Ньютонның екінші заңы. Масса

Сабақтың тақырыбы: Ньютонның екінші заңы. Масса. Сабақтың мақсаты: Білімділік:   Ньютонның екінші заңы. Масса, оқушыларды таныстыру; Тәрбиелік:  алған білімдерін практикада пайдалана білуге тәрбиелеу, өзара  олдастық көмек  көрсете білуге және жауапкершілікті сезіне білуге  тәрбиелеу; Дамытушылық: зейіні мен зердесін дамыту, белсенділіктері мен қабілеттіліктерін                                    арттыру;  Сабақ  түрі:            жаңа сабақты меңгерту, бекіту Оқыту әдістері:    демонстрациялық, проблемалық, сұрақ­жауап, өздік жұмыс Көрнекіліктер:   құрал­жабдықтар: арбаша, массасы 20 г, 250 г жүктер, PASPORT  Xplorer GLX , PASPORT Қозғалыс сенсоры, 1.2 м PASCO трек ,Gocar, Қысқышты блок, Жүктер, Кір жиыны, Тоқылған жіп Сабақ барысы:                    І  Ұйымдастыру:             а) сәлемдесу, кезекшімен жұмыс; ә) балалардың оқу құралдарын тексеру, зейіні мен зердесін шоғырландыру  ІІ. Өтілген материалмен жұмыс:  Дененің өзінің алатын үдеуіне ықпал ететін қасиетін  инерттілік деп атайды.   Инерттіліктің сандық сипаттамасы ретінде масса деп аталатын физикалық шамасы қолданылады.   Дененің массасы – оның инерттілігінің, яғни күштің әрекетінен  белгілі бір үдеу алу қабілетінің сандық сипаттамасы болып  табылады.  Денелер жүйесінің массасы: m=m1 +m2+m3…mn аддитивті  болады. (латынша additivios – қосу жолымен алынған).  Тәжірбие.  Ньютонның екінші заңы Исаак Ньютон  (1642–1727) Механика: Ньютонның екінші заңы, үдеу, тең әсерлі күш Саны 1 1 1 1 1 1 1 1 м Құрылғылар мен материалдар PASPORT Xplorer GLX PASPORT Қозғалыс сенсоры 1.2 м PASCO трек GOcar Қысқышты блок Жүктер жиыны Кір Тоқылған жіп Бөлшек нөмірі PS­2002 PS­2103 ME­6951 ME­9448A SE­8759 SE­8723 SE­8050 Мақсаты Жұмыстың мақсаты – тұрақты тең әсерлі күші және айнымалы массасы бар дененің үдеуін  зерттеу. Кіріспе  Кей жағдайда денеге бір мезгілде бірнеше күш әсер етеді. Бұл жағдайда тең әсерлі күш  немесе күш векторларының қосындысы қарастырылады.  Ньютонның бірінші заңы бойынша, егер денеге әсер ететін тең әсерлі күш нөлге тең болса,  онда дененің векторлық жылдамдығы тұрақты болады. Ньютонның екінші заңы, егер тең  әсерлі күш нөлге тең болғанда, қандай жағдайлар болатынын түсіндіріңіз.  Ньютонның екінші заңы бойынша, денеге әсер ететін күштің бағыты тең әсерлі күштің   бағытымен бірдей, үдеу осы күшке тура пропорционал. Сонымен қатар Ньютонның екінші  заңы  үдеудің массаға кері пропорционал екенін айтады. Егер дененің массасы артса,  ал  тең әсерлі күш өзгеріссіз болса, онда үдеу кемиді. a  Fnet a  1 m Fnet m Қауіпсіздік техникасы  Құрылғыны қолдану нұсқауын қатаң сақтаңыз. Шолу Бір біріне қатысты қозғалатын арбашалар қозғалысын өлшеу үшін қозғалыс сенсорын қолданыңыз. Берілгендерді жазып және көрсету үшін Xplorer GLX пайдаланыңыз. Әр күштің модулі мен бағытын салыстырыңыз.  a     Болжау 1. 2. Масса өзгермейтін, бірақ оған күшпен әсер ететін модуль тұрақты болып қалса  Денеге күш қойғанда не болады? дененің қозғалысына не болады? Жұмыстың орындалу тәртібі GLX орнату 1. GLX –тің жоғарғы жағындағы сенсор портының біреуімен қозғалыс сенсорын  жалғаңыз. Жоғары бөліктегі қозғалыс сенсорын   таяу» (арбаша) позициясына  диапазон ауыстырғышымен жылжытыңыз. GLX ( ) қосыңыз  Сызба экраны орын ауыстырудың(м)  уақытқы (с) тәуелді сызбасын ашады.  Құрылғыны орнату 1. 2. Арбашаның массасын өлшеп жазыңыз. Тректі жазықтыққа көлденең етіп қойыңыз және трек иілмеуі керек.  (Арбашаны  трекке қойыңыз. Егер арбаша шетіне қарай құлай берсе, тректің бір шетін көтеріп  ретке келтіріңіз.) Тректің бір шетіне қозғалыс сенсорын бекітіңіз. Сенсордан 15 см қашықтыққа  арбашаны қойыңыз. Сенсорды арбашаға бағыттаңыз. Тректің екінші шетіне қысқышты блокты қойыңыз. Блоктың алдына онымен соғылып  қалмайтындай етіп шектеуішті бекітіңіз.   3. 4. 5. 6. Еденнен арбашаның жоғарғы жағына дейінгі арақашықтықтай болатын 20 см жіпті  алыңыз. Жіпті арбашаның соңына байлаңыз және оны блоктың үстінен жүргізіңіз.  Жіптің екінші шетіне ілгіш жасаңыз.  Ілгіші бар 20 грамдық жүктің массасын өлшеп жазыңыз және жіптің екінші шетіндегі  ілгішке жүкті іліп қойыңыз.   7. Жіптің екінші шетіндегі жүк еденге таяу арақашықтықта болатындай етіп ретке  келтіріңіз.  Берілгендер жазбасы 1 бөлім: Қосымша жүксіз 1. Жүк блоктан кішкене төмен болатындай етіп арбашаны артқа тартыңыз (арбаша  сенсордан 15 см қашықтықта болуы керек). 2. 3. Берілгендер жазбасын бастау үшін Старт  қозғала алатындай етіп жіберіңіз.   басқышын басыңыз.  Арбашаны блокта Арбаша тректің шетіне жеткенше берілгендер жазбасын  тоқтату үшін  басыңыз.   басқышын 2 бөлім: Бірінші қосымша жүк 1. #2 өткізу үшін арбашаға 200г (0.2 кг) жүк қойыңыз. Арбаша мен жүктің ортақ массасын есептеңіз.  Берілгендерді жаза бастау үшін Старт   басыңыз. Арбашаны блокта қозғала алатындай етіп жіберіңіз 2. 3. 2. 2. сур. 3:  200 г жүк  қойыңыз Арбаша тректің шетіне жеткенше берілгендер жазбасын  тоқтату үшін  басыңыз.   басқышын 3 бөлім: Екінші қосымша жүк 1. #3 өткізу үшін арбашаға тағы  200 г (0.2 кг) жүк қойыңыз (енді жүктің жалпы  қосындысы ­ 400 г немесе 0.4 кг). Арбаша мен жүктің жалпы массасын жазыңыз. Алдыңғы бөлімдердегідей арбашаның қозғалысын жазыңыз.  4 бөлім: Үшінші қосымша жүк 1. #4 өткізу үшін үшін арбашаға жалпы массасы 600 г (0.6 кг) болатын жүк қойыңыз. мен жүктің жалпы массасын жазыңыз. Алдыңғы бөлімдердегідей арбашаның қозғалысын жазыңыз.  Сараптама Әр іске қосу үшін арбашаның жылдамдығын зерттеуге сызба экранын қолданыңыз. Әр іске  қосу үшін  үдеуді анықтауға көлденең сызбасын табыңыз. 1. Сызба экраны арнайы іске қосуды көрсету үшін тік ості мәзір белсендетуді   басыңыз. ‘Іске қосу #_’ оң жақ жоғарғы бұрышқа апару үшін ( басыңыз. Мәзір ашылу үшін  өз таңдауыңызды белсендіру үшін  басыңыз. ) белгісін  басыңыз, 2. Орын ауыстырудың (м) жылдамдыққа (м/с) тәуелді сызба экранын өзгерту үшін, тік ості мәзірді белсендіруге    басыңыз.  басыңыз. Сосын ‘Жылдамдықты ’ таңдаңыз. Өз таңдауыңызды белсендіру үшін   қайтадан мәзірді ашу үшін   басыңыз.  Сур. 4:‘Жылдамдықты’ таңдаңыз 3. Жылдамдық сызбасының көлбеулігін анықтау үшін F3 ( ) басыңыз. ‘Сызықтық    басу керек. 4. аппроксимация’  таңдау үшін жоғары төмен бағыттауышын немесе  ‘Сызықтық аппроксимация’ барлық жылдамдық сызбасының көлденеңдігін  көрсетеді. Өз сызбаңыздан сізді қызықтыратын аймақты таңдай аласыз. 5. Сызбада аралықты таңдау үшін белсенді курсорды сызбаның соңына апарыңыз. (Ескерту:Сонымен қатар берілгендердің басында басқа курсор (кішірек) бар.) ‘Құрал саймандар’  мәзірін ашып ‘Курсорды ауыстыру’ таңдаңыз. Өз таңдауыңызды белсендіру үшін   басыңыз.  Fig. 5: Select ‘Swap Cursor’ 6. Енді белсенді курсор аралықтың басында, ал кішірек курсор соңында. 7. Аймақтың басына белсенді курсорды апару үшін жоғары төмен бағыттауышын пайдаланыңыз.Сызықтық аппроксимация көлденеңдігі көлденең остің төменгі жағында пайда болады.  Сызбаның көлденеңдігін #1 іске қосудың үдеуі ретінде жазыңыз.  8. 9. Әр іске қосу үшін үдеуді табу әдісінің сараптамасын қайталаңыз.  Сур. 6: Белсенді курсор ауыстырыңыз. Есеп беру бөліміндегі сұрақтарға жауап беріп, өз шешімдеріңізді жазыңыз. Зертханалық жұмыс бойынша есеп беру– 7A жаттығу: Ньютонның екінші заңы Аты ________________________________ Күні ___________ Болжам 1. Егер денеге күш әсер етсе не болады? 2. Масса өзгеріп, бірақ оған күшпен әсер ететін модуль тұрақты болып қалса дененің  қозғалысын қалай өзгереді? Берілгендер Бір іске қосу үшін орын ауыстыру сызбасының жобасын салыңыз. Абсцисса және ордината  остері үшін өлшем бірліктер мен жазуларын жазыңыз.  Бір өткізу үшін орын ауыстыру сызбасының жобасын салыңыз. Абсцисса және  ордината остері үшін өлшем бірліктер мен жазуларын жазыңыз. Есептеулер Масса тұрақты, тең әсер ететін күш өзгеретін жағдайда үдеудің теориялық мәнін есептеңіз. Шығарылған мәндерді 3 кестеге жазыңыз Үдеудің теориялық мәні тең әсер ететін күштің жүйенің ортақ массасына қатынасына тең. mhangingg mcart  mhanging a    a = (mжүк*g)/(mарбаша+mжүк)   #2, #3 және #4 өткізулері үшін жүйенің ортақ массасы (арбаша мен жүктің массасы)  артады, ал әсер ететін күш (ілінген жүктің массасы x 9.8) тұрақты болып қалады. Үйкеліс бойынша тең әсер ететін күш ілінген жүктің салмағына тең (масса x 9.8 Н/кг). Үдеудің теориялық және тәжірибелік мәндерінің арасындағы  пайыздық айырмашылықты   табыңыз және оны берілгендер кестесіне жазыңыз.  Қатысты қателік = | (теориялық мән – тәжірибелік мән) / тәжірибелік мән | * 100% %diff  theoretical  exp erimental   theoretical 100 1 берілгендер кестесі Аты Масса (кг) Өткізу #1: Ілінген жүктің жалпы массасы  (mілінген жүк): Өткізу #1: арбашаның жалпы  массасы(mарбаша): Өткізу #2: арбашаның жалпы массасы плюс  0.200 кг: Өткізу #3: арбашаның жалпы массасы плюс  0.400 кг: Өткізу #4: арбашаның жалпы массасы плюс  0.600 кг Күш (ілінген жүктің массасы x 9.8 Н/кг): _________ 2 берілгендер кестесі: үдеудің тәжірибелік мәні Үдеу (м/с2) Өткізу #1 #2 #3 #4 3 берілгендер кестесі Өткізу Масса,  арбаша (кг) Жалпы  масса (кг) Үдеу, теор.  мәні (м/с2) Үдеу, эксп.  мәні. (м/с2) айырмашылық %  #1 #2 #3 #4 Сұрақтар 1. #2, #3 және #4 іске қосулары үшін жүйенің ортақ массасы (арбаша мен жүктің  массасы) артады, ал әсер ететін күш (ілінген жүктің массасы x 9.8 Н/кг) тұрақты  болып қалғанда нені байқадыңыз? 2. Масса өзгермейтін, бірақ оған күшпен әсер ететін модуль тұрақты болып қалса  дененің қозғалысына не болады?  Біз күшті бір дененің екінші денеге әрекетін сипаттайтын және олардың өзара  әрекеттесуінің өлшемі болып табылатын векторлық шама, ал массаны дененің  инерттілігінің сандық сипаттамасы ретінде анықтадық. Тәжірбиелер негізінде  дененің үдеуі оған әрекет етуші күш арасындағы     Fa ~ келген дененің үдеуі мен оның массасының арасындағы  байланыстарды қарастырайық. (m=const кезінде) және кез   a  (F=const болғанда)  ~ 1 m  Денеде туындайтын үдеу оған әрекет ететін күшке тура пропорцианал, ал оның  массасына кері пропорционал:   amF   a   F m Ньютонның екінші заңы негізінде күш бірлігі енгізіледі. SI жүйесінде күш бірлігі ретінде  (Н)ньютон алынған.  Егер денеге бірнеше күш әрекет ететін болса, онда теңәрекетті күшті іздеуміз керек   болады.  FR Мұндағы:   am  ­ тең әрекетті күш.  cмкг  /1   RF 1 H 1 2 Жаңа сабақты бекіту:  1. Дененің инерттілік қасиетінің мәні неде? 2. Дененің массасы дегеніміз не? Ол қандай шамаға жатады? 3. Ньютонның екінші заңы қалай тұжырымдалады? 4. Әр түрлі денелердің инертілігі бірдей ме? 5. Бірнеше күш әрекет еткен дененің үдеуін қалай табуға болады? Үйге тапсырма: §12, 10­ жаттығу. 1,2,3,4 есептер. Пайдаланылған әдебиеттер:  1. Физика және астрономия. Р.Башарұлы. У.Токбергенова, Д.  Казакбаева. Алматы. «Мектеп» 2009 жыл.  2. /www.pasco.com/ сайты.