Динамометр. Измерение сил динамометром - ДВИЖЕНИЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЛ

ЦЕЛЬ

Учащиеся должны усвоить, что:

♦ динамометр — прибор для измерения сил; измерение состоит в уравновешивании силы, значение которой нужно найти, и силы упругости пружины динамометра, которую он показывает. Учащиеся должны научиться:

♦ градуировать пружину;

♦ разрабатывать метод измерения динамометром сил разного вида;

♦ измерять динамометром силы разного вида в конкретных ситуациях.

ВИД ДОСКИ

Динамометр

ФАКТ F_T = mg — весы

Можно измерить силу с помощью весов, но это неудобно.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА Разработать прибор для измерения сил

Принцип действия Конструкция

Пружина со шкалой Рис. 36, 37 в учебнике

F = Fynp

Изготовление (градуировка пружины)

Грузы по 102 г Шкала учебного динамометра

НАЗВАНИЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ Динамометр — это...

Способы измерение сил динамометром

Сила трения

Д/з. § 15 (5), повторить все об измерении сил разного вида и занести сведения в таблицу.

СЦЕНАРИЙ

Этап актуализации знаний

П. Что мы знаем о взаимодействиях?

У. (Называют виды взаимодействий, условия возникновения, виды сил, их направления и точку приложения.) Числовое значение силы тяжести можно рассчитать по формуле F_т = mg, значение сил упругости и веса тела можно найти по силе тяжести.

Мотивационный этап

П. Получается, что для измерения какой-либо силы в конкретной ситуации надо иметь набор гирь (или мешок с песком). Это неудобно. Какая задача вытекает из этой ситуации? (Выслушивает учащихся.)

Этап «создания» нового знания

П. Нужно сконструировать прибор для измерения сил. Какое устройство можно предложить для этого? В основу его можно положить принцип сравнения любой силы с силой упругости пружины. Изобразите принцип сравнения силы с силой упругости пружины. У вас — 2 мин.

У. Если растянуть пружину, то она действует с силой упругости, причем чем больше растяжение, тем больше сила упругости. Если несколько раз растянуть пружину на одинаковую длину, то сила упругости будет одинаковой. Сила упругости равна той силе, которая действует на пружину. Если заранее измерить силу упругости при разных удлинениях и сделать шкалу, то можно определить силу воздействия на пружине.

П. (Изображает основные элементы прибора.) Как изготовить шкалу прибора? У вас — 2 мин.

У. Нужно к концу пружины прикрепить указатель и отметить его положение на нерастянутой пружине. Это будет нулевое деление. Затем подобрать тело такой массы, при которой растяжение пружины будет небольшим (пружина не вытянется в прямую проволоку), определить массу этого тела. Подвешивать последовательно один, два, три и так далее груза такой же массы и отмечать положение указателя на шкале. Рассчитать значение силы тяжести одного груза и проставить цифры, обозначающие силу тяжести около соответствующих отметок.

П. Предлагаю изготовить такой прибор. У вас на столах пружинки, набор грузов, лист бумаги. Составьте порядок действий по изготовлению прибора и запишите его в тетрадь. У вас — 2 мин.

У. Нужно подвесить пружину вертикально и отметить положение указателя, обозначить его цифрой 0. Подвесить груз массой 100 г и отметить положение указателя, обозначить его цифрой 1 Н, подвесить два груза по 100 г поставить отметку 2 Н и т. д., пока пружина не растянется до упора.

П. Изготовьте шкалу. У вас — 5 мин. По окончании работы открепите изготовленную вами шкалу и сравните ее с той, которая имеется на приборе. Итак, что у вас получилось?

У. Мы изготовили прибор для измерения силы от 0 до 4 Н с ценой деления 1 Н.

П. Как пользоваться этим прибором?

У. Если пружина растянута под действием неизвестной силы, то нужно произвести отсчет по шкале прибора, и это будет значение силы упругости пружины прибора, которое равно значению неизвестной силы.

П. Измерьте вес цилиндрика.

У. (Подвешивают цилиндрик на пружине.) Точно вес цилиндрика найти нельзя, нужен прибор с меньшей ценой деления. Можно на нашей шкале проставить дополнительные деления, разделить поровну промежутки между основными делениями.

П. Проставьте штрихи на шкале так, чтобы цена деления прибора составила 0,1 Н и определите вес цилиндрика точнее.

У. (Завершают градуировку.) Расстояние между штрихами — 1 см. Я проставил штрихи через 1 мм. Вес цилиндрика... Н.

П. Как назовем изготовленный прибор? (Выслушивает предложения учащихся.) Принято называть его динамометром. (Поясняет название.) Процедуру изготовления шкалы измерительного прибора называют градуировкой. Запишите название проведенной работы.

Как измерить динамометром силу тяжести, вес тела, силу трения покоя, скольжения, качения, силу упругости любого упругого тела?

Работаем по группам. Вам нужно подобрать условия: как прикрепить тело к динамометру, как его двигать (или не двигать вообще). Можно изобразить способ измерения с помощью рисунка. Кроме описания измерения вы должны продемонстрировать измерение конкретной силы. У вас — 5 мин. (Раздает задания группам.) Запишите результат своих измерений и измерений товарищей.

У1. Чтобы измерить силу тяжести, надо подвесить к пружине динамометра это тело. Под его действием (тело притягивается к Земле) пружина растянется, указатель опустится вниз до определенной отметки и остановится. Это означает, что при данных условиях сила упругости пружины равна силе тяжести, действующей на груз (F_T = F_д).

У2. Вес тела равен силе упругости (Р = F_д). Чтобы измерить вес тела, надо к вертикальной пружине динамометра подвесить тело.

У3. (Изображает на доске способ измерения силы трения покоя F_тр.п) Сила трения покоя будет равна силе упругости динамометра, если поместить тело на горизонтальную поверхность, прикрепить к нему динамометр и пытаться сдвинуть его в горизонтальном направлении (F_тр.п = F_д). (Демонстрирует.)

У4. (Изображает на доске способ измерения силы трения скольжения.) Чтобы измерить силу трения скольжения деревянного бруска по линейке, надо прикрепить к нему динамометр и равномерно двигать брусок по линейке, держа динамометр горизонтально.

У5. (Изображает способ измерения силы трения качения и аналогично формулирует результат выполнения задания 5.)

У6. (Изображает способ измерения F_ynp.) Чтобы деформировать резинку с помощью динамометра, нужно прикрепить динамометр к концу резинки и тянуть. Сила упругости резинки будет равна силе упругости пружины динамометра независимо от направления воздействия. (Демонстрирует.)

Этап применения нового знания

П. (Организует выполнение задания 28.)

ДИДАКТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

1. Заготовки таблицы «Сведения об измерении и расчете сил разного вида» для домашнего задания:

Сведения об измерении и расчете сил разного вида

Сведения о силе	Вид силы
	Сила тяжести	Сила упругости, вес тела	Сила трения
			скольжения, качения	покоя
Измерение динамометром
Формула для расчета

2. Динамометры, наборы грузов массой по 102 г, штативы с муфтой, цилиндрики разной массы.

3. Карточки с экспериментальными заданиями группам учащихся, приборы и материалы к ним.

Задание 1. Предложите способ измерения динамометром веса тела и продемонстрируйте его с помощью следующих приборов: 1) динамометра; 2) набора грузов. Проведите измерения, данные занесите в таблицу:

№ опыта	Измеряемая сила	Числовое значение силы, Н
1	Сила тяжести …...... (указать предмет)
2	Сила упругости резинки при удлинении на 1 см
3	Сила трения при движении бруска по поверхности стола
4	Вес бруска при равномерном подъеме
5	Вес бруска при ускоренном подъеме

Задание 2. Предложите способ измерения динамометром силы тяжести и продемонстрируйте его с помощью следующих приборов: 1) динамометра; 2) набора грузов. Проведите измерения, данные занесите в таблицу:

№ опыта	Измеряемая сила	Числовое значение силы, Н
1	Сила тяжести …...... (указать предмет)
2	Сила упругости резинки при удлинении на 1 см
3	Сила трения при движении бруска по поверхности стола
4	Вес бруска при равномерном подъеме
5	Вес бруска при ускоренном подъеме

Заданна 3. Предложите способ измерения динамометром силы трения покоя и продемонстрируйте его с помощью следующих приборов: 1) динамометра; 2) бруска с грузами; 3) доски. Проведите измерения, данные занесите в таблицу:

№ опыта	Измеряемая сила	Числовое значение силы, Н
1	Сила тяжести …...... (указать предмет)
2	Сила упругости резинки при удлинении на 1 см
3	Сила трения при движении бруска по поверхности стола
4	Вес бруска при равномерном подъеме
5	Вес бруска при ускоренном подъеме

Задание 4. Предложите способ измерения динамометром силы трения скольжения и продемонстрируйте его с помощью следующих приборов: 1) динамометра; 2) бруска; 3) линейки. Проведите измерения, данные занесите в таблицу:

№ опыта	Измеряемая сила	Числовое значение силы, Н
1	Сила тяжести …...... (указать предмет)
2	Сила упругости резинки при удлинении на 1 см
3	Сила трения при движении бруска по поверхности стола
4	Вес бруска при равномерном подъеме
5	Вес бруска при ускоренном подъеме

Задание 5. Предложите способ измерения динамометром силы трения качения и продемонстрируйте его с помощью следующих приборов; 1) динамометра; 2) катка (тележки, машинки); 3) доски (монорельса, поверхности стола и т. п.). Проведите измерения, данные занесите в таблицу:

№ опыта	Измеряемая сила	Числовое значение силы, Н
1	Сила тяжести …...... (указать предмет)
2	Сила упругости резинки при удлинении на 1 см
3	Сила трения при движении бруска по поверхности стола
4	Вес бруска при равномерном подъеме
5	Вес бруска при ускоренном подъеме

Задание 6. Предложите способ измерения динамометром силы упругости и продемонстрируйте его с помощью следующих приборов: 1) динамометра; 2) резинки. Проведите измерения, данные занесите в таблицу:

№ опыта	Измеряемая сила	Числовое значение силы, Н
1	Сила тяжести …...... (указать предмет)
2	Сила упругости резинки при удлинении на 1 см
3	Сила трения при движении бруска по поверхности стола
4	Вес бруска при равномерном подъеме
5	Вес бруска при ускоренном подъеме