Открытый урок изучения новых знаний в 9-м классе по теме: "Свободное падение тел"

Открытый урок изучения новых знаний.

9 класс. Базовый курс

Цель урока:

• Показать, что свободное падение есть частный случай равноускоренного движения.

Задачи:

Образовательные задачи:

• вести понятие свободного падения тел и ускорение свободного падения;
• распространить применение уравнения равноускоренного движения на свободное падение;
• познакомить учащихся с историей возникновения и сутью экспериментального метода познания;

Воспитательные задачи:

• развитие интеллектуальных способностей учащихся;
• активизировать деятельность учащихся на уроке.

Оборудование:

• стремянка, оформленная под Пизанскую башню;
• шары;
• секундомер;
• круги разной массы;
• трубка Ньютона;
• насос Камовского;
• стробоскоп;
• капельница;
• паралон;
• портрет Аристотеля и Галилея.

План урока

1. Познание природы через опыт.
2. История открытия свободного падения.
3. Опыт с трубкой Ньютона. Вводится понятие свободного падения.
4. Выступление учащихся о биографии Галилея.
5. Экспериментальное доказательство, что свободное падение, есть равноускоренное движение.
6. Повторяется опыт Галилея – бросают шары с “Пизанской” башни.
7. S t², все тела падают с одинаковым ускорением.
8. Определение величины ускорения свободного падения.
9. Законы свободного падения.
10. Свободное падение без начальной скорости. Из графика зависимости V(t) получается.
11. l₁: l₂: l₃:…l_n = 1:3:5…(2n–1).
12. Подтверждение l₁ : l₂ : l₃ :…l_n = 1 : 3 : 5…(2n–1) на опыте, где используется стробоскоп и капельница.
13. Подведение итогов работы по теме “Свободное падение”.

Ход урока

1. Мотивация

Однажды великого мыслителя Сократа спросили о том, что, по его мнению, легче всего в жизни.

Он ответил: “Легче всего – научить других, а труднее – познать самого себя”.

На уроках физики мы говорим о познании природы, так как физика – наука о природе.

Вот и сегодня нам необходимо описать одно из явлений природы – Свободное падение. Необходимо описать его кинематически, то есть:

• определить вид движения.
• выявить его особенности.
• записать формулы для свободного падения.

И как истинные мыслители мы рассмотрим экспериментальный метод исследования.

Обратимся к стихам Ф. И. Тютчева:

Не то, что мните Вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик –
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык…

Учитель: Запишите в тетради несколько слов, в состав которых входил бы корень пад с лексическим значением падения

Ученик: Листопад, камнепад, снегопад, водопад, падалица.

Учитель: Все эти слова являются примерами падения тел на земле.

2. История открытия свободного падения

Первое общеизвестное учение о падении тел принадлежит Аристотелю, который считал, что тяжелый камень падает быстрее сухого листа.

Учитель: От чего зависит скорость падения тел по Аристотелю?

Ученик: От массы.

Учитель: Проверим справедливость этого утверждения на опытах.

Методические замечания: Каждой группе предлагается пронаблюдать падение разных тел и выдвинуть своё предположение по поводу результатов опыта.

I группа

Два шара разной массы.

Ученик: Тела разной массы достигают поверхности одновременно. Аристотель не прав.

II группа

Два диска разной массы.

Ученик: Диски достигают поверхности не одновременно.

Учитель: Почему? Какие силы действуют на диски?

Ученик: Сила тяжести. Сила сопротивления.

m₁> m₂

так как F_c1= F_c2

Поэтому диски с большей массой падают быстрее.

III группа

Два бумажных листа одинаковой формы, один из которых сминают в ходе эксперимента.

Ученик: В данном опыте видно, что действуют силы сопротивления воздуха.

IV группа

Тела в трубке Ньютона с воздухом.

Ученик: Тела достигают конца трубки по-разному.

Учитель: Что необходимо сделать, чтобы тела в трубке падали одновременно?

Ученик: Откачать из трубки Ньютона воздух.

3. Опыт с трубкой Ньютона

Учитель: Откачаем из трубки воздух. Что мы видим?

Ученик: Скорость падения тел в вакууме одинакова.

Учитель: Какое падение тел называется свободным?

Ученик: Падение тел в безвоздушном пространстве называется – свободным падением.

4. Биография Г.Галилея

Почему 200 лет мысли Аристотеля не подвергались сомнению. Но в конце XVI века учение Аристотеля о падении тел было опровергнуто великим итальянским физиком Г.Галилеем.

5. Опыт Г.Галилея

Методические замечания: На этом этапе урока с учащимися необходимо повторить, как зависит путь от времени при равномерном и равноускоренном движении.

Учитель: К какому же виду движения относится свободное падение? Для ответа на этот вопрос повторим опыты Г.Галилея.

Как гласит легенда, Г.Галилей изучал свободное падение, бросая шары с Пизанской башни, которая находится в г. Пизе. Представим, что перед вами Пизанская башня.

Методические замечания: Для имитации Пизанской башни можно взять высокую стремянку.

Необходимо бросать шары с разной высоты 1 м и 3 м.

Результаты опыта запишем в виде таблицы.

Учитель: На основе опыта проверим, пропорционален ли путь времени.

Для этого по результатам опыта составим пропорцию.

или

Какое это движение?

Ученик: Движение не равномерное.

Учитель: Проверим, пропорциональны ли S и t², для этого составим пропорцию.

Ученик: По результатам опыта равенство справедливо.

Учитель: Какой вывод можно сделать из этого опыта?

Ученик: Свободное падение является равноускоренным. Все тела на Земле падают с одинаковым ускорением.

Учитель: Вычислим величину ускорения свободного падения, пользуясь результатами опыта.

Ученик:

Вывод: Свободное падение – это равноускоренное движение с ускорением свободного падения g = 9,8

6. Законы, характеризующие свободное падение

если V₀ = 0; V = gt

если V₀ = 0;

7. Свободное падение без начальной скорости

При свободном падении часто рассматриваются случаи, когда тело падает без начальной скорости.

Выясним, чему равны пути проходимые телом за равные, последовательные промежутки времени.

Учитель: Если , то чему пропорциональны пути проходимые телом за равные последовательные промежутки времени?

Ученик: l₁: l₂: l₃:…l_n = 1: 3: 5…: (2n–1)

Методические замечания: (Это отношение было получено методом математического расчета при прохождении темы: “Равноускоренное движение”.)

Учитель: Получим это выражение более простым способом.

Для этого построим график зависимости V(t) для свободного падения.

Пусть g 10 м/с для простоты , то

Методические замечания: Для любого движения в координатных осях V(t) пройденный путь равновелик площади фигуры ограниченной сверху графиком зависимости, а снизу осью времени. В данном случае это будет площадь треугольника.

Учитель: Чему будет равен путь, проходимый телом при свободном падении за 1-ю секунду?

Ученик:

Учитель: Чему равен путь пройденный телом за 2-ю, 3-ю, 4-ю секунды.

Посмотрите внимательно на рисунок, сколько треугольников, равных первому, можно разместить на площади этой трапеции?

Ученик:

Учащимися: Из данных вычислений можно сделать вывод l₁:l₂:l₃:…l_n = 1 : 3 : 5…(2n–1)

8. Наблюдение свободного падения капель

Методические замечания: Отрегулировав капельницу так, что бы частота падения капель была постоянна, и равнялась бы частоте вспышек стробоскопа.

Тогда создаётся впечатление, что капли как бы висят в пространстве, так как мы их видим только через определённый промежуток времени.

l₁ : l₂ : l₃ = 5 : 15 : 25

l₁ : l₂ : l₃ = 1 : 3 : 5

9. Подведение итогов работы по теме “Свободное падение”

Опишем свободное падение кинематически.

Учитель: К какому виду движения относится свободное падение?

Ученик: Это равноускоренное движение с ускорением равным 9,8м/с².

Учитель: Каковы особенности свободного падения?

Ученик: Это движение с постоянным ускорением направленным постоянно вниз.

Учитель: Запишите уравнения, по которым меняются величины, характеризующие свободное падение.

если v₀ = 0.

Учитель: Какие опыты проведенные на уроке доказывают, что свободное падение является равноускоренным?

Ученик:

• Падение шаров с Пизанской башни .
• Опыт с капельницей и стробоскопом.

Учитель: Какой опыт показывает, что все тела на Земле падают с одинаковым ускорением?

Ученик: Опыт с трубкой Ньютона.