Обобщающий урок по теме «Законы Ньютона»
Цели урока : обобщить и систематизировать знания обучающихся о законах Ньютона; учить применять полученные ранее знания для объяснения изучаемых явлений при решении задач; подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.
Оборудование : компьютерная презентация .
Эпиграф
«Знать физику - значит уметь решать задачи»
Э.Ферми
1 слайд
Ход урока
Кроссворд – наоборот
Слайд 2
Дать пояснение к словам. Ключевое слово « механика»
Механика была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей обширный класс явлений – движение тел. Один из современников Ньютона, А. Поп,так выразил свое восхищение этой теорией в стихах (перевод С. Маршака) :Был этот мир
Глубокой тьмой окутан.
Да будет свет!
И вот явился Ньютон.
Земная механика многим обязана гению Ньютона. Он сформулировал три закона движения тел, с помощью которых механики до сих пор рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств, оценивают прочность конструкций. Законы Ньютона позволяют нам теперь ответить на многие вопросы: «почему», которые я задаю вам:
Законы движения выражаются простыми, на первый взгляд, формулами, но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения. Приведите примеры. И эти движения, и тела, которые их совершают, не похожи друг на друга! Различны и силы, действующие на них. Но для всех движений и тел справедливы законы Ньютона.
А теперь давайте повторим изученные понятия и применим законы Ньютона для объяснения некоторых явлений.
Продолжите предложения
Согласны ли вы со следующими утверждениями?
С железнодорожным составом связана система отсчета. В каких случаях она будет инерциальной?
а) поезд стоит на станции;
б) поезд отходит от станции;
в) поезд подходит к станции;
г) поезд движется равномерно на прямолинейном участке дороги.
Слайд 7
Для каждого участка охарактеризуйте движение . Слайд 8
Законы Ньютона позволяют людям не только изучать движения, но и управлять ими. Например, ученым, которые управляют полетом космического корабля, необходимо знать положение корабля в любой момент времени. Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы. Действующие на корабль в любой точке траектории. Пользуясь этими данными, они решают задачу механики применительно к космическому кораблю. Но сил, действующих на корабль, очень много. Они все время меняются. И вычислять надо не одну. а три координаты. Движение происходит в пространстве. Мы же с вами решаем более простые задачи.
1-й уровень
1.Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 м\с 2 .
2.К телу приложены две силы: F 1 =0,5Н, F 2 =2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.
F 1 F 2
2-й уровень
1.Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м\с. Найти начальную скорость тела.
2. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м\с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.
Дополнительная задача
По графику зависимости проекции силы от времени начертите график зависимости проекции ускорения от времени.
F х
О А В С t
Подведение итогов
Законы Ньютона важно знать и помнить машинистам поездов, водителям автомашин и вообще всем, кто управляет транспортным средством, а также пешеходам, пересекающим оживленную улицу. Почему? (Для остановки движущихся тел нужны время и пространство).
Боевое применение танков часто основано на их способности создавать значительную ударную силу. Обладая огромной массой, танки на большой скорости могут легко разбивать прочные стены. Таранить укрепления врага. Чтобы как-то снизить эту ударную силу. Противотанковая оборона стремиться в первую очередь уменьшить скорость танков вблизи обороняемых объектов. С этой целью распахивают или разжижают грунт, вырывают канавы.
Если нет противодействия, нет и действия. Поэтому, чтобы просверлить отверстие в тонкой детали, ее зажимают в тисках.
Бурно развивающаяся техника требует решения ряда научных проблем, в первую очередь в механике. Ньютон видел в науке важный способ совершенствования производства. Вот что об этом он написал: «Если дети будут хорошо обучены и воспитаны опытными учителями, то со временем народ получит более умных моряков, кораблестроителей, архитекторов, инженеров и лиц всевозможных математических профессий для работы, как на море, так и на суше».Слайд 9.
Научный подвиг Ньютона по достоинству оценен и современниками и потомками. Новая физика изменила представления Ньютона о пространстве и времени, массе и действии, но не отбросила его механику, а только определила границы ее применимости.И тем не менее «мы восхищаемся гением Ньютона, сумевшим в пестром многообразии явлений открыть простые и глубокие законы. Без знания их человек никогда бы не достиг того господства над силами природы, свидетелями которого мы являемся»(П.С. Кудрявцев). Сам Ньютон сказал: «Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше». Слайд 10.
Домашнее задание: Сборник задач Лукашика № 319, 321,322(желающим)
Ход урока
I Организационный момент Здравствуйте, ребята! Я рада видеть вас всех на уроке в полном составе.В истории есть немного имен и книг, пронизывающих века и даже тысячелетия и непрестанно влияющих на развитие культуры, техники и науки, есть научные открытия, которые оказываются пригодными для решения современных практических задач, и это означает, что они достоверны, ибо они прошли самое жесткое испытание – испытание временем. Именно таким великим законам физики – законам Ньютона посвящен наш урок.
Я, надеюсь, что мы сегодня с вами плодотворно поработаем на уроке. И хотелось бы, чтобы этот урок оказался интересным для всех. (Слайд 1)
Без имени Ньютона нет физики, а для Ньютона без физики и математики не было бы жизни. Наука для него - это и вода, и воздух, и пища. Его именем названы теоремы, законы, единицы измерения силы.
Он родился вьюжной зимой 1643 года, после Рождества, когда метель особенно тоскливо выла в высоких каминных трубах Вулсторпа . Родился преждевременно и очень слабый, такой маленький, что его можно было искупать в пивной кружке... Но он как-то выжил и странно, за всю свою долгую жизнь почти никогда не болел, к 84 годам потерял лишь один зуб.
Наиболее плодородными в жизни Ньютона были годы 1665 – 1667-й, когда во время эпидемии чумы он уезжал в голодную деревню Вулсторп. Эти годы можно назвать «болдинской осенью» Ньютона. Он работал сверх всякой меры! Здесь рождается интегральное исчисление, здесь он раскрывает солнечный луч, познает тайну спектра, здесь конструирует телескоп нового типа – рефлектор и микроскоп.
Был и другой Ньютон. Его мы знаем очень мало. Этот Ньютон – политик, член учредительного парламента, человек, который совершенно непонятным образом научную работу сочетал с административной, со службой государственным интересам.
Слава Ньютона досталась ему нелегко: она приносила и горечь разочарований, и боль обиды. В спорах со многими учеными ему не раз приходилось отстаивать свой приоритет в науке.
Читая слова нашего эпиграфа к уроку, мы видим, что, по мнению Ньютона, законы были открыты «играючи». Просто необходимо было более внимательно отнестись к окружающему миру, полному неизведанного.
Мы с вами изучили три закона Ньютона, и вы получили определённый багаж знаний. А, как известно, знания - сила. Вряд ли человек, не имеющий никакого багажа знаний, сможет открыть что-то новое для человечества, да и не только для человечества, но и для себя. А каков багаж знаний у вас, мы сегодня и проверим.
На уроке мы повторим законы движения, закрепим знания при решении задач, покажем связь законов с жизнью.
"Сказка ложь, да в ней намек – добрым молодцам урок". С такой присказкой вы встречались не раз. Во многих литературных произведениях и сказках идет речь о проявлении законов Ньютона. А теперь вам предстоит ответить на качественные вопросы, связанные с предложенными фрагментами из этих произведений.
«Стоило коню остановиться, как рыцарь тут же летел вперёд. А когда конь трогался с места, рыцарь тотчас падал назад» (Объясните явление из произведения «Алиса в Зазеркалье») А кто автор этого произведения? (Льюис Кэрролл)
(Ответ: Вследствие явления инерции).
В основе какого закона Ньютона лежит явление инерции?
На какой вопрос отвечает 1 закон Ньютона? (КОГДА ТЕЛО НАХОДИТСЯ В ПОКОЕ ИЛИ ДВИЖЕТСЯ ПРЯМОЛИНЕЙНО И РАВНОМЕРНО?)
Сформулируйте 1 закон Ньютона (Слайд 4)
При каких условиях тело движется равноускоренно? Какой закон даёт ответ на этот вопрос?
Сформулируйте 2 закон Ньютона (Слайд 5)
Запишите на доске его математически
Как формулируется третий закон Ньютона. (Слайд 6)
Запишите его математически.
(Слайд 7) Подумай и ответь
1. Почему необходимо пассажиру и водителю автомобиля пристёгивать ремни безопасности?
(Явление инерции можно наблюдать при резком торможении автомобиля. Машина останавливается, а водитель продолжает двигаться).
Особенно с этим явлением приходиться часто считаться при движении на дорогах. Поэтому призываю вас для безопасности вашей жизни соблюдать правила дорожного движения!
2. Когда человек идет по земле, то сила, с которой он отталкивает землю, равна той силе, с которой его толкает вперед земля. Почему же земля при этом практически остаётся неподвижной?
(Это следствие третьего закона Ньютона. Согласно же второму закону Ньютона, эти силы сообщают человеку и земле ускорения, обратно пропорциональные их массам. Но земля из-за большей сравнительно с человеком массе остается при этом практически неподвижной, а человек движется).
(Слайд 8)
«
Человек знает физику, если он умеет решать задачи”
Энрико Ферми
1 вариант Посадил дед репку, и выросла репка большая пребольшая…
Какую силу надо приложить к репке массой 200г., чтобы вытащить ее из земли с ускорением 0.5 м/с 2 ?
Укажите автора и название произведения. (Сказка «Репка», русская народная)2 вариант “Я встал рядом с огромнейшей пушкой,… и когда из пушки вылетело ядро, я вскочил на него верхом и лихо понесся вперед… мимо меня пролетело встречное ядро, … я пересел на него и как ни в чем не бывало, помчался обратно”.С каким ускорением вылетело ядро из пушки, если масса ядра 20 кг, а сила, подействовавшая на ядро, равна 300 Н.? Укажите название произведения (Приключения барона Мюнхгаузена)Физкультминутка
Во втором законе Ньютона сказано, что ускорение, полученное телом при действии на него некоторой силы, прямо пропорционально этой силе и обратно пропорционально массе этого тела. Понятно, почему спортсмены – бегуны так следят за своим весом: чем больше масса бегуна, тем меньшую скорость он разовьет.
Но и не только спортсмены вашего класса, но и все другие должны соблюдать режим питания: переедание грозит увеличением массы тела, а это прямо пропорционально нагрузке на сердце, соответственно, уменьшением работоспособности и сопротивляемости организма различным заболеваниям.
Всем известно, чтобы иметь стройное и подтянутое тело, надо заниматься спортом. Но, увы, далеко не у всех есть время для посещения спортзала и даже для занятий в домашних условиях. Существуют физические упражнения, которые можно выполнять в любое время и в любом месте, даже во время поездки в общественном транспорте. Например, вот такие.
Сидя за столом, передвиньтесь поближе к краю стула так, чтобы бедро не лежало на стуле. Оторвите от пола ступню одной ноги, приподнимите ее на несколько сантиметров над уровнем пола и удерживайте в таком положении до полной усталости.
Выполните упражнение другой ногой. Для усиления нагрузки выполняйте упражнение двумя ногами одновременно.
Такие упражнения позволяют сделать ваши ноги стройными и красивыми, а живот - плоским и подтянутым.
(
Слайд 10)
Карлсон, считая себя лучшим пылесосчиком в мире, решил сделать уборку в комнате Малыша после того, как мама только что убрала комнату своего сына.
Не надо, не надо, - просил Малыш.
Зря упираешься, - сказал Карлсон и потянул пылесос на себя с силой 30 Н. А Малыш тянул на себя – с силой 28 Н.
В чью сторону сдвинется пылесос? Чему равна равнодействующая сил Малыша и Карлсона? Сделайте схематический чертеж и изобразите на нем все силы в выбранном масштабе.
(Слайд 11)
Посмотрите на рисунок.
Какую басню проиллюстрировали физики?
История о том, как «Лебедь, Рак, да Щука вести с поклажей воз взялись», известна всем. Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова. Каким он будет?
… Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад,
А Щука тянет в воду.
(Басня утверждает, что «воз и ныне там», другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна нулю. Лебедь, рвущийся в облака, не мешает работе рака и щуки, даже помогает им: тяга лебедя, направленная против силы тяжести, уменьшает трение колес о землю и об оси, облегчая тем вес воза. Они направлены под углом друг к другу, следовательно, их равнодействующая не может равняться нулю.)
Заключение
Биографы Ньютона рассказывают, что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с легкостью затмил своего соперника. Разбуженного джина познания нельзя снова спрятать в темную заплесневелую бутылку. С того счастливого для мировой науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.Со времен установления Ньютоном основных законов движения прошло почти три столетия. За это время законы множество раз проверялись в различных условиях, и всякий раз полученные результаты подтверждали их истинность.(Слайд 12) Рефлексия Д/З
План-конспект урока по физике в 9м классе
Тема урока: Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея
Дата проведения: 22.01.2013
Цели урока:
Образовательная: Изучить III закон Ньютона, его особенности и значение, сформировать умение у учащихся применять III закон Ньютона для решения практических, логических, качественных задач. Изучить принцип относительности Галилея
Развивающая: развивать умение наблюдать, анализировать. Делать выводы, формировать учебно-коммуникативные навыки и умения учащихся:
- отвечать на вопросы в соответствии с их характером;
- уметь вести диалог с целью уточнения, получения, систематизации информации, с целью закрепления данной темы;
- строить рассказ о физическом законе на основе плана;
- умение пользоваться физическими приборами.
Воспитательная: воспитывать культуру учебного труда, уверенность, самостоятельность, умение слушать своих товарищей.
Здоровьесберегающая: Обеспечить школьникам возможность сохранения здоровья во время обучения физике.
Тип урока:
Изучение нового материала
Вид урока:
Комбинированный
ТСО: мультимедийная доска, мультимедео и видео сопровождение
Структура урока:
Организационный этап 2 мин
Актуализация опорных знаний 10 мин
Изучение новой темы 20 мин
Закрепление 5мин
Рефлексия,д/з. 8 мин
Ход урока.
Организационный этап
Эпиграф: Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше.
Йсаак Ньютон(1643-1727)
Ребята! Я рада Вас приветствовать, и приглашаю совершить на автобусе увлекательное путешествие по стране «Динамика». И мы знаем, что основными в динамике являются законы Ньютона, которые мы продолжим изучать в ходе этого путешествия. А Исаак Ньютон незадолго перед смертью, словно оглядывая свою жизнь, такую спокойную внешне и такую неистово бурную внутренне, писал:
«Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другим, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным»
Актуализация опорных знаний
Но для того что бы отправиться в путь, необходимо проверить состояние всех деталей автобуса. Обнаружены неисправности спущены шины, нужно накачать воздух в колеса, наполнить их знаниями. Для этого ответим на вопросы по пройденным темам:
1.Что такое сила?
2.Первый закон Ньютона
3.Второй закон Ньютона
4. На автобус действуют сила тяги 6кН и сила трения 3кН. Автобус движется с ускорением 1м\с2. Чему равна масса автобуса?
Получаем билет в наш автобус - это и есть тема нашего урока.
Записываем тему в рабочий конспект: Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.
Проложим маршрут для нашей экскурсии. Глядя на тему урока, сформулируйте задачи, которые хотелось бы решить
Формулируют учащиеся:
Познакомиться с принципом относительности Галилея
Изучение новой темы
Мотивация:
Итак, ребята, Вы изучили I и II закон Ньютона, узнали, при каком условии тело сохраняет свою скорость постоянной в ИСО, о том, что в результате взаимодействия тело приобретает ускорение, которое прямо пропорционально силе и обратно пропорционально его массе. Но ни I, ни II закон Ньютона не говорит нам о том, что же будет происходить со вторым взаимодействующим телом. Речь пойдет об этом в III законе Ньютона.
Ударьте рукой по столу. Что вы испытали?
Боль.
- Почему? Ведь это вы бьете стол, а не он вас.
Ответы на эти вопросы мы узнаем, если изучим III закон Ньютона.
III закон Ньютона объясняет явление отдачи при выстреле. Откат пушки и есть результат отдачи при выстреле. III закон Ньютона лежит в основе реактивного движения, движения кальмара и т.д.
Посмотрим кинофильм “III закон Ньютона”.
После просмотра кинофильма мы ответим на вопросы:
- Как формулируется III закон Ньютона?
- Могут ли эти силы возникать по одной?
- Какова природа этих сил?
- Можно ли эти силы складывать?
Откройте учебник на стр. 103, найдите запись третьего з-на и коротко запишите в конспект.
Мы изучили законы Ньютона. Познакомимся еще с одним важным положением в механике - принципом относительности Галилея.
Какую систему отсчета называют инерциальной?
Будет ли инерциальной система отсчета, которая движется с постоянной скоростью относительно инерциальной системы отсчета.
Будут ли выполняться в неинерциальных системах отсчета законы Ньютона?
Является ли геоцентрическая система строго инерциальной?
Теоретическое обоснование принципа относительности.
Галилео Галилей писал: « Заключите себя с каким-нибудь приятелем в зале под палубой какого-нибудь большого корабля и заставьте привести в движение корабль с какой угодно быстротой и вот (если только движение будет равномерным) вы не заметите ни малейшей перемены во всех явлениях и ни по одному из них не в состоянии будете судить - движется ли корабль или стоит на месте…»
Вопросы учащимся:
Если вы совершаете путешествие в самолете, ощущается ли скорость, с которой движется самолет?
Необходимо обратить внимание учащихся, что в инерциальных системах отсчета тождественны законы динамики, а не кинематические величины.
Какова форма траектории падения мяча в равномерно и прямолинейно движущемся автобусе?
(вертикальная линия)
Какую траекторию опишет падающий мяч относительно Земли? (Часть параболы)
Почему траектории движения одного и того же тела различны? (В движущемся поезде, начальная скорость тела, равна нулю. А для наблюдателя на Земле, начальная скорость тела равна скорости автобуса, относительно Земли.)
Какие явления начнут происходить в автобусе, если он будет двигаться с ускорением?
(Вода будет выплескиваться из стакана, предметы, находившиеся в покое на столе, начнут приходить в движение без видимой причины.)
В данном случае автобус считается неинерциальной системой отсчета и законы Ньютона в ней не выполняются.
Закрепление
Физкультминутка. «Поездка в автобусе»
Внимание. Ребята, впереди знак «Извилистая дорога». Вы - пассажиры автобуса и должны показать, как меняется положение тела пассажира относительно сиденья кресла, т.е. относительно Земли в разных ситуациях.
Автобус резко тормозит.
Автобус плавно отъезжает от остановки.
Автобус резко тормозит.
Поворот влево на большой скорости.
Поворот вправо на большой скорости.
Автобус движется равномерно и прямолинейно.
Нас остановил контролер. Ответьте на ваши вопросы, которые Вы получили в билетах.
Отвечаем на вопросы вместе, проводим взаимопроверку.
Котролер убедился в ваших знаниях физики и предлагает веселую задачу. Белку, прижимающую к себе орехи, посадили на очень гладкий стол и слегка толкнули по направлению к краю. Приближаясь к краю стола, белка почувствовала опасность. Она знает законы физики и предотвращает падение со скользкого стола. Каким образом?
Ответ: Несмотря на то, что задача вызывает улыбку, она безусловно имеет решение.
Так как стол гладкий, то силами трения мы вынуждены пренебречь. Зацепиться белке просто не за что. Выход для белки, знающей законы Ньютона - отбросить в противоположную направлению своего движения сторону все орехи со всей силой, которая есть у белочки. Бросок создаст силу противодействия движению. Орехи, отделяясь от белки, затормозят её.Рефлексия,д/з.
Наш урок подходит к завершению. Давайте оценим нашу деятельность на уроке. Получилось ли у нас решить поставленные задачи к уроку? Вспомним их.
Изучить третий закон Ньютона;
Познакомиться с принципом относительности Галилея Дамашняе заданне К следующему уроку
§ 12, упр. 12 №1, 2
Большое спасибо за приятное путешествие, хочу надеяться, что сегодняшний урок разбудит у вас жажду новых знаний. Великий океан по-прежнему расстилается перед вами и не исследован до конца. Оцените свою работу на уроке. Вам достался орешек от белочки, если вы все усвоили на уроке то положим его обратно в красную корзину к белочке, если остались некоторые вопросы по теме, вы не до конца поняли все на уроке, то кладем в синюю корзинку белочки. Приложение2
* Если время останется отвечаем на вопросы
Вы отталкиваетесь от Земли с силой 50Н. С какой силой Земля отталкивает Вас?
20 человек разделилось на две команды по перетягиванию каната. Какой будет сила натяжения каната, если каждый прикладывает силу 200Н.
Ожидаемый ответ: 10∙200Н=2000Н
Яблоко падает на Землю, потому что его притягивает Земля. Но с такой же силой и яблоко притягивает земной шар. Можно ли сказать: «Яблоко и земля падают друг на друга»?
Ожидаемый ответ: Да можно. Равные силы притяжения сообщают яблоку ускорение ≈ 10м/с2, а земному шару во столько же раз меньше, во сколько раз масса Земли превышает массу яблока.
Человек стоит на стуле. Когда человек спрыгивает со стула, то мы видим, как он падает на Землю. Почему же земля не падает на Человека?
О каких законах идет речь?
Здоровый человек передвигается по льду или скользкой дороге, делая частые мелкие шаги.
Получив в боксерском поединке, удар в челюсть, можете смело говорить после нокдауна «Ох, и ударил я его сегодня».
Проанализируйте и скажите, что объединяет все эти на первый взгляд разные примеры?
Ожидаемый ответ: все эти примеры показывают, что в природе не бывает так, чтобы только одно тело действовало на другое тело, а это другое тело на первое не действовало бы. Тела взаимно действуют друг на друга.
Приложение 1
| 1. Лошадь тянет телегу. Сравните модули силы F1 действия лошади на телегу и F2 действия телеги на лошадь при равномерном движении телеги А
. F1=F2. Б
. F1>F2. В
. F1 2. Два ученика растягивают динамометра в противоположные стороны с силами 50 Н каждый. Каково показание динамометра в этом случае? А. 0. Б . 50Н. В. 100Н. Г . Среди приведенных ответов нет правильного. 3 . Зависит ли направление и численное значение скорости тела от выбора системы отсчета? А . Да, зависит модуль и направление. Б . Зависит только модуль, направление не изменяется. В. Модуль скорости не зависит, а направление изменяется. Г. Нет, т.к. вид механического движения не изменяется при переходе из одной системы отсчета в другую. 4. Система отсчета связанная с телом инерциальная при условии, что А. тело покоится Б. тело движется равномерно и прямолинейно В . если тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. Г. нет правильного ответа. |
Приложение 2
Введение в динамику
ИСО. Первый закон ньютона
9 класс
Цель урока:
Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта. Изучить первый закон Ньютона. Показать важность такого раздела физики как «Динамика».
Ход урока:
1. Повторение.
В чём состоит основная задача механики?
Зачем введено понятие материальной точки?
Что такое система отсчёта? Для чего она вводится?
Какие виды систем координат вы знаете?
2. Новый материал.
В главном разделе механики – «Динамика» – рассматривается взаимное действие тел
друг на друга, которое является причиной изменения движения тел, т. е. их скоростей.
Если кинематика отвечает на вопрос: «Как движется тело?», то динамика выясняет,
почему именно так.
В основе динамики лежат три закона Ньютона.
Если неподвижно лежащее тело на земле начинает двигаться, то всегда можно
обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него
на расстоянии (например, если к железному шарику поднесём магнит).
Эксперимент 1
Возьмём кусок мела в руки и разожмём пальцы: мел упадёт на пол.
Какое тело подействовало на мел? (Земля)
Эти примеры говорят о том, что изменение скорости тела всегда вызывается воздействием на данное тело каких – либо других тел. Если на тело не действуют другие тела, то скорость его никогда не меняется, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.
Этот факт помогли осознать великие гении Галилей и Ньютон.
Первый закон механики, или закон инерции, был установлен ещё Галилеем. Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов физики Ньютон. Закон инерции относится к самому простому виду движения – движению тела, на которое не оказывают воздействия другие тела. Такие тела называют свободными телами.
Первый закон Ньютона:
Существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.
Такие системы отсчёта называют – инерциальными (ИСО) .
Чтобы пронаблюдать как движется тело, если на него не действуют другие тела, надо поставить условия, при которых влияние внешних воздействий было бы всё меньше и меньше, и наблюдать к чему это приведёт.
Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называется инерцией.
Эксперимент 2
Подвесим шарик на шнуре. Пока шнур не перерезан, шарик находится в покое. Если бы можно было убрать Землю, но при этом сохранить действие натянутого шнура, то он бы стал двигаться с ускорением в противоположную сторону.
О чём говорит этот пример?
3. Закрепление изученного.
Вопросы для закрепления:
В чём состоит явление инерции?
В чём состоит 1 закон Ньютона?
При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?
Какие системы отсчёта используются в механике?
Гребцы, пытающиеся заставить лодку двигаться против течения, не могут с этим справиться, и лодка остаётся в покое относительно берега. Действие каких тел при этом компенсируется?
Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатывается при резком торможении поезда. Укажите системы отсчёта, в которых первый закон Ньютона:
а) выполняется; б) нарушается.
Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, движется ли корабль, равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно?
Задачи и упражнения на закрепление:
С целью закрепления материала можно предложить ряд качественных задач по изученной теме, например:
1. Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться равномерно по льду?
2. Назовите тела, действие которых компенсируется в следующих случаях: а) айсберг плывёт в океане; б) камень лежит на дне ручья; в) подводная лодка равномерно и прямолинейно дрейфует в толще воды; г) аэростат удерживается у земли канатами.
3. При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?
Можно предложить и ряд чуть более сложных задач на понятие инерциальной системы отсчёта:
1. Система отсчёта связана с лифтом. В каких из приведённых ниже случаях систему отсчёта можно считать инерциальной? Лифт: а) свободно падает; б) движется равномерно вверх; в) движется ускоренно вверх; г) движется замедленно вверх; д) движется равномерно вниз.
2. Может ли тело в одно и то же время в одной системе отсчёта сохранять свою скорость, а в другой – изменять? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.
3. Строго говоря. Связанная с Землёй система отсчёта не является инерциальной, обусловлено ли это: а) тяготением Земли; б) вращением Земли вокруг своей оси; в) движением Земли вокруг Солнца?
4. Домашнее задание.
1. Параграф 10, ответить на вопросы.
2. Выполнить упражнение 10.
3. Ответить на вопросы микротеста:
Действие всех сил скомпенсировано. Какова траектория движения этого тела?
А) парабола;
Б) окружность;
В) прямая;
Г) эллипс.
5. Подведение итогов урока.
Конспект урока по теме «Причины движения тел. Инерция. Масса тел. Первый закон Ньютона», 9 Б класс, Хамалян Ваган Мкртычович, учитель физики МОБУ лицея № 23 г. Сочи
Цели и задачи:
Повторение ранее изученного материала, необходимого для контроля знаний учащихся и лучшего усвоения новой темы «Законы Ньютона».
Познакомить учащихся с первым законом Ньютона. Научить использовать его для объяснения физических процессов.
Учить школьников пользоваться физическими приборами, выполнять физический эксперимент, делать выводы о наблюдениях.
Вызвать интерес к изучению физики и биографиям великих людей науки.
Оборудование: Мультимедийная установка, опорные конспекты, бруски, грузы, клубок ниток, динамометры, карточки с описанием эксперимента.
Учитель: Мы сейчас с вами на уроках физике изучаем раздел « Механика». Механика объясняет закономерности механического движения и причины, вызывающие это движение. Классическую механику называют «Механикой Ньютона». Она включает в себя кинематику, динамику и статику. Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причин, вызывающих эти движения. Мы изучали законы кинематики, которые помогают нам рассчитать, где находиться изучаемое тело, с какой скоростью и по какой траектории оно движется.
А что является причиной движения тел? Приведите примеры движения тел и назовите причины, вызывающие это движение.
Ученики:
Снег падает на Землю под действием силы тяжести.
На машину при торможении действует сила трение.
Мяч отскакивает от земли под действием силы упругости.
Женщина везёт на санках ребёнка, преодолевая силу трения санок о снег и силу тяжести, действующие на ребёнка и санки.
При полете самолета на самолёт действуют сила тяги двигателей, сила притяжения Земли, сила воздушных масс.
Учитель: Объясняя причины движения тел, учащиеся использовали слово «сила». Дайте определение этому физическому понятию.
Ученик: Сила является мерой взаимодействия тел. Это – векторная величина. Она имеет точку приложения, направление и величину (модуль). Обозначается буквой F, измеряется в ньютонах.
Учитель: Тело может придти в движение, если на него подействует другое тело или несколько тел. Как нам поступать в этом случае?
Ученик: Необходимо найти R-равнодействующую этих сил.
Учитель: Рассмотрим условия покоя и равномерного прямолинейного движения. Если тело находиться в покое, означает ли это, что на него не действуют другие тела? Приведите примеры.
Ученик: Книга лежит на парте, Она в покое относительно парты, потому что на неё действуют две силы: сила тяжести, и сила упругости стола. Равнодействующая этих сил равна нулю.
Учитель: Машина движется по дороге с постоянной скоростью 60 км/ч. Равнодействующая всех сил равна нулю?
Ученик: На машину действует сила тяги мотора и сила трения колёс о дорогу. Но так как машина не стоит на месте, а движется, то сила тяги – больше.
Учитель: Если машина движется равномерно, не меняя скорости и направления, этот ответ является ошибочным. Позже мы к этому вернёмся и всё разберём. Прошу прокатить металлический шарик по стеклу и ответить на мои вопросы. У него нет мотора, а почему он так долго движется?
Ученик: Шарик по гладкому стеклу движется по инерции.
Учитель: Дайте определение физическому понятию – инерция.
Ученик: Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.
Учитель: Мы будем изучать законы Ньютона. Они относятся к разделу механики – «Динамика»
Ньютон объяснял движение тел в зависимости от действия на тело различных сил. Его труд имел название «Математические начала натуральной философии». Ньютон один из первых использовал формулы для объяснения движения тел.
Первый закон Ньютона называют «Законом инерции».
(Запись на доске или использование мультипроектора – Рисунок 1)
I закон Ньютона .
F=0, R=0 -> V=0 или V=const, (a=0)
Существуют такие системы отсчета (инерциальные системы отсчёта), относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или равнодействующая всех сил равна нулю.
Инерциальная система отсчёта – система отсчёта, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная действию других тел, движется равномерно и прямолинейно (по инерции).
Учитель: Как называется физическая величина, которая характеризует изменение скорости?
Ученик: Ускорением тела при его равноускоренном движении называется величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло. Ускорение обозначается буквой a, единица измерения – м/с 2 , является векторной величиной.
Учитель: Дайте определение физическому понятию – инертность тела. Сравните тела с разной инертностью.
Ученик: Инертность тел – свойство, присущее всем телам и заключающееся в том, что тела оказывают сопротивление изменению их скорости (как по модулю, так и по направлению).
Большой книжный шкаф обладает большей инертностью, чем детский стул. Этот шкаф сдвинуть с места и привести в движение труднее.
Учитель: Какая физическая величина является мерой инертности?
Ученик: Масса – мера инертности тела. Масса обозначается буквой – m, единица измерения – кг, является скалярной величиной.
Учитель: Приведите примеры, когда тела имеющие разную массу по-разному сохраняют свою скорость.
Ученик: Перед красным светом светофора тормозной путь грузовика больше, чем у легковой машины, если начальные скорости у них были одинаковые. Чем больше масса машины, тем медленнее она меняет свою скорость.
Учитель: Вспомним пример, когда машина двигалась с постоянной скоростью 60 км/ч по дороге. Этот случай объясняется первым законом Ньютона. При каком условии скорость тела бывает постоянной?
Ученик: Скорость тела постоянна, если сумма всех сил, действующих на тело равна нулю. Следовательно: сила тяги мотора машины равна силе трения колёс о дорогу.
Учитель: Назовите силы в природе , с которыми познакомились в 7 классе.
Ученик: Это – сила тяжести, сила упругости и сила трения.
Учитель: Дайте определение силы тяжести (Рисунок 2)
Ученик: Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести. Сила тяжести обозначается буквой F с индексом Fтяж. Это – векторная величина, вычисляется F тяж = mg, измеряется в ньютонах.
Учитель: Приведите примеры её проявления
Ученик: Выпустим из рук камень, он упадет на землю. То же самое происходит с любым другим телом.
Учитель: Какие особенности действия силы тяжести вы знаете?
Ученик: Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз к поверхности Земли. Человечество не научилось преодолевать эту силу. Она действует на все тела на Земле.
Учитель: Дайте определение силы упругости (Рисунок 3)
Ученик: Сила, возникающая в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости. Сила упругости обозначается буквой F с индексом F упр упр = kX, измеряется в ньютонах.
Учитель: Приведите примеры проявления силы упругости
Ученик:
Когда мы стремимся порвать нить, мы ощущаем её сопротивление. Это проявление силы упругости нити.
Когда спортсмены прыгают на батуте, они используют упругие свойства этого спортивного снаряда.
Учитель: Дайте определение силы трения. (Рисунок 4)
Ученик: Сила трения возникает на поверхности соприкосновения прижатых друг к другу тел при относительном перемещении их и препятствует их взаимному перемещению. Силу трения обозначают буквой F с индексом F тр . Это векторная величина, вычисляется F тр = μN, измеряется в ньютонах. μ -коэффициент трения скольжения, N-сила давления на поверхность.
Учитель: Приведите примеры проявления силы трения.
Ученик: Санки, скатившись с горы, постепенно останавливаются под действием силы трения санок о снег.
Учитель: Действие всех сил, которые мы с вами ранее изучали и сейчас повторили, мы должны будем учитывать при решении задач по динамике.
Учитель: Деревянный брусок лежит на горизонтальной поверхности стола. Назовите тела, с которыми он взаимодействует. Изобразите силы, действующие на брусок.
Ученик: На брусок действуют сила тяжести и сила упругости опоры (поверхности стола). Эти силы равны, но противоположно направлены.
Учитель: Маленький железный шарик подвешен на тонкой шелковой нити. С какими телами он взаимодействует? Изобразите силы, действующие на него.
Ученик: На шарик действуют сила тяжести и сила упругости нити. Эти силы равны, но противоположно направлены, поэтому шарик в равновесии.
Учитель: Что произойдет, если сила тяжести, действующая на шарик,будет больше силы упругости нити?
Ученик: Шарик будет падать вертикально вниз под действием его силы тяжести с ускорением =g
Учитель: Предлагаю сделать небольшой эксперимент с предложенными приборами и телами.
Изучение движения тела под действием силы.
Оборудование : Лист с описанием эксперимента, деревянный брусок, грузы, нить, измерительная линейка, секундомер, динамометр.
Указания к работе.
Укажите пределы измерения приборов, цену их деления и погрешность измерения.
Создайте соединение предметов, имеющих возможность двигаться горизонтально и самостоятельно.
Сравните скорость движения этой системы при различных вариантах соединения приборов.
Сделайте рисунки полученной установки. Запишите ваши выводы из наблюдений.
Таблица
Дайте ответы на вопросы.Какая существует зависимость скорости движения тела от его массы, если сила тяги является величиной постоянной? (Это зависимость прямо пропорциональная или обратная?)
(Обычно всё заканчивается тем, что мальчики из двух брусков и двух круглых грузов делают машинку и продолжают с ней эксперимент.)
Ученик: Правильные выводы : скорость бруска - обратно пропорциональна его массе, скорость бруска - прямо пропорциональна силе действующей на него.
Учитель: Сегодня вы выполняли эксперимент, который поможет Вам лучше понять 2 закон Исаака Ньютона. Мы с этим законом познакомимся на следующем уроке более подробно.
Учитель: Предлагаю учащимся оценить свою работу и работу своих товарищей на этом уроке.
Домашнее задание : §10 (ответить на вопросы в конце §10), читать §11. Подготовить доклад об Исааке Ньютоне (по желанию).
Дополнительный материал для учащихся : Биография Ньютона
Литература:
А.В. Пёрышкин. «Физика 7 класс», Дрофа: – Москва, 2009.
А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник «Физика 9 класс», Дрофа: – Москва, 2009.
В.Ф. Шаталов, В.М. Шейман, А.А. Хайт «Опорные конспекты по кинематике и динамике», Просвещение: – Москва, 1989.
Шелгунова Л.Г. «Первый закон Ньютона».
Колбергенов Г. и др. «Физика в таблицах и схемах для школьников», «Лист Нью»: – Москва, 2004.
Ю.С. Куперштейн, А.Е. Марон «Физика 9 класс. Опорные конспекты и дифференцированные задачи», С.-Петербург, 1994.
