Урок 3/23
Тема. Второй и третий законы Ньютона
Цель урока: ознакомить учащихся с зависимостью между ускорением, что приобретается телом, и силой, что на него действует. Раскрыть содержание третьего закона Ньютона; углубить знания о взаимодействии тел
Тип урока: урок изучения нового материала
План урока
Демонстрации |
1. Зависимость ускорения тела от действующей на него силы. 2. Опыты, иллюстрирующие третий закон Ньютона. 3. Фрагменты фильма «Законы Ньютона» |
|
Изучение нового материала |
30 мин. |
1. Соотношение между силой и ускорением. 2. Второй закон Ньютона. 3. Особенности применения второго закона Ньютона. 4. Третий закон Ньютона. 5. Свойства сил, с которыми тела взаимодействуют. 6. Примеры проявления третьего закона Ньютона. |
Закрепление нового материала |
1. Тренируемся решать задачи. 2. Контрольные вопросы |
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Вопрос к учащимся в ходе изложения нового материала
1. Вызывает постоянная сила постоянное ускорение?
2. Как зависит модуль ускорения от модуля силы?
3. Как направлено ускорение тела, если известно направление к действующему силы?
4. Каково соотношение между силами, с которыми взаимодействуют два тела?
5. Что общего имеют две силы, с которыми взаимодействуют два тела?
6. Чем отличаются силы, с которыми взаимодействуют два тела?
7. Есть ли физическая разница между действием и противодействием?
8. Почему третий закон Ньютона называют законом взаимодействия?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
Что мы узнали на уроке
Второй закон Ньютона:
Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение:
3 второго закона Ньютона получаем выражение для 1 Н:
Третий закон Ньютона: два тела взаимодействуют друг с другом с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению:
1 = - 2 .
Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, направлены вдоль одной прямой и имеют одинаковую физическую природу.
Силы, с которыми взаимодействуют два тела:
а) имеют ту же физическую природу, поскольку обусловлены той самой взаимодействием;
б) одинаковые по модулю и направлены вдоль одной прямой противоположно друг к другу;
в) приложены к разным телам и поэтому не могут компенсировать друг друга.
Домашнее задание
г1 ) - 6.18; 6.19; 6.32;6.38, 6.41;
р2) - 6.52; 6.54; 6.55, 6.63; 6.64;
г3 ) - 6.71; 6.73; 6.74, 6.76; 6.77.
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.Примерно по такому же принципу летит ракета, поднимаясь вверх.
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.
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
- Организационный момент
- Повторение изученного материала
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:
- Почему? При каких условиях тело совершает равномерное движение или находится в покое?.Ответ дает 1-й закон Ньютона.
- Почему и при каких условиях тело движется равноускоренно? Ответ дает на этот вопрос 2-й закон Ньютона.
- Как вообще возникает сила? Ответ на этот вопрос дает 3-й закон Ньютона.
- От единичного факта – падения яблока – Ньютон приходит к грандиозному обобщению. Какому?
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
- Сила – величина…
- Сила характеризуется тремя параметрами...
- Равнодействующей называется сила…
- Сила – причина… Слайд 5
Согласны ли вы со следующими утверждениями?
- Если на тело не действует сила, то оно не двигается
- Если на тело действует сила, то скорость тела изменяется
- Если на тело перестает действовать сила, то оно останавливается
- Тело обязательно двигается туда, куда направляется сила
- Все тела падают с одинаковым ускорением. Слайд 6
- Массу одного из взаимодействующих тел увеличили в 5 раз. При этом сила взаимодействия увеличилась в 5 раз
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.
- Решение задач (самостоятельно)
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)
