Лифт движется вверх, а датчик показывает меньше обычного. Ошибка прибора или возможное движение?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Бумага, линейка, калькулятор; график и таблица включены. Предпосылки: второй закон Ньютона, знак скорости, наклон графика v(t). Везде g=10 м/с². Только анализ модели, без поездок в лифте и прыжков на весах. 8 класс получает формулу N=m(g+a); 9 класс самостоятельно выводит её и проверяет предельный случай.
| Минуты | Работа | Проверяемый продукт |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Вопрос и проверяемое предположение |
| 5–14 | Понятия и разобранный пример | Пояснение величин и метода |
| 14–25 | Практика 1 | Расчёт, схема или протокол по данным |
| 25–33 | Практика 2 | Решение на новых условиях |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, альтернатива и вывод |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и исправление |
Все тексты, рисунки и данные включены. Без регистрации: распечатайте ученическую часть PDF или используйте доску. Ответы показывайте после самостоятельной попытки. Минуты включают чтение, записи и переходы. В конце соберите индивидуальную работу. 0–1 балл: разобрать пример повторно; 2–3: уточнить пропущенное звено; 4: объяснить ограничение модели. Это критерии обратной связи, не обязательная школьная отметка.
01. Проблемная ситуация
0–5 минут · Вопрос и проверяемое предположение
Учебный контейнер массой 2,0 кг стоит на датчике в кабине. Кабина движется вверх, но её скорость уменьшается с 2 м/с до нуля за 2 с. Показание меньше 20 Н.
1 минута — обозначьте направление оси; 2 — решите, куда направлено ускорение; 2 — сформулируйте, противоречит ли показание движению вверх. Ответ пока качественный.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут · Понятия, расчёт и ограничения
Вес — сила действия тела на опору или подвес. На контейнер действуют сила тяжести mg вниз и реакция опоры N вверх. На опору контейнер действует противоположной силой того же модуля. Ось выберем вверх: N−mg=ma, следовательно N=m(g+a). Масса при этом не меняется. Прибор, показывающий «кг», обычно пересчитывает силу по принятому g; это не прямое измерение изменения массы.
Разобранный пример: a=(0−2)/2=−1 м/с². Поэтому N=2·(10−1)=18 Н. Скорость направлена вверх, ускорение вниз. Если скорость вниз и её модуль уменьшается, ускорение, наоборот, вверх и показание больше mg.
Ускорение находится по наклону v(t), не по высоте точки графика. Горизонтальный участок выше оси означает равномерный подъём: a=0, N=mg. В моменты резкой смены наклона идеализированная модель имеет скачок ускорения; значения ровно в точке стыка не определяем.
На 9 минут: 3 — силы и вес, 3 — расчёт примера, 2 — чтение графика, 1 — ограничения контакта. Формула допустима, пока тело сохраняет контакт с опорой. Отрицательную реакцию обычная опора создать не может.
03. Практика 1: данные и доказательство
14–25 минут · Первая серия
Учебная запись скорости кабины: ось вверх. На каждом интервале график — прямая между указанными концами, масса контейнера 2 кг.
| Интервал, с | v в начале → конце, м/с | Найти |
|---|---|---|
| 0–2 | 0 → 2 | a; N |
| 2–5 | 2 → 2 | a; N |
| 5–7 | 2 → 0 | a; N |
2 минуты — перенесите график; 4 — найдите наклоны и N; 3 — подпишите направление движения и ускорения; 2 — составьте вывод. 8 класс заполняет таблицу по формуле; 9 класс вычисляет путь как площадь под графиком. Продукт: три состояния датчика и аргумент к каждому. Не оценивайте N точно в точках 2 и 5 с.
Разбор практики 1 и критерии
Ускорения: +1; 0; −1 м/с². Показания: 22; 20; 18 Н. Все три интервала связаны с движением вверх, но вес различен. Путь: треугольник 2 м + прямоугольник 6 м + треугольник 2 м =10 м. Критерии: знак определяется наклоном, а не знаком v; N выражен в Н.
04. Практика 2: перенос на новые условия
25–33 минуты · Самостоятельный перенос
Новая запись: от 0 до 3 с скорость меняется 0→−3 м/с; от 3 до 5 с постоянна −3 м/с; от 5 до 6 с меняется −3→0 м/с. Контейнер теперь 4 кг.
1 минута — прогноз; 3 — вычислите a и N; 2 — сравните начало и конец спуска; 2 — сформулируйте правило. 8 класс работает с подписанными интервалами; 9 класс дополнительно доказывает сохранение массы по всем трём показаниям. Продукт: три пары чисел и схема сил.
Ответ и объяснение практики 2
a=−1; 0; +3 м/с², N=36; 40; 52 Н. В конце спуска скорость вниз, но ускорение вверх. Из каждой строки m=N/(g+a)=4 кг. Направление движения само по себе не определяет изменение веса.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Аргумент и обоснованный вывод
2 минуты: сравните объяснения «тело стало тяжелее» и «изменилось взаимодействие с опорой». 3 минуты: приведите данные, различающие массу и вес; рассмотрите модель свободного падения. 2 минуты: запишите границы такого объяснения.
Опора для обсуждения
Масса контейнера постоянна; разные N объясняются ускорением. При совместном свободном падении a=−g, N=0, но mg остаётся ненулевой. Невесомость в этой модели — отсутствие действия на опору, а не исчезновение притяжения. Никаких опытов со свободно падающими людьми или грузами не проводят.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственное решение
Контейнер 3 кг движется вниз со скоростью, меняющейся −4→−2 м/с за 1 с. Найдите a и N; объясните, больше ли вес обычного. 3 минуты — решение, 2 — проверка и исправление.
Ключ и критерии индивидуальной работы
a=(−2−(−4))/1=+2 м/с², N=3·12=36 Н вместо 30 Н. По 1 баллу: знак ускорения, величина a, показание с единицей, объяснение торможения при спуске.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Движение с ускорением по вертикали. Вес тела | Читает график скорости | Предсказывает N по трём интервалам |
| Практическая работа №13 | Проверяет новую серию и предел | Различает массу, тяжесть и вес |
Опора — раздел «Эксперименты по физике» опубликованной программы на 64 часа. Это самостоятельный урок на 45 минут. Учебные данные, подробный сценарий и распределение времени — методическая разработка. Анализ подготовленных серий и бумажных моделей не выдаётся за проведение опыта на занятии.
Источники и права на изображения
Источники проверены 15.10.2026. Все числовые наборы — учебные модели, не результаты проведённых авторами опытов. Оригинальные схемы и графики подготовлены порталом «Школы России» для этого урока. Они не являются фотографиями. Ответы и примечания учителю в PDF выделены отдельно.