を垂直上方に投げ出す動き。 v = vо - gt y = ho+vot - gt2/2 OY 軸は鉛直上向き
スライド 7
動きのグラフィック表現
7 速度対時間のグラフ。 加速度、経路、座標対時間のグラフ。
スライド 8
さまざまな速度で垂直上方に投げ飛ばされる物体の動き
8 座標対時間 V02>V01
スライド 9
9 アイスランド島には独自の間欠泉の谷、ハウカルドゥルがあります。間欠泉が勢いを増すと、高さ 40 ～ 60 メートルの強力な噴流が 3 回続けて空に噴き出します。 。 この「花火」は10分間続き、その後水と蒸気が通気孔に引き戻されるようです。 最近、大間欠泉の噴出はますます少なくなってきています。 しかし、その隣にあるシュトック間欠泉は今でもエネルギーに満ちており、高さ 30 ～ 40 メートルの噴流で観光客を楽しませています。 問題: 大間欠泉とシュトック間欠泉のクレーターから水が噴出する速度はどれくらいですか? 「飛行」はどれくらい続きますか？ (ビッグ間欠泉の口からの水は 35 m/s の速度で噴出し、水の「飛行」時間は 7 秒です。シュトック間欠泉の場合、これらの値はそれぞれ 28 m/s と 28 m/s になります。 5.6秒）
スライド 10
「潮吹きキュウリ」
10 最も好戦的な植物は「マッドキュウリ」です。 彼は完全に成熟すると「狂気」になります。 キュウリは音を立てて茎から折れ、直前に果実の茎があった穴から6～8メートルのところで飛び出す。 果物が熟すにつれて、内部にガスが蓄積することがわかりました。 熟す頃には、その空洞内の圧力は 3 気圧に達します。 問題: 種子を含むジュースの流れが上に示された高さに到達するには、どのくらいの速度で噴出する必要がありますか? 種のエネルギーはどのように変化するのでしょうか？ (ジェットの速度は 12.6 m/s ですが、ジェットの運動エネルギーは位置エネルギーに変換されます。)
質問。
1. 上昇中に投げ出された物体には重力が作用しますか?
重力は、投げ出されているか静止しているかに関係なく、すべての物体に作用します。
2. 摩擦がない場合、投げ上げられた物体はどのような加速度で動きますか? この場合、体の速度はどう変化するでしょうか？
3. 空気抵抗を無視できる場合、物体が上に投げ出されるときの最大揚力は何によって決まりますか?
リフト高さは初速度に依存します。 (計算については、前の質問を参照してください)。
4. この物体の瞬間速度と、この物体が上向きに自由に動いている間の重力加速度のベクトルの投影の兆候について何が言えるでしょうか?
物体が上向きに自由に動くとき、速度ベクトルと加速度ベクトルの投影の符号は反対になります。
5. 図 30 に示されている実験はどのように行われ、そこからどのような結論が得られますか?
実験の説明については、58 ～ 59 ページを参照してください。 結論: 重力のみが物体に作用する場合、その重量はゼロです。 それは無重力状態です。
演習。
1. テニスボールを初速 9.8 m/s で垂直上向きに投げた。 上昇するボールの速度はどれくらいの時間でゼロになりますか? 投げた瞬間からボールはどれくらい動きますか？
