Жоғары және орта мектептегі физикалық білімнің әдістемелік негіздері пәні бойынша ДӘріс тезистері
Массаны өлшеу тәсілдерін талқылау. Масса ұғымының анықтамасы толық болуы үшін оны өлшеу әдісі белгілі болуы тиіс. Ондай әдістің екі түрі бар
жүктеу/скачать 1.59 Mb.
|
Массаны өлшеу тәсілдерін талқылау. Масса ұғымының анықтамасы толық болуы үшін оны өлшеу әдісі белгілі болуы тиіс. Ондай әдістің екі түрі бар.а) біріншісі – кез келген дененің массасын , оның масса эталонымен өзара әсерлесу кезіндегі алатын үдеуін масса эталонының алатын үдеуімен салыстыру нәтижесінде анықтауға негізделген. Жоғарыда айтылған тұжырымымыз бойынша:немесе масса бірлігі.Бұл әдісті әдетте динамикалық әдіс деп атайды. ә) екіншісі – оны статикалық деп атайды – рычагты таразылармен өлшеу әдісі. Бұл әдіс кейінгі «Табиғаттағы күштер» тақырыбын өткенде толық айтылады. Дегенмен бұл жерде ол туралы қысқаша мағұлымат беріп кеткен жөн. Динамикалық әдісті микро- және макрооъектілердің массаларын анықтау үшін, ал статикалық әдісті күнделікті тұрмыста пайдаланатындығымызды ескерту орынды. Белгілі дененің массасын екі түрлі әдіспен өлшегенде бірдей қорытынды алатындығымызды айтуды ұмытпау керек. б) масса ұғымының классикалық механикада қолданылу шекарасы. Бұл мәселені, тек динамика заңдарын оқып біткеннен кейін, классикалық механиканың қолданылу шекарасын түсіндірумен ұштастырған дұрыс. Күш. Ньютонның екінші және үшінші заңы. Бүкіләлемдік тартылыс заңы. Күш туралы алғашқы мағұлыматты оқушылар 7-класта алған болатын. Ол тұста мәселе тек сапа жағынан ғана қарастырылды. Ал 9-класта оқушылар дене үдеуді басқа денелердің әсерінен алатындығын ғана біліп қоймай, сонымен қатар ол әсердің сандық өлшемін, немесе күшті, қалай анықтауға болатындығын білуі тиіс. Ондай сандық өлшемді табу үшін алғашқы көрсетілетін тәжірибелер белгілі бір күштің массасы әртүрлі денелерге жасайтын әсерін зерттеуге арналған болуы керек. Бірдей күшпен әсер жасағанда массасы әртүрлі денелердің әртүрлі үдеу алатындығын сапа жағынан мынадай тәжірибе көмегімен көрсетуге болады: массасы әртүрлі шариктер горизонталь қойылған науамен еркін қозғала алатындай болуы керек; белгілі дәрежеде деформацияланған серіппе ретінде ойыншық пистолеттердің серіппесін пайдаланамыз; науаның бір шетіне қойылған шариктерді бірінен кейін бірін пистолетпен атқылап, олардың алатын үдеулерінің денелер массасына тәуелді екендігін, массасы үдкен шариктердің алатын үдеуі аз, ал массасы аз шариктердің алатын үдеуі көп болатындығына оқушылардың нахарын аударамыз. Бұл тәжірибенің көмегімен массасы мен алатын үдеулерінің көбейтіндісі барлық шариктер үшін бірдей болатындығын дәлелдеу қиын, өйткені олардың алатын үдеулерін өлшеу мүмкін емес, бірақ бірдей күшпен әсер жасағанда денелердің алтын үдеуі мен массасы арасындағы қандй да бір байланыстың бар екендігі жөнінде сапалық қорытынды ғана жасауға болады. Сөйтіп, денелерге бірдей күш әсер еткенде олардың алатын үдеулерінің денелер массасына кері пропорционал екендігі жөнінде қорытынды жасаймыз, немесе . Олай болса, дене массасы мен үдеу модулінің көбейтіндісі қарастырылған денелер үшін бірдей: . Сонымен, бірдей күш әсер еткенде барлық денелер үшін шамасы бірдей болып шықты, оны күш әсерінің өлшемі ретінде қабылдауға болады: . Тәжірибеден күш пен үдеудің бағыттары бірдей екендігі өзінен өзі анық, сондықтан, теңдікті векторлық түрде былай жаза аламыз: . Алынған бұл формула Ньютонның екенші заңы болып табылады. Экспреименттен алынған бұл қорытындыны мына түрде айтуға болады: белгілі күш әр түрлі денелерге әсер етіп үдеу бергенде, барлық денелер үшін көбейтіндісі бірдей. Сонымен Ньютонның екінші заңы күш ұғымының сапалық анықтамасын толықтырады және оның сандық өлшемін тұрақтандыру үшін қолданылады: күш – берілген денеге басқа дененің әсерін сипаттайтын, бағыты дененің алатын үдеуімен бағыттас векторлық шама; ол дененің массасы мен алатын үдеуінің көбейтіндісіне тең. Үдеудің әсер етуші күшке пропорционалдығы енді Ньютонның екінші заңынан шығатын салдар ғана болып қалады. Ньютонның үшінші заңы. Ньютонның екінші заңында біз белгілі денеге басқа дененің әсерін қарастырдық та, ал сол белгілі дененің екінші басқа денеге жасайтын әсері жөнінде әңгіме қозғағамыз жоқ. Ньютонның үшінші заңында өзара әсерлесетін екі дене де қарастырылады. Масса ұғымын енгізу үшін екі арбашаның өзара әсерлесуін зерттеп, мынадай қатынасты жазған болатынбыз: . Түрлендірсек: . Арбашалардың өзара әсерлесу нәтижесінде алатын үдеулерінің бағыттарының қарама-қарсы екендігін ескеріп, мынадай теңдік жаза аламыз: . Ньютонның екінші заңы бойынша , , мұндағы мен -бірінші және екінші арбашаларға әсер жасайтын күштер. Олай болса: . Бұдан біз бірінші дене екінші денеге күшпен әсер етсе, екінші дене де бірінші денеге күшпен әсер жасайтындығын, ол күштердің модульдерінің теі екендігін және бағыттарының қарама-қарсы болатындығын көріп отырмыз. Бұл табиғи заң, ол былай айтылады: әсерлесу кезінде денелер бір-біріне бір түзудің бойымен бағытталған, модулі жағынан өзара тең және бағыттары қарама-қарсы болатын күштермен әсер жасайды. Осы заң Ньютонның үшінші заңы деп аталады. Заңның түсіндірілуі бойынша табиғатта тек әсер ғана емес, онымен бірге қарсы әсер бірге пайда болатындығына оқушылардың назарын аудару керек. Сол себепті Ньютонның үшінші заңы әртүрлі айтылады: «Екі дененің бір-біріне әсерінің модульдері тең, бағыттары қарам-қарсы», «әсер қарсы әсерге тең», т.с.с. Әсерлесетін екі дененің қайсысын «әсер жасаушы», қайсысын «қарсы әсер жасаушы» деп есептеудің бара-бар екендігі түсіндіріледі. Осы арада тәжірибелер көрсетуге болады. Ньютонның үшінші заңын түсіндіретін тәжірибелер көп-ақ, бірнешеуін ғана келтірейік: 1)екі табақша динамосетрді жалғастырып, қолмен екі жағынан тартып, олардың бірдей күш көрсететіндігін демонстрациялауға болады; тақтаға екі оқушы шығарып та тәжірибені жалғастырамыз, екі жаққа екеуі тартқанда да немесе біреуі тартса да динамометрдің көрсетуі бірдей болатындығын түсіндіреміз. 2)өте аз үйкеліспен қозғалатын екі платформаға екі оқушыны шығарып, бір-бірін жіппен тартқызамыз, жіпті екеуі тартқанд да немесе жеке-жеке тартқанда да платформалардың бірдей қозғалатындығын көреміз.
екіншісінің де сонша өзгеретіндігін айтып түсіндіру қажет. Бұрынғы көрсетілген тәжірибелер мен келтірілген мысалдарға сүйене отырып, әсер және қарсы әсер күштерінің табиғатының бірдей болатындығына ерекше тоқталып өткен жөн. Ешқашан табиғатта, мысалы, әсер күші ауырлық күші болып, ал қарсы әсер күшінің серпімділік күші күші болуы мүмкін емес. Егер бірінші дене екінші денеге серпімділік күшімен әсер етсе, онда екінші дене де бірінші денеге серпімділік күшімен қарсы әсер етеді. Бұл айтылған қорытындылардың Ньютонның үшінші заңынан туындайтындығын ескерту керек. Тағы бір ескеретін жайт - өзара әсерлесу кезінде пайда болатын күштер бір денеге емес, әртүрлі денеге түседі, сондықтан олар бірін-бірі теңгере алмайды. Тек бір денеге әсер жасаушы күштер ғана бір-бірін теңгеруі мүмкін. Ньютонның үшінші заңын түсіруге арқан тарту, арба немесе шанаға жегілген ат қозғалысы, трактор мен тепловоз қозғалысы сияқты дәстүрлі болып кеткен мысалдарды талдау үлкен көмегін тигізеді. Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар 1. Механика бөлімінің мазмұны мен құрылымын айтып беріңіз. 2. Қозғалыс түрлері жайында баяндаңыз. 3. Қозғалыс теңдеуін көрсетіңіз. 4. Қозғалыстың негізгі сипаттамаларын енгізу әдістемесі көрсетіңіз. 5. Динамика заңдары мен негізгі ұғымдарына талдау жасаңыз. |
1 | ||
|
№ 10 дәріс |
жүктеу/скачать 1.59 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|