Исследовательская работа "Инерция – за и против" (7 класс)

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 Исследовательская работа Инерция – за и против                                                      Выполнила: Мизёва Елизавета ученица 7 класса «А»  МАОУ СОШ №1                                                      Руководитель: Рожнева Людмила Валентиновна учитель физики МАОУ СОШ №1  г. Березники 2015 г. Содержание  1. Введение                                                                                    3 2. Постановка проблемы                                                              3 3. Цель и задачи                                                                            4 4. Сроки реализации проекта                                                       4 5. Основная часть                                                                          5 6. История развития представления об инерции                        6 7. Инерция в жизни человека                                                       7 8.  Опытная часть «Необычное в обычном»                               8 8.1. Полезная инерция                                                                 9 8.2. Вредная инерция                                                                 10 8.3. Инерция в правилах дорожного движения                       11 9. Заключение                                                                                12 10. Ожидаемые результаты                                                           13 11. Дальнейшее развитие проекта                                                13 12.Библиографический список                                                     14 13.Приложение                                                                               15 Введение. Темой моей исследовательской работы является «Инерция в нашей  жизни». Это явление окружает нас повсюду: падаем, поскальзываемся,  стряхиваем пыль и капли воды…  Поэтому, данная учебно­ исследовательская работа демонстрирует значимость законов физики в  жизни человека и применение физических исследований в разных отраслях. Без   знания   об   инерции,   мы   не   сможем   объяснить   требования сотрудников ГИББД пристегнуть ремни, почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом и пр. Человеку   необходимы   эти   знания,   чтобы   использовать   её   полезные свойства и бороться с вредными проявлениями. И, я думаю, что вы со мной согласны. Целью учебно­исследовательской работы является наблюдение и изучение инерции. Поставленная цель обусловила следующие задачи:  Расширить знания об инерции, работая с научной литературой.  Изучить   роль   инерции   в   повседневной     жизни   человека,   науке   и технике.  Подтвердить теоретические факты опытными результатами.  Проанализировать и обобщить полученные знания.   Актуальность  данной   работы   заключается   в   широком   проявлении   и применении данного явления в повседневной жизни, промышленности и в природе. Понятие инерция является основным и одним из самых важных понятий в курсе физики 7 класса, значит, полученные мною знания можно применять, во­первых: на уроках физики, а также биологии, а главное в жизни. Объектом исследования является окружающая среда и человек, как место проявления инерции.   Гипотеза  исследования:   выяснение   того   факта,   что   инерция   приносит пользу или вред?   Основные   методы   работы – поисковый,   метод   обобщенного   анализа (сравнение имеющихся знаний с полученными данными), экспериментально – практический метод.  Практическая значимость работы состоит в том, что она может быть  использована школьниками для повышения образовательного уровня при  изучении тем.  Новизна исследования заключается в том, что в одной работе соединены и проанализированы   разносторонние   положительные   и   отрицательные проявления инерции. Участники проекта: ученица 7 класса «А» Мизёва Елизавета. Срок реализации проекта: октябрь 2014г. – январь 2015г. Исследование проводилось в четыре этапа: Во   время I ­   организационного   этапа   планировалась   работа, разрабатывалась система. На II ­   информационном   этапе   изучалась   литература   по   проблеме, исследовался материал Интернета. На III этапе   реализации   проекта   была   проведена   практическая   часть исследования. Впоследствии был собран и систематизирован полученный теоретический и практический материалы. На IV – оценочно ­ аналитическом этапе был сделан анализ результатов работы, подведены итоги. Содержание проекта Основная часть Доводилось ли вам играть в футбол? Вероятно, да. Но даже если и нет,  то вы все равно без труда сообразите, что мяч, лежащий посреди поля, не  подпрыгнет и не покатится, если его перед этим не пнуть ногой. Также каждый знает на собственном опыте, что когда быстро бежишь, то  моментально остановиться нельзя. Приходится тормозить ногами об пол,  хвататься за что­то руками, в общем, помогать себе сторонними  предметами. Что же такое не дает начать движение и прервать его в одно  мгновение без посторонней помощи? В физике это явление называется  инерцией и изучается в седьмом классе. В чем же заключается явление  инерции? чтобы начать исследования надо ответить на вопросы: условия проявлени что такое инерция положительн проявление ое отрицительн проявление ое я опыты инерци по и      Мы живем в материальном мире, где действуют некие фундаментальные законы   природы.   Результаты   работы   этих   законов   человек   наблюдает   и изучает   в   течение   всей   жизни,   передавая   свой   неоценимый   опыт   из поколения в поколение. Одним из таких всеобщих законов является закон инерции. «Инерция (от латинского слова "inertia" – бездействие, косность) – свойство тел сохранять свое первоначальное состояние.»1 «Древнегреческий философ Аристотель еще в IV веке до нашей эры  считал, что нет действия, значит, нет движения…»2      «Первоначально   Галилео   Галилей   (1564­1642),   а   затем,   чуть   позже, Исаак   Ньютон   (1643­1727)   установили,   что   любое   материальное   тело стремится сохранить свое первоначальное состояние, а именно, состояние покоя или равномерного прямолинейного движения относительно Земли, пока   на   него   не   подействует   какая­нибудь   дополнительная   сила.   Этой силой может быть обычное механическое воздействие другого тела, или воздействие   посредством   силового   поля,   например,   силой   тяжести   или электромагнитными силами.»3      Данный,   так   называемый   первый   закон   Ньютона   проверить   весьма затруднительно,   так   как   в   реальной   жизни   практически   невозможно устранить   воздействие   на   тело   со   стороны   всех   окружающих   его   тел. Однако, чем ближе условия опыта к идеальным, тем точнее выполняется закон инерции.      Данные условности породили противников всего  закона  в целом. Так Я.Шестой   (собирательное   имя   нескольких   авторов)   в   своем   учении "Перевод"   пишет,   что   инерция   –   это   миф   и   что   движение   по   инерции вообще не существует, так как "во Вселенной нет тел, которые двигались бы равномерно, либо прямолинейно, либо находились бы в покое". Это   утверждение   не   является   убедительным,   поскольку   любой человек   мог   сам   наблюдать,   например,   движение   по   инерции   ртути   в термометре при его встряхивании, или сбрасывание пищи с ложки путем небольшого постукивания по краю кастрюли, или возможность падения в движущемся общественном транспорте при резком торможении, когда наше тело   продолжало   двигаться,   так   сказать,   по   инерции   и   т.д.   Здесь   под скоростью   некоего   краткосрочного   равномерного   движения   по   инерции можно   понимать   мгновенную   скорость,   т.е.   в   относительно   малом промежутке времени можно считать, что тело двигалось равномерно. 1  Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике: Учеб. Пособие для учащихся 7 кл. сред. шк.­ М.: Просвещение 2 Балашов М.М. О природе: Кн. для учащихся 7 кл. ­ М.:Просвещение,1991г.  3Миттон Ж..  Галилей/ Перевод с англ. В.Леви. ­ М.: ЗАО “Ассоциация КОН”, 1998 г. Итак,   под   инерцией   будем   понимать   свойство   тел   сохранять   свое состояние (свою скорость) при отсутствии возникновения на них какого­ либо нового действия других тел. В этом случае первоначальное состояние, движение   или   относительный   покой,   можно   называть   состоянием   или движением по инерции. 2. У инерции есть свои «хитрости». Без преувеличения можно сказать, что закон инерции в нашей жизни (как физической, так и духовной) имеет огромное значение, поэтому было бы   полезно   научиться   осознанно   и   с   максимальной   выгодой   его использовать. Исследование инерции на опыте: Опыт №1. Зависимость инерции от массы тела. Что   произойдет   с   бруском,   стоящим   на   тележке,   если   резко дернуть вперёд, резко остановить (повторение опыта с изменением массы брусков, стоящих на тележке)? Этапы проведения опыта: a) Брусок сдвинется назад при резком движении тележки вперёд, т. к. по инерции будет оставаться некоторое время в покое. b) При резкой остановке тележки брусок сдвинется вперёд, продолжая движение по инерции. Вывод: чем больше масса бруска, тем меньше его скорость (Рисунок № ). Опыт №2. Как достать тяжёлый шарик из песка. Этапы проведения опыта: а)   положить   на   дно   высокого   сосуда   тяжёлый   металлический шарик и засыпать песком (крупой); б) поднять сосуд с песком и резко опустить; в)   повторить   несколько   раз,   пока   шарик   не   окажется   на поверхности. Вывод: тяжёлый шар, менее инерционный и при резкой остановке сосуда с песком   он   медленнее   изменяет   свою   скорость   и   поэтому   вскоре   после нескольких резких движениях оказывается на поверхности (Рисунок № ). Опыт №3. Достать лист бумаги из­под тяжёлого груза. Этапы проведения опыта: а) Поставить на полоску бумаги тяжёлый груз. б) Резко выдернуть лист из­под тяжёлого груза.   Вывод:  при   резком   движении   полоски   бумаги   груз   по   инерции   будет оставаться в покое (Рисунок № ). Опыт №4. Достать нижнюю шашку из столбика 10­12 штук. Этапы проведения опыта: a)  Поставить на доску 10­12 шашек столбиком, одну на другую. b) Быстрым ударом линейки выбить нижнюю шашку.   Вывод: при резком ударе по нижней шашке, она приобретает скорость, а те, что стояли на ней, по инерции останутся в покое (Рисунок № ). 3. Инерция в жизни человека Инерция   –   наш   друг,   она   используется   человеком   при   ходьбе   и прыжках в длину, помогает спортсмену толкнуть штангу. Одновременно с этим, инерция – наш враг, именно из­за нее гибнут многие тысячи людей в автомобильных и авиационных катастрофах. 3.1. Полезная инерция  А)   Инерция   в   спорте   позволяет   устанавливать   мировые рекорды:  Бросание   предметов   (виды   спорта   связанные   с   метанием диска,   молота,   копья,   футбол,   хоккей   и   пр.).  Спортсмен отталкивает предмет, который летит дальше по инерции.  Прыжки   в   длину   и   высоту   (виды   спорта   связанные   с прыжками).  Разбег   перед   прыжком   нужен   для   увеличения скорости и дальности полёта.  Стрельба из оружия (лук, катапульта, пушка). Чтобы орудие меньше   откатывалось   при   вылете   снаряда,   его   делают массивным,  утяжеляют (Рисунок № ).   Благодаря   инерции   велосипедисты   не   все   время   крутят педали. Набрав cкоpocть, они прекращают работать ногами, а велосипед продолжает ехать по инерции.  Явление инерции используется при катании на скейтбордах,  оттолкнувшись можно ехать длительное время; Б) Инерция в космосе:  Полёт космического корабля после выхода в космическое пространство, космонавтов в открытом космосе (Рисунок №  ).  Запуск самолёта с палубы корабля (Рисунок № )  Катапультирование лётчика при аварии (Рисунок № ) В) Инерция в природе:  Распространение   семян   в   природе   –   при   разрыве   оболочки семена разлетаются по инерции.  В тропических зонах океанов наблюдают полёты летучих рыб, которые спасаясь от морских хищников, выскакивают из воды и совершают полёт на расстояние до 200­300 м. Рыба несётся по поверхности и сильный удар хвоста поднимает её в воздух, где она движется по инерции.   Гейзеры – вода под давлением воды вырывается из­под земли, а продолжается движение по инерции.  Выйдя из воды, собака встряхивается, освобождаясь от капель воды.   Во время ледохода на поворотах реки образуются заторы льда, потому   что   глыбы   льда   по   инерции   движутся   прямо   и   не успевают повернуть вместе с течением реки.  Движение планет – только по инерции; Г) Инерция в быту:  Выбивание   пыли   из   ковра   ­  пыль   вследствие   инерции остается на месте, а ковер выходит из пыли вследствии удара;  Встряхивание   медицинского   термометра   –   термометр уже   остановился,   а   ртуть   по   инерции   продолжает движение;  Стряхивание дождевых капель с зонта по инерции, когда зонт уже остановился (Рисунок № )  Стучим ложкой о край кастрюли (сковороды), удаляя с ложки продукты;  Насаживая инструменты на рукоятки, ударяют ручкой по столу,   а   молоток   по   инерции   продолжая   двигаться, насаживаясь прочно и надежно на ручку. Вставить нож в рубанок ­  аналогично (Рисунок № ).  Инерционные игрушки – колёса раскручивает небольшой двигатель, а затем движутся по инерции.  Проверка   яиц   варёных   и   сырых   –   при   раскручивании яйца.  Вареное   яйцо будет   вращаться   легко   и   быстро остановится,   как   только     коснетесь   его.   Свежее   яйцо трудно   заставить   вращать,   но   как   только   оно   начнет вращаться, его будет трудно остановить.  Два способа колки дров. В первом случае полено ударяют быстро   движущимся   топором.       Во   втором   –   слабым ударом забивают топор в полено, а потом, взмахнув, бьют обухом   по   колоде.   В   обоих   случаях   топор   движется внутрь полена по инерции. 3.2. Вредная инерция.  Падение споткнувшегося человека вперёд, ведь ноги уже  остановились, а тело продолжает движение по инерции, и  поскользнувшегося человека назад, потому что ноги  движутся по инерции, а тело остановилось (Рисунок № ).  Большие и тяжелые вещи, которые нам трудно сдвинуть с места, например, шкаф, пианино или собранный на отдых чемодан, потому что они по инерции «хотят» оставаться в покое.  При резкой остановке лошади (велосипеда), двигаясь по инерции, всадник упадет вперед через голову коня (руль велосипеда). (Рисунок № )  Необходимо   закреплять   грузы   в   кузове   грузовика,   на палубе корабля, чтобы придя в движение груз не изменил скорость грузового средства (Рисунок № ).  Разрушение зданий и мостов при землетрясении. Вследствие   инерции   и   жёсткости   конструкции сооружений они разрушаются. (Рисунок № ) 3.3. Инерция в правилах дорожного движения встречается очень часто.  Не перебегай дорогу перед близко идущим транспортом. Из­за инерции автомобиль нельзя остановить мгновенно; после выключения двигателя он определенное время свою скорость   сохраняет,   поэтому   можно   попасть   под   его колеса (п.4.5, 4.7 ПДД)  Пешеходам  нужно  помнить,  что  автомобиль  на полном ходу при всем желании водителя не может затормозить моментально, а особенно во время гололеда.  При   торможении   автомобиля   водителю   необходимо обязательно   включить   задний   красный   свет.   Этот   свет заранее   предупреждает   водителей   идущего   сзади транспорта о торможении машины, чтобы те успели тоже затормозить,   так   как   из­за   инерции   для   снижения скорости нужно время (п. 19.7 ПДД 2015 г.)  Назначение ремней безопасности для пассажиров  автомобилей и авиапассажиров. Автомобиль и человек,  находящийся в нем, движутся с одинаковой скоростью.  Однако, когда автомобиль быстро замедляет свой ход  (внезапно сбрасывает скорость), пассажир, не  привязанный ремнем безопасности к сиденью,  продолжает двигаться вперед по инерции с прежней  скоростью, и может расшибить себе лоб или разбив  лобовое стекло вылететь из машины на проезжую часть  дороги (п. 5.1 ПДД 2015 г.)   Во время поездки в общественном транспорте пассажир должен   держаться   за   поручни   во   избежание   падения. Отклонение   пассажиров   в   транспорте   во   время остановки, начала движения и поворотах может привести к   травмам   (Правила   пользования   при   проезде   в городском транспорте п. 1.4).  На   повороте   водитель   должен   замедлить   ход   машины, чтобы «не вылететь» в кювет по инерции   (п. 10.1 ПДД 2015 г.)   Автомобиль   с   неисправными   тормозами   запрещается буксировать с помощью гибкого троса (п. 20.1, 20.2 ПДД 2015 г.) 4. Заключение. Работая с научной литературой, проводя опыты, анализируя результаты,  я пришла к следующим выводам: 1. Инерция – явление сохранения скорости тела после прекращения  действия на него других тел (опыты №1, 2,3,4). 2. Инерция – это часто встречающееся явление в жизни человека,  технике и природе. 3. На опыте я убедилась в том, что инерция зависит: а) скорость инерционного движения от силы взаимодействия  ( опыт №1) б) скорость движения по инерции зависит от массы тела (опыт  № 3)       4. Инерция – неотъемлемая часть нашей жизни. Несмотря на её  отрицательные проявления в нашей жизни, нужно отметить огромную  положительную роль для всего живого на Земле. Именно она помогает  устанавливать спортивные и космические рекорды. Это она, инерция,  является причиной большинства аварий и несчастных случаев. Человек  ставит её себе на службу, но вместе с этим должен научиться избегать  негативных проявлений инерции. Ожидаемые результаты: 1. Более подробно познакомиться с явлением инерции; 2. Приобрести опыт исследовательской работы, работы с  первоисточниками; 3. Использование этого материала в урочной и внеурочной  деятельности. Дальнейшее развитие проекта: 1. Продолжить работа над проведением экспериментов; 2. Выступление на конференциях разного уровня. Библиографический список 1. Балашов М.М. О природе: Кн. для учащихся 7 кл. ­  М.:Просвещение,1991 ­64с. 2. Ванклив  Дж. Занимательные опыты по физике / Дженис Ванклив;  пер. с англ. Н.Липуновой.­ М.:АСТ: Астрель, 2008.­254с. 3. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике: Учеб. Пособие для  учащихся 6­7 кл. сред. шк.­ М.: Просвещение, 1986.­ 207 с.: ил. 4. Миттон Ж..  Галилей/ Перевод с англ. В.Леви. ­ М.: ЗАО “Ассоциация КОН”, 1998 ­32с. 5. Перышкин А.В. Физика ­ 7 кл.­ М., “Дрофа”, 2007г. 6. Физика: Занимательные материалы к урокам. 7 кл./Авт.­сост.  А.И.Семке.­М.:Изд­во НЦ ЭНАС, 2004.­120 с.­(Портфель учителя). 7. http://pddmaster.ru/documents/pdd/19­polzovanie­vneshnimi­svetovymi­ priborami­i­zvukovymi­signalami­tekst­pdd 8. http://www.referent.ru/129/2060 9. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD %D0%B5%D1%80%D1%86%D0%B8%D1%8F 10.http://class­fizika.narod.ru/7_class.htm 11.http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%E5%F0%F6%E8%FF 12.http://www.nado5.ru/e­book/yavlenie­inercii­reshenie­zadach 13.http://demkin­nik.narod.ru/action/sud.htm 14.http  15.http  16.http  17.http   .  htm  class  .  ru   /7_   .  narod  ://   class      ­  fizika    %   E  5%   F  0%   ED   /%   /  wiki  ://   ru   .  wikipedia  F  6%     .  org   C   8%   .  nado    ­  reshenie    ­  inercii    /  yavlenie  ://   www   5.   ru   /  e  ­  book      .  htm  /  sud     .  ru   /  action  .  narod  ­  nik   ://   demkin    E  8%   FF  ­  zadach       Приложение Рисунок № При резкой остановке наездник всегда падает вперёд Рисунок № Поскользнувшись, человек всегда падает назад Рисунок № Запнувшись, человек падает вперёд Рисунок № При резком торможении велосипедист падает через переднее колесо Рисунок № При встряхивании зонта с него падают дождевые капли  Рисунок № Пассажир, не привязанный ремнем безопасности, продолжает двигаться вперед по инерции с прежней скоростью, и может разбить себе лоб о лобовое стекло Рисунок № Пассажир, не привязанный ремнем безопасности, продолжает двигаться вперед по инерции с прежней скоростью, и может, разбив лобовое стекло, вылететь из машины на проезжую часть дороги. Рисунок № Полёт космического корабля после выхода в космическое пространство, космонавтов в открытом космосе возможны благодаря инерции Рисунок № Насаживание молотка на рукоятку возможно благодаря инерции Рисунок № Вставить нож в рубанок и отрегулировать его можно с помощью инерции Рисунок № Метательное оружие древности ­ катапульта Рисунок № Стрела из лука летит по инерции Рисунок № Грузы на транспорте необходимо закрепить, чтобы во время движения они не изменили скорость транспортного средства Рисунок № Запуск самолёта с палубы корабля Рисунок № Катапультирование пилота при аварии Рисунок № Разрушение строений при землетрясении происходит по инерции