Establishing the relationship between gravity force (measured as body weightbody weightbody weight) and mass of the body.
Research hypothesis:
the weight of the body depends on the force with which the Earth
(planetplanetplanet) attracts the body and on the mass of the body.
You will need:
a) eight weights of 50 g each with hooks for hanging,
b) a force meter with an operating range up to 5 N,
c) tripod,
d) a piece of paper and a pen,
e) measurement table.
[Table 1]
Instruction:
1) Attach the force meter to the tripod.
2) Hang one weight on the force meter, read the indication on scales of the force meter and write the result in the measurement table (force in the fourth column, mass in column 2).
3) Add another weight, read the indication on the scales and write the result.
Repeat the third step until all of the weights are hanging on the force meter.
4) Calculate the mass of weights in kilograms, write the results in the third column.
5) Calculate the quotients, obtained by dividing the value of gravity force and the mass of the weights in kilograms, . Round the results to an integer and write them in column 5.
Conclusion:
1. After rounding the results to an integer, in the fifth column of the table in all rows you received the number of , we mark it with the symbol g.
2. It means that the weight of the body is directly proportional to its mass. In other words; if the body massbody massbody mass doubles then the body weightbody weightbody weight also doubles.
3. The number (remember that is an approximate value) is the quantity characterizing the gravitational interaction of the Earth with the bodies located near its surface. It is called the acceleration of the gravity on the surface of Earth (acceleration due to the gravity) and letter g is its symbol. Thus, the formula for gravity can be written in the more general form:
And vice versa, knowing the weight of the body Q, we can calculate the mass of the body.
The weight unit is newton [N], mass - kilogram [kg], whereas gravitational acceleration [], therefore:
1. During the lesson, we have learned about the relationship between body massbody massbody mass and gravity force. The formula for gravity can be written in more general form:
2. Spring scalesspring scalesSpring scales never measure the weight of body directly.
3. Spring scales measure the pressure forcepressure forcepressure force exerted on its weighing pan. This force is called the weight of the body. Correct weighing (mass determination by measuring the pressure force) requires motionless weighted body (to say it more precisely, only the movement that does not change the pressure on the pan surface is allowed).
4. The gravity force is the force with which the Earth (or another planet) attracts every body of any mass. The magnitude of this force exerted on the body placed on the surface of the planet, depends either on the mass of the planetplanetplanet or the body massbody massbody mass, as well as on the size of the planet (the radius of the planet).
5. The indications obtained on the same scales in the case of the same man were different on different planets, because the gravity force is different.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Dlaczego na Ziemi, Marsie i Księżycu wskazania wagi sprężynowej ważącej tego samego człowieka są różne?
m17a00c88f5060e85_1527752256679_0
RQ6lWj0QcgDE01
1. Wagi sprężynowe nigdy nie mierzą bezpośrednio masy ciał.
2. Waga mierzy siłę nacisku jaka jest wywierana na jej szalkę. Siłę tą nazywamy ciężarem ciała.
3. Siła grawitacji, jest to siła z jaką Ziemia (lub inna planeta) przyciąga każde ciało o dowolnej masie. Jest ona zwrócona do środka planety.
W odniesieniu do ciała umieszczonego na powierzchni planety wartość tej siły zależy zarówno od masy planety, jak i od masy ciała, a także od rozmiarów samej planety (jej promienia).
4. Wskazania tej samej wagi w przypadku tego samego człowieka były różne na różnych planetach, ponieważ inna jest tam wartość siły grawitacji.
m17a00c88f5060e85_1528449000663_0
Masa i ciężar ciała
m17a00c88f5060e85_1528449084556_0
Drugi
m17a00c88f5060e85_1528449076687_0
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
m17a00c88f5060e85_1528449068082_0
45 minut
m17a00c88f5060e85_1528449523725_0
Zapoznanie się z pojęciem ciężar ciała.
m17a00c88f5060e85_1528449552113_0
1. Rozpoznawanie siły ciężkości.
2. Odróżnianie ciężaru ciała od jego masy.
3. Obliczanie ciężaru ciała w pobliżu Ziemi.
m17a00c88f5060e85_1528450430307_0
Uczeń:
- rozpoznaje ciężar ciała,
- określa źródła różnego typu oddziaływań na podstawie obserwowanych skutków.
m17a00c88f5060e85_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację.
m17a00c88f5060e85_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
m17a00c88f5060e85_1528450127855_0
Pytania wprowadzające.
Przed lotem w kosmos kosmonauta został postawiony na sprężynowej wadze – wskazywała ona 75 kg.
1. A co by się stało, gdyby stanął na tej samej wadze, ale na powierzchni Księżyca lub Marsa (pomińmy kwestię skafandra)?
2. Jakie będą wskazania tej samej wagi, jeśli postawimy na niej kosmonautę lecącego w statku kosmicznym i znajdującego się w stanie nieważkości?
Polecenie 1
Przyjrzyj się zdjęciom i odpowiedz na pytanie:
[Ilustracja 1]
[Ilustracja 2]
[Ilustracja 3]
a) Co przedstawiają te zdjęcia?
b) Jaką wielkość fizyczną można wyznaczyć przy użyciu wagi?
Wniosek:
a) Używamy różnego typu wagi.
b) Waga mierzy masę ciała w gramach i kilogramach.
m17a00c88f5060e85_1528446435040_0
Doświadczenie:
Problem badawczy:
Ustalenie związku pomiędzy siłą ciężkości a masą ciała
Hipoteza badawcza:
Ciężar ciała zależy od siły z jaką jest przyciągany przez Ziemię (planetę) oraz od masy ciała.
Co będzie potrzebne:
a) osiem odważników o masie 50 g każdy z haczykami do podwieszania,
b) siłomierz o zakresie 5 N,
c) statyw,
d) przybory do pisania,
e) tabela pomiarów.
[Tabela 1]
Instrukcja:
1) Zamocuj siłomierz na statywie.
2) Zawieś jeden ciężarek na siłomierzu, odczytaj wskazanie siłomierza i zanotuj wynik w tabeli pomiarów (siłę w kolumnie czwartej, masę w kolumnie 2).
3) Dołóż kolejny ciężarek, odczytaj wskazanie siłomierza i zanotuj wynik.
Czynność 3) powtarzaj do momentu aż wszystkie ciężarki zawisną na siłomierzu.
4) Oblicz masę ciężarków w kilogramach, wyniki zapisz w kolumnie trzeciej.
5) Oblicz ilorazy siły i masy ciężarków wyrażonej w kilogramach . Wyniki zaokrąglij do liczby całkowitej.
Wniosek:
1. Po zaokrągleniu wyników do liczby całkowitej (piąta kolumna tabeli) we wszystkich wierszach otrzymałeś liczbę , oznaczamy ją symbolem g.
2. Oznacza to, że ciężar ciała jest wprost proporcjonalny do masy ciała. Innymi słowy: jeśli masa ciała jest dwa razy większa, to ciężar ciała też jest dwa razy większy.
3. Liczba (pamiętaj, że jest to jej przybliżona wartość) jest wielkością charakteryzującą oddziaływanie grawitacyjne Ziemi z ciałami znajdującymi się w pobliżu jej powierzchni, nosi nazwę przyspieszenia ziemskiego i oznaczana jest literą g.
Znając masę ciała, możemy obliczyć ciężar ciała, korzystając ze wzoru:
I odwrotnie, znając ciężar ciała Q, możemy obliczyć masę ciała:
Jednostką ciężaru jest niuton [N], masy - kilogram [kg], natomiast przyspieszenia ziemskiego [N/kg], zatem:
4. Ciężar ciała powinien być różny na różnych planetach i powinien zależeć od siły grawitacji.
Polecenie 2
Dlaczego na Ziemi, Marsie i Księżycu wskazania wagi sprężynowej ważącej tego samego człowieka są różne?
[Ilustracja 4]
Wniosek:
1. Wagi sprężynowe nigdy nie mierzą bezpośrednio masy ciał.
2. Waga sprężynowa mierzy siłę nacisku jaka jest wywierana na jej szalkę. Siłę tą nazywamy ciężarem ciała.
3. Siła grawitacji, jest to siła z jaką Ziemia (lub inna planeta) przyciąga każde ciało o dowolnej masie. Jest ona zwrócona do środka planety.
W odniesieniu do ciała umieszczonego na powierzchni planety wartość tej siły zależy zarówno od masy planety, jak i od masy ciała, a także od rozmiarów samej planety (jej promienia).
4. Wskazania tej samej wagi w przypadku tego samego człowieka były różne na różnych planetach, ponieważ inna jest tam wartość siły grawitacji.
Ciało o tej samej masie przeniesione na Marsa jest słabiej przyciągane przez tę planetę niż przez Ziemię i jeszcze słabiej przez Księżyc, jeśli znajdzie się ono na powierzchni Księżyca.
Kliknij w znacznik a uzyskasz informacje.
[Grafika interaktywna]
m17a00c88f5060e85_1528450119332_0
1. W trakcie lekcji poznaliśmy jaka jest zależność pomiędzy masą ciała a siłą ciężkości. Zatem wzór na siłę ciężkości możemy zapisać w formie ogólnej:
2. Wagi sprężynowe nigdy nie mierzą bezpośrednio masy ciał.
3. Waga sprężynowa mierzy siłę nacisku jaka jest wywierana na jej szalkę. Siłę tą nazywamy ciężarem ciała. Prawidłowe ważenie (wyznaczanie masy za pomocą pomiaru siły nacisku) wymaga, aby ważone ciało było nieruchome (ujmując to precyzyjniej, dozwolony jest tylko taki ruch, który nie zmienia nacisku na szalkę)
4. Siła grawitacji, jest to siła z jaką Ziemia (lub inna planeta) przyciąga każde ciało o dowolnej masie. W odniesieniu do ciała umieszczonego na powierzchni planety wartość tej siły zależy zarówno od masy planety, jak i od masy ciała, a także od rozmiarów samej planety (jej promienia).
5. Wskazania tej samej wagi w przypadku tego samego człowieka są różne na różnych planetach, ponieważ inna jest tam siła grawitacji.