Tíhová síla a tíha

Žáci rozliší gravitační sílu, tíhovou sílu a tíhu, vypočítají tíhu ze vztahu G = m·g a popíší, jak těleso působí na podložku nebo závěs.

Průvodce tématem Tíhová síla a tíha v předmětu Fyzika pro 7. třídu: co mají žáci zvládnout, na co navázat a kde nejčastěji chybují. K tomu příprava na hodinu, pracovní list nebo písemka, které ScioBot připraví na jedno kliknutí přesně pro tento ročník.

Připravit hodinu Všechny formáty

Klikněte a tvořte

Získejte přípravu zdarma

Vyberte formát. Jedním kliknutím otevřete tvorbu na téma Tíhová síla a tíha (7. třída) — ScioBot ho připraví za vás.

Připravit hodinu

Další formáty na jedno kliknutí

Téma i ročník jsou už vyplněné. Nic nepíšete — rovnou tvoříte.

Žáci v 7. ročníku rozlišují tři blízké, ale různé pojmy. Gravitační síla je přitažlivé působení Země na těleso a míří přibližně ke středu Země. Tíhová síla je výslednicí gravitačního působení Země a malého odstředivého účinku jejího otáčení; míří svisle dolů a ve školních výpočtech její velikost přibližně odpovídá součinu m·g. Tíha je síla, kterou těleso působí na podložku nebo závěs. Stojící žák, zavěšené závaží, pružina nebo osobní váha ukazují účinek tíhy, ne „hmotnost v kilogramech“. Téma navazuje na výstup CAP-FYZ-002-ZV9-004 pozorováním účinků sil na zavěšené a podepřené těleso.

Tíhu tělesa v klidu vzhledem k Zemi počítají vztahem G = m·g. Hmotnost m se dosazuje v kilogramech, tíhové zrychlení g na povrchu Země se ve školních výpočtech obvykle zaokrouhluje na 10 N/kg (přesněji je asi 9,8 N/kg) a tíha G vychází v newtonech. Její velikost se mírně mění podle místa, například mezi pólem a rovníkem nebo s nadmořskou výškou. Mění se také při zrychlování podložky, například ve výtahu. Hmotnost tělesa se přitom nemění.

Ve volném pádu těleso netlačí na podložku ani netahá za závěs, takže jeho tíha je nulová, i když na ně dál působí gravitační síla. Proto je důležité rozlišovat gravitační sílu, tíhovou sílu a tíhu, které se v běžné řeči často nepřesně označují slovem „váha“.

Předpoklady

  • Síla jako veličina: značka F, jednotka newton a znázornění šipkou
  • Hmotnost, kilogram a měření na rovnoramenných vahách
  • První seznámení s tíhou a tíhovou silou
  • Skládání sil: svislá tíhová síla a síla podložky nebo závěsu

Klíčové pojmy

Gravitační síla
Přitažlivá síla, kterou Země (nebo jiné těleso) působí na dané těleso. Míří přibližně ke středu Země a působí i na těleso ve volném pádu.
Tíhová síla
Síla, kterou na těleso působí Země v tíhovém poli. Její směr a velikost ovlivňuje vedle gravitačního působení také otáčení Země; ve školních výpočtech její velikost přibližně odpovídá m·g.
Tíha G
Síla, kterou těleso působí na podložku nebo závěs. V klidu vzhledem k Zemi ji lze měřit siloměrem a její velikost vyjadřovat v newtonech.
Vztah G = m·g
V klidu vzhledem k Zemi vypočítáme tíhu jako součin hmotnosti a tíhového zrychlení. Na Zemi ve školních výpočtech bereme g = 10 N/kg; hmotnost m dosazujeme v kg a tíhu G získáme v N.
Hmotnost a tíha
Hmotnost charakterizuje těleso a vyjadřuje se v kilogramech. Při přenesení na Měsíc se nemění, zatímco tíha vyjádřená v newtonech je tam menší, protože je menší tíhové zrychlení.
Působení na podložku a závěs
Těleso v klidu vzhledem k Zemi tlačí na vodorovnou podložku nebo tahá za závěs silou o velikosti své tíhy.
Beztížný stav
Při volném pádu těleso netlačí na podložku ani netahá za závěs, takže jeho tíha je nulová. Gravitační síla přitom nezaniká.

Časté miskoncepce

  • Častá chyba

    Žák řekne „vážím 50 kilo“ a do vztahu G = m·g dosadí G = 50 N, nebo naopak za m dosadí 500.

    Jak na to

    Spočítejte příklad pro m = 50 kg a g = 10 N/kg: G = 500 N. U siloměru nebo osobní váhy označte výsledek jednotkou N a nechte žáky odlišit ji od kilogramů, které patří k hmotnosti.

  • Častá chyba

    Žák slučuje tíhovou sílu a tíhu: „Země mě táhne dolů, to je ta samá síla, kterou tlačím do podlahy.“

    Jak na to

    Nakreslete šipku síly Země působící na žáka a šipku síly žáka působící na podlahu. Žáci pak určí, na které těleso každá síla působí.

  • Častá chyba

    Žák tvrdí, že ve vodě nebo ve volně padajícím výtahu „není gravitace“, protože je mu lehčeji.

    Jak na to

    Porovnejte údaj siloměru při zavěšení závaží ve vzduchu a při jeho ponoření do vody: ve vodě siloměr ukáže menší sílu, protože na závaží působí také voda. Hmotnost ani gravitační přitažlivost tím nezanikají. Ve volném pádu těleso netlačí na podlahu, přesto na ně dál působí gravitace.

  • Častá chyba

    Žák u knihy na stole řekne, že na ni „žádná síla nepůsobí, vždyť se nehýbe“.

    Jak na to

    Nechte knihu stlačit pěnovou podložku nebo pružinku pod sešitem. Deformace ukáže její působení na podložku. Kniha zůstává v klidu, protože podložka působí stejně velkou silou vzhůru.

Jak učit

2–3 hodiny

  1. Evokace: Žáci odhadnou, co ukáže osobní váha a pružinový siloměr při měření stejného batohu a zda se údaj změní, když batoh drží žák stojící na osobní váze.
  2. Uvědomění: Rozlište gravitační sílu, tíhovou sílu a tíhu na náčrtu. Vysvětlete, kdy lze použít vztah G = m·g, a porovnejte tíhu změřenou na závěsu a na podložce.
  3. Reflexe: Žáci jednou větou vysvětlí, která síla působí na těleso ve volném pádu a co v této situaci ukáže váha.

Nápady na aktivity

  • Porovnejte rovnoramenné váhy a siloměr: u stejného závaží určete hmotnost v kg a tíhu v N. Výsledky zapište do tabulky a ověřte vztah G = 10·m.
  • Zavěste závaží na siloměr a porovnejte jeho údaj ve vzduchu a při ponoření do vody. Žáci stručně popíší, co se změnilo a co zůstalo stejné: údaj siloměru, hmotnost a gravitační přitažlivost.

Hodnocení

Žák vypočítá tíhu tělesa o zadané hmotnosti při g = 10 N/kg a určí, na které těleso působí tíha: na podložku nebo závěs.

Žák v náčrtu odliší gravitační a tíhovou sílu od tíhy a vysvětlí, proč váha při volném pádu ukáže nulový údaj.

Zdroje

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Tíhová síla a tíha

Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Tíhová síla a tíha jedním klikem.

Základní materiály

Interaktivní aktivity 15

K tisku a rozstříhání 8

Hry pro celou třídu 4

Očekávané výstupy

  • CAP-FYZ-002-ZV9-004 Popíše některé důležité případy působení sil mezi tělesy, s využitím vlastních pozorování, experimentů a historického pohledu fyziky vysvětlí souvislost silového působení se změnami pohybového stavu těles.

Učíte Tíhová síla a tíha trochu jinak?

Popište ScioBotu vlastními slovy, co s žáky chcete zvládnout a kolik máte času. Materiál přizpůsobí vašemu ŠVP, třídě i žákům se speciálními vzdělávacími potřebami.

Napsat ScioBotu

Související témata