Gravitační síla, tíhová síla a tíha

Žáci rozliší gravitační a tíhovou sílu, spočítají tíhu G = mg a uvedou, jak se tíha projevuje na podložce nebo na závěsu.

Průvodce tématem Gravitační síla, 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 Gravitační síla, 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 sílu (Země přitahuje těleso ke středu), tíhovou sílu (výslednice gravitačního působení Země a malého odstředivého účinku otáčení Země; ve školních výpočtech ji bereme jako svislou sílu o velikosti přibližně mg) a tíhu (síla, kterou těleso tlačí na podložku nebo tahá za závěs). Výstup CAP-FYZ-002-ZV9-004 se tu opírá o pozorování: stojící žák, zavěšené závaží, pružina nebo osobní váha ukazují účinek tíhy, ne „hmotnost v kilogramech“.

Velikost tíhy počítají vzorcem G = m·g. Hmotnost m je v kilogramech, tíhové zrychlení g na povrchu Země berou ve výpočtech obvykle 10 N/kg (přesněji asi 9,8 N/kg); jednotka tíhy je newton. Tíha se mění s místem (pól, rovník, hora) a s tím, zda podložka zrychluje (výtah), ale hmotnost tělesa se tím nemění.

Ve volném pádu nebo v beztížném stavu těleso na podložku netlačí, proto je tíha nulová, i když gravitační síla dál působí. To je hlavní důvod, proč se slova „gravitační síla“, „tíhová síla“ a „tíha“ nesmí slévat do jednoho výrazu „váha“.

Předpoklady

Klíčové pojmy

Gravitační síla
Síla, kterou Země (nebo jiné těleso) přitahuje dané těleso; směřuje ke středu Země a působí i na těleso ve volném pádu.
Tíhová síla
Svislá síla, kterou na těleso působí Země v tíhovém poli; je výslednicí gravitační síly a malého odstředivého účinku otáčení Země, ve škole téměř mg.
Tíha G
Síla, kterou těleso působí na vodorovnou podložku nebo na závěs; právě ji ukazuje pružinový siloměr a osobní váha ve newtonech.
Vzorec G = m·g
Tíha je součin hmotnosti a tíhového zrychlení; g na Zemi bereme 10 N/kg, m musí být v kg, G vyjde v N.
Hmotnost a tíha
Hmotnost charakterizuje těleso a v kg se nemění přenesením na Měsíc; tíha je síla v N a na Měsíci je menší, protože je menší g.
Projev na podložce a na závěsu
Stojící těleso tlačí na podložku silou rovnou tíze; visící těleso stejně velkou silou napíná lano nebo pružinu.
Beztížný stav
Při volném pádu podložka nestlačuje těleso, tíha je nula, gravitační síla však nezaniká.

Časté miskoncepce

  • Častá chyba

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

    Jak na to

    U tabule spočítejte tutéž osobu dvakrát: m = 50 kg, g = 10 N/kg, G = 500 N. Na siloměr nebo osobní váhu napište jednotku N a nechte žáky přeškrtnout kg u síly.

  • Častá chyba

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

    Jak na to

    Nakreslete dvě tělesa: šipku Země → žák (tíhová síla) a šipku žák → podlaha (tíha). Nechte je slovně říct, na které těleso která síla působí.

  • Častá chyba

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

    Jak na to

    Srovnejte zavěšené závaží na vzduchu a ponořené do kbelíku: siloměr klesne, ale těleso dál padá ke dnu, když ho pustíte. U výtahu zdůrazněte: tíha na podlahu se mění, gravitační přitažlivost ne.

  • 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 tíhu. Pak dodejte, že se kniha nehýbe, protože podložka tlačí stejně velkou silou vzhůru.

Jak učit

2–3 hodiny

  1. Evokace: žáci odhadnou, co ukáže osobní váha a pružinový siloměr u stejného batohu a zda se číslo změní, když batoh podrží spolužák.
  2. Jádro: rozlišíte gravitační sílu, tíhovou sílu a tíhu na náčrtu, spočítáte G = mg (g = 10 N/kg) a změříte tíhu na závěsu i na podložce.
  3. Reflexe: žáci jednou větou řeknou, která síla by zbyla ve volném pádu a kterou by přestala ukazovat váha.

Nápady na aktivity

  • Porovnání rovnoramenných vah a siloměru: stejné závaží, jednou hmotnost v kg, podruhé tíha v N; tabulka m a G = 10m.
  • Zavěšené závaží na siloměru ve vzduchu a ve vodě a krátký komentář, co se změnilo (tíha na závěsu) a co ne (hmotnost, gravitační přitažlivost).

Hodnocení

Žák spočítá tíhu tělesa o dané hmotnosti (g = 10 N/kg) a uvede, na které těleso tíha působí (podložka nebo závěs).

Žák na náčrtu odliší gravitační/tíhovou sílu od tíhy a vysvětlí, proč ve volném pádu váha ukáže nulu.

Související témata

Zdroje

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Gravitační síla, tíhová síla a tíha

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

Základní materiály

Interaktivní aktivity 14

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 Gravitační síla, 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