Бүкіләлемдік тартылыс заңы (Сабақ жоспары)

18.03.2021

2213

Сабақтың мақсаты:

Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Бүкіләлемдік тартылыс заңымен таныстырып солар жайлы түсінік қалыптастыру.
Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Әдіс-тәсілдері: Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер,

Сабақтың барысы:

І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі:
1. Сәлемдесу;
2. Оқушыларды түгендеу;
3. Сынып болмесінің тазалығын тексеру;
4. Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру (жұмыс орны, отырыстары, сыртқы түрлері);
5. Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А) теориялық білімдерін тексеру.
Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру.
Б) есептерін тексеру.

ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша Бүкіләлемдік тартылыс заңымен танысамыз.
1.       Ньютонның үшінші заңын тұжырымдаңдар.
2.       Галилейдің салыстырмалық принципінің мәнісі неде?
3.       Инерциялық санақ жүйелерінің теңқұқықтығы қалай байқалады?
4.       Барлық инерциялық санақ жүйелерінде қандай шамалар өзгермейді, ал қайсылары санақ жүйесіне тәуелді?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:
1. Денелердің бір-біріне өзара тартылуына мысалдар:

Денелердің Жерге құлауы;
Планеталардың Күнді айнала қозғалуы;
Тасу және қайту;
Судың биіктіктен құлауы;
Шаруашылық сөмкелерінің ауырлығы;
Жер атмосферасында ауа қабатының болуы.

2. Тарихи деректер.
3. Бүкіләлемдік тартылыс заңын формуламен өрнектеу.
4. Гравитациялық тұрақтының мәні, өлшем бірлігі, физикалық мағынасы.

Бүкіл әлемдік тартылыс заңы . ХVІІ ғ. ортасында ғалымдарды денелердің µзара тартылу күшінің ара қашықтыққа тәуелділігі ойлантты. Мысалы Күн планеталарды қандай күшпен тартады? Р. Гук 1674 ж. осы мєселе жайында былай деді: “Єсер ету орталығына денелер неғ±рлым жақын орналасса тарту күштері соғ±рлым кµбірек болады. Бұл күштің ара қашықтыққа қандай тєуелділікте екендігін мен өлі тєжірибеде анықтағаным жоқ”.

Гуктің замандастары тарту күшінің өрнегін тауып, оның негізінде планеталар траекториясын анықтай алмады. Б±л мєселе жµнінде Гуктің ойы болды, бірақ оларды дєлелдей алмады. 1683 ж. Гук осы мєселемен айналысып жүрген ғалымдар К. Рен жєне Э. Галлеймен тартылыс туралы ой бөлісу үшін арнайы кездесті. Бірақ бұл еш ғалымның кездесуі нєтижесіз болды. Т±йыққа тірелген Галлей осы мєселемен Ньютонға келді. Б±л мєселенің шешімі Ньютонға кµптен белгілі екенін естіген ол қатты таңқалып қуанады! Ньютон тартылу күшінің µрнегін 1666 ж., 24 жасында-ақ анықтаған.

Бірақ, ол µзінің теориясын тєжірибелік деректермен салыстырып, кµп алшақтық байқағандықтан жария етпейді. Нєтижесінде ол ашқан заң кµптеген жылдар бойы белгісіз болып қалды. Алайда, ол қолданған деректер нақты дєл емес. Ньютонға дєлірек өлшеулердің нєтижелері белгілі болғанда, О. Лодж айтқандай, ол “µзінің ескі қолжазбаларын алып есептеуге кірісті… Жаңа деректер есептеу нєтижелерін µзгерте бастады. Ол µз ж±мысын керемет тебіреніспен қайта қарады. Қаламы ойына ілесе алмады.

Соңында есептеулерден керекті нәтиже алды. Ашқан заңның керемет мєні мен тереңдігі оның басын айналдырып, ә±манданған көздері қолжазбаны кµрмеді. Шаршаған ол қаламын тастай салады. Єлем қ±рылымының құпиясы жалғыз µзіне ғана ашылды…”. Ньютон алғашында еркін қалау үдеуінің ара қашықтыққа тєуелділігін анықтады.

Ол Жер бетінде, демек оның ортасынан 6400 км қашықтықта еркін т‰су ‰деуі 9,8 м/с², ал 60 есе ‰лкен қашықтықтағы Айда: 3600 = 60². Демек, еркін т‰су ‰деуі Жер ортасынан ара қашықтықтың квадратына кері пропорционал азаяды. Ньютонның екінші заңына сєйкес үдеу күшке пропорционал.Ү‡деудің осылай азаюы тартылу күшінің ара қашықтықтан тура сондай тєуелділігінен. Тарту күшінің толық формуласын, бұл күштің әсерлесуші денелердің гравитациялық зарядтарына, демек олардың m₁ жєне m₂ массаларына пропорционал екендігін ескергенде анықтауға болады.

Сонымен, Ньютон Жердің оған тартылатын денелермен гравитациялық әсерлесу күшін анықтайтын µрнекті тапты. Өз интуициясына сенген ол анықталған формуламен µзара ара қашықтығымен r салыстырғанда µлшемі аз болатын әлемдегі кез-келген денелер арасындағы тартылу к‰шін есептеуге болады деп ойлады. Сондықтан ол µзі анықтаған µрнекті аспан денелеріне де, Жер бетіндегі денелер үшін де дұрыс болатын бүкілєлемдік тартылыс заңы ретінде қарастырды.

Ғылымның єрі қарай дамуы Ньютон заңының дұрыстығын, бұл заңды атомдар мен молекулалардан бастап керемет үлкен жұлдыздар шоғына да қолдануға болатындығын кµрсетті. Сонымен, Ньютон ашқан бүкілєлемдік тартылыс заңы былай тұжырымдалады: Кез-келген екі бµлшектің гравитациялық тартылу күші олардың массаларының кµбейтіндісіне тура пропорционал, ал олардың ара қашықтығының квадратына кері пропорционал. Бұл заң математикалық түрде (40.1) формуламен өрнектеледі. Бұл формуладағы G – пропорционалдық коэфициенті гравитациялық тұрақты деп аталады.

Бұл жерде бүкілєлемдік тартылыс заңы бµлшектер үшін, демек, µлшемдері r ара қашықтығынан єлдеқайда аз денелер үшін тұжырымдалған. Алайда б±л заңның керемет бір ерекшілігі оны басқа да жағдайларда қолдануға мүмкіндік береді. Тартылу күшінің бөлшектерден ара қашықтығының үшінші немесе төртінші дєрежесіне емес, тек квадратына тєуелділігі б±л заңның аталған ерекшілігі. Есептеулер көрсеткеніндей тура осыған байланысты (40.1) — формуланы ішіндегі заты сфералық- симметриялы таралған шар тєрізді дєнелердің арасындағы ара қашықтықтың кез-келген мєні үшін қолдануға болады.

Бұл жағдайды r -денелер арасындағы қашықтық емес, сол денелердің орталықтары арасындағы қашықтық (100-сурет). (40.1) формула аралық жағдайда да дұрыс, мысалы µлшемі кез- келген сфералық дене материаялық нүктемен єсерлескенде. Осы жағдай бүкілєлемдік тартылу формуласын Жер шарының заттарды тарту күшін есептеуге мүмкіндік береді. Аңыз бойынша Ньютонға бүкіләлемдік тартылыс туралы ой, ол өз бағында демалып отырғанда қалаған алма себеп болған.

Ньютонның аяғына дєл уақытында қалаған алманың ағашы елеусіз қалмай, оның бµлшектері Англияда осы уақытқа дейін сақталып келеді деген сөз бар. Бүкілєлемдік тартылыс заңының ашылуы Ньютонға нақты математикалық дєлелдеулерге негізделген аспан денелерінің қозғалу теориясын жасауға мүмкіндік берді. Осыған дейін ғылымда м±ндай жағдай болған емес. Бірақ бұл теорияның Ньютон замандастарына күшті єсері, оларды қанағаттанбағандық сезімінің пайда болуына кедергі бола алмады. Олар кµптеген “неге?”– деген сұрақтарды қойды. Неге денелер тартылады? Ньютон бұл сұраққа жауап бермеді.

“Тартылу күшінің қасиеттерінің себебін мен әлі күнге құбылыстардан қорытып шығара алмадым, мен ойдан гипотеза шығармаймын деп жазды ол “Математикалық бастамаларда”. Тартылыстың шынында бар екендігі және біз келтірген заңдармен єсер ететіндігі, сондай-ақ аспан денелерінің жєне теңіздің барлық қозғалыстарын түсіндіретіндігі жеткілікті”. Теңіз туралы айтқанда, Ньютон Ай мен Күннің суды тартуынан теңіздің тасу құбылысын меңзеп отыр. Ньютонға дейін бұл мєселемен екі жыл бұрын Аристотель айналысқан. Бірақ ол бұл мәселені шеше алмады. Аристотельге бұл мәселе қайғылы болды. “Негропонт жарқабағынан осы қ±былысты бақылап отырып ол теңізге секіріп, µз еркімен ажал құшты” (Г. Галилей).

VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§15 дайындық сұрақтарын талдау.
1.       Бүкіләлемдік тартылыс заңын  тұжырымдаңдар
2.       Гравитациялық тұрақты нені сипаттайды?
3.       Бүкіләлемдік тартылыс заңын қандай жағдайда қолдануға болады?
4.       Г.Кавендиш гравитациялық тұрақтыны қалай анықтады?
5.       Неліктен барлық денелер үшін өзара тартылыс байқала бермейді?
VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

Деңгейлік тапсырмалар.

І деңгей.
1. Әрқайсысының массасы 80 т екі вагон бір-бірінен 1 м қашықтықта тұрғанда қандай күшпен тартылады?
2. Массасы 8 т-ға тең ғарышкеме массасы 20 т орбиталық ғарыш станциясына 100 м қашықтыққа дейін жақындап келді. Өзара тартылыс күшін анықтаңдар.
ІІ деңгей.

Әрқайсысының массасы 1000 кг. Тартылу күші 6,67*10^-9 Н болатын екі дененің арақашықтығы қандай?
Ғарышкер Айға қонды. Оны Ай да, Жер де тартады Ғарышкердің Айға тартылу күшіне , Жерге тартылу күшіне қарағанда неше есе артық?Айдың радиусы 1730 км-ге тең.

ІІІ деңгей