Бүкіләлемдік тартылыс заңы. - Физика, 9 сынып, 13 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

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

Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың 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 к‰шінің ара қашықтыққа тєуелділігі ойлантты. Мысалы К‰н планеталарды қандай күшпен тартады? Р. Гук 1674   ж. осы мєселе жайында былай деді: “Єсер ету орталығына денелер неғ±рлым жақын орналасса тарту к‰штері соғ±рлым кµбірек болады. Б±л к‰штің ара қашықтыққа қандай тєуелділікте екендігін мен єлі тєжірибеде анықтағаным жоқ”. Гуктің замандастары тарту к‰шінің µрнегін тауып, оның негізінде планеталар траекториясын анықтай алмады. Б±л мєселе жµнінде Гуктің ойы болды, бірақ оларды дєлелдей алмады. 1683 ж. Гук осы мєселемен айналысып ж‰рген ғалымдар К. Рен жєне Э. Галлеймен тартылыс туралы ой бµлісу ‰шін арнайы кездесті. Бірақ б±л ‰ш 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 к‰шінің 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 µлшеулердің 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 нєтиже алды. Ашқан заңның керемет мєні мен тереңдігі оның басын айналдырып, т±манданған кµздері қолжазбаны кµрмеді. Шаршаған ол қаламын тастай салады. Єлем қ±рылымының қ±пиясы жалғыз µзіне ғана ашылды…”. Ньютон алғашында еркін қ±лау ‰деуінің 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 ‰деу к‰шке пропорционал. ‡деудің осылай азаюы тартылу к‰шінің ара қашықтықтан тура сондай тєуелділігінен. Тарту к‰шінің толық формуласын, б±л к‰штің єсерлесуші денелердің гравитациялық зарядтарына, демек олардың m₁ жєне m₂ массаларына пропорционал екендігін ескергенде анықтауға болады. Сонымен, Ньютон Жердің оған тартылатын денелермен гравитациялық єсерлесу к‰шін анықтайтын µрнекті тапты. ¤з интуициясына сенген ол анықталған формуламен µзара ара қашықтығымен r салыстырғанда µлшемі аз болатын Єлемдегі кез-келген денелер арасындағы тартылу к‰шін есептеуге болады деп ойлады. Сондықтан ол µзі анықтаған µрнекті аспан денелеріне де, Жер бетіндегі денелер ‰шін де д±рыс болатын б‰кілєлемдік тартылыс заңы ретінде қарастырды. Ғылымның єрі қарай дамуы Ньютон заңының д±рыстығын, б±л заңды атомдар мен молекулалардан бастап керемет ‰лкен ж±лдыздар шоғына да қолдануға болатындығын кµрсетті. Сонымен, Ньютон ашқан б‰кілєлемдік тартылыс заңы былай т±жырымдалады: Кез-келген екі бµлшектің гравитациялық тартылу к‰ші олардың массаларының кµбейтіндісіне тура пропорционал, ал олардың ара қашықтығының квадратына кері пропорционал.  Б±л заң математикалық т‰рде (40.1) формуламен µрнектеледі. Б±л формуладағы G – пропорционалдық коэфициенті гравитациялық т±рақты деп аталады. Б±л жерде б‰кілєлемдік тартылыс заңы бµлшектер ‰шін, демек, µлшемдері r ара қашықтығынан єлдеқайда аз денелер ‰шін т±жырымдалған. Алайда б±л заңның керемет бір ерекшілігі оны басқа да жағдайларда қолдануға м‰мкіндік береді. Тартылу к‰шінің бµлшектерден ара қашықтығының ‰шінші немесе тµртінші дєрежесіне емес, тек квадратына тєуелділігі б±л заңның аталған ерекшілігі. Есептеулер кµрсеткеніндей тура осыған байланысты (40.1) - формуланы ішіндегі заты сфералық- симметриялы таралған шар тєрізді дєнелердің арасындағы ара қашықтықтың кез-келген мєні ‰шін қолдануға болады. Б±л жағдайды r -денелер арасындағы қашықтық емес, сол денелердің орталықтары арасындағы қашықтық (100-сурет). (40.1) формула аралық жағдайда да д±рыс, мысалы µлшемі кез- келген сфералық дене материаялық н‰ктемен єсерлескенде. Осы жағдай б‰кілєлемдік тартылу формуласын Жер шарының заттарды тарту к‰шін есептеуге м‰мкіндік береді. Аңыз бойынша Ньютонға б‰кілєлемдік тартылыс туралы ой, ол µз бағында демалып отырғанда қ±лаған алма себеп болған. Ньютонның аяғына дєл уақытында қ±лаған алманың ағашы елеусіз қалмай, оның бµлшектері Англияда осы уақытқа дейін сақталып келеді деген сµз бар. Б‰кілєлемдік тартылыс заңының ашылуы Ньютонға нақты математикалық дєлелдеулерге негізделген аспан денелерінің қозғалу теориясын жасауға м‰мкіндік берді. Осыған дейін ғылымда м±ндай жағдай болған емес. Бірақ б±л теорияның Ньютон замандастарына к‰шті єсері, оларды қанағаттанбағандық сезімінің пайда болуына кедергі бола алмады. Олар кµптеген “неге?”– деген с±рақтарды қойды. Неге денелер тартылады? Ньютон б±л с±раққа жауап бермеді. “Тартылу к‰шінің қасиеттерінің себебін мен єлі к‰нге қ±былыстардан қорытып шығара алмадым, мен ойдан гипотеза шығармаймын деп жазды ол “Математикалық бастамаларда”. Тартылыстың шынында бар екендігі жєне біз келтірген заңдармен єсер ететіндігі, сондай-ақ аспан денелерінің жєне теңіздің барлық қозғалыстарын т‰сіндіретіндігі жеткілікті”. Теңіз туралы айтқанда, Ньютон Ай мен К‰ннің суды тартуынан теңіздің тасу қ±былысын меңзеп отыр. Ньютонға дейін б±л мєселемен екі жыл б±рын Аристотель айналысқан. Бірақ ол б±л мєселені шеше алмады. Аристотельге б±л мєселе қайғылы болды. “Негропонт жарқабағынан осы қ±былысты бақылап отырып ол теңізге секіріп, µз еркімен ажал қ±шты” (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.

1. Әрқайсысының массасы 1000 кг.  Тартылу күші 6,67*10^-9 Н болатын екі дененің  арақашықтығы қандай?
2. 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

1. Ғарышкеме Жер бетінен Жер радиусына тең қашықтыққа алыстағанда, оның Жерге тартылу күші неше есе кемиді? Жердің бес радиусына алыстағанда ше?

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §15 , 12-жаттығу (2,3)