Тема урока: "Движение тел под действием силы тяжести"

Цели:

• Продолжение знакомства с разнообразием равноускоренных движений.
• Обучение сравнению разных видов движений, нахождению общих черт и отличий, умению делать выводы из наблюдаемых явлений.
• Познакомить с методикой решения задач по данной теме, показать универсальность законов применяемых при решении задач.
• Расширение кругозора.

Этапы уроков:

• Этап определения цели урока
• Этап актуализации знаний
• Этап получения новых знаний по теме “Движение тел под действием силы тяжести”
• Этап подготовки к решению задач
• Этап закрепления материала в процессе решения кроссворда, задач, теста
• Задание на дом

Сопровождение уроков:

• Презентация “Движение тел под действием силы тяжести”.
• Кинофрагменты.
• Опыты.

Оборудование уроков:

• Компьютерный класс
• Видеопроектор
• Электронный дидактический материал для учащихся
• Приборы: трубка Ньютона, диски металлический и бумажный

ХОД УРОКА

I. С сегодняшнего дня мы будем рассматривать характер и законы движения тел, на которые действует только сила тяжести. Видов движений под действием силы тяжести может быть несколько: движение тел брошенных вертикально вверх, вертикально вниз, горизонтально, под углом к горизонту. Значение знаний этих законов трудно недооценить. Они объясняют движение парашютистов, снарядов, спортсменов на трамплинах и т.д.

См. Приложение 4, слайд 2

II. Прежде чем начнем рассматривать законы движений тел под действием силы тяжести, давайте вспомним основные понятия.

1. Дайте определение равноускоренного движения.
2. Какие вы знаете формулы равноускоренного движения? (Формулы на доске выполняются учеником.)
3. Как выглядят графики зависимости S(t), S(t²)? (Графики на доске выполняются учеником.)

III. Теперь давайте рассмотрим законы движения падающего телаc с помощью модели.

См. Приложение 4, слайд 3

Сравнение графиков, полученных с помощью модели и нарисованных вами на доске, позволяет сделать вывод: падение тел – равноускоренное движение.

А все ли тела падают с одинаковым ускорением, от чего зависит ускорение падающих тел?

Каждый из нас наблюдал, что при падении любого тела на Землю из состояния покоя оно быстро увеличивает свою скорость, т. е. движется с ускорением. Очевидно, это ускорение сообщает ему земной шар. Долгое время считали, что Земля сообщает разным телам различные ускорения. Простые наблюдения как будто подтверждают это. Птичье перо или лист бумаги падает гораздо медленнее, чем камень. Вот почему со времен Аристотеля (греческого ученого, жившего в IV в. до н. э.) считалось незыблемым мнение, что ускорение, сообщаемое Землей телу, тем больше, чем тяжелее тело.

Только Галилео Галилею (см. Приложение 1) в конце XVI в. удалось опытным путем доказать, что в действительности это не так. Нужно учитывать сопротивление воздуха. Именно оно искажает картину свободного падения тел, которую можно было бы наблюдать в отсутствие земной атмосферы.

См. Приложение 4, слайд 4

Наблюдая падение различных тел (пушечное ядро, мушкетная пуля и т. д.) со знаменитой наклонной Пизанской башни, Галилей доказал, что земной шар сообщает всем телам одно и то же ускорение. Все эти тела достигали поверхности Земли примерно за одно и то же время.

Особенно прост и убедителен опыт, проделанный впервые Ньютоном. В стеклянную трубку помещают различные предметы: Дробинки, кусочки пробки, пушинки и т. д. Если перевернуть трубку так, чтобы эти предметы могли падать, то быстрее всего упадет дробинка, за ней кусочек пробки и, наконец, плавно опустится пушинка.

Но если выкачать из трубки воздух, то мы увидим, что все три тела упадут одновременно. Значит, движение пушинки задерживалось ранее сопротивлением воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении, например, пробки. Когда же на эти тела действует только притяжение к Земле, то все они падают с одним и тем же ускорением.

Опыт с металлическим и бумажным кругами, трубкой Ньютона.

Вывод: если телам ничего не мешает, то они все падают с одинаковым ускорением.

См. Приложение 4, слайд 5,

В дальнейшем было определено, что ускорение свободного падения не одинаково в разных местах поверхности Земли и уменьшается с высотой.

См. Приложение 4, слайд 6

Закрепление кроссворд (см. Приложение 2)

Свободное движение тел обладает следующей особенностью: тело, брошенное горизонтально и просто отпущенное с того же уровня падают одновременно. Проследим движение таких тел на модели.

См. Приложение 4, слайд 7

Наблюдения позволяют сделать вывод: время свободного падения тел, не имеющих вертикальной составляющей скорости, не зависит от траектории движения.

IV. Прежде чем приступить к решению задач, рассмотрим алгоритм решения задач по теме.

См. Приложение 4, слайд 8

На протяжении всей истории человечества враждующие стороны, доказывая свое превосходство, использовали камни, пули, стрелы и т.д. Точность попадания в цель определяла успех. Следствием изучения траекторий движения снарядов появилась наука баллистика – раздел механики, изучающий движение тел в поле силы тяжести Земли.

Давайте рассмотрим математическое описание движений тел брошенных горизонтально или под углом к горизонту.

См. Приложение 4, слайд 9

V. Используя эти законы можно решить любую задачу по теме “Движение тел под действием силы тяжести”. Рассмотрев основные понятия и законы свободного падения, приступим к решению задач.

Начнем с движения тела по вертикали.

Задача №1. С балкона бросили мяч вертикально вверх со скоростью ? = 9м/с. Найдите положение мяча относительно точки бросания мяча и его скорость спустя время t₁=2с от момента бросания. Сопротивление воздуха не учитывать.

См. слайд Приложение 4, 10 (на слайде показана последовательность решения задачи в соответствии с алгоритмом)

Интересным является движение тел, имеющих начальную скорость, направленную горизонтально. Рассмотрим траекторию движения тела, направление скорости и ускорения в каждой точке траектории.

Решим задачу № 2 и проверим правильность решения с помощью действующей модели.

См. Приложение 4, слайд 11,12

Задача № 2. С какой скоростью должен ехать мотоциклист, чтобы перепрыгнуть водоем?

Чаще всего в жизни встречаются движения тел, брошенных под углом к горизонту. Рассмотрим особенности такого вида движения с помощью модели. Пронаблюдайте движение снарядов и ответьте на вопросы:

1. Как зависит дальность полета от скорости движения снаряда?
2. Как зависит дальность полета снаряда от угла вылета?
3. При каком угле вылета снаряда дальность полета наибольшая?

См. Приложение 4, слайд 14

(Обратить внимание учащихся, что наибольшая дальность полета снаряда будет при угле вылета 45^о).

Задача № 3. Определите, с какой скоростью под заданным углом к горизонту необходимо выпустить снаряд, чтобы он попал в цель?

Задача № 4. Определите, под каким углом к горизонту необходимо выпустить снаряд с заданной скоростью, чтобы он попал в цель?

См. Приложение 4, слайд 15,16

Проверим полученные результаты с помощью действующей модели.

(Данные задачи можно предложить в классах обладающих достаточной математической подготовке).

Для подведения окончательного итога изучения темы предлагаю пройти тестирование (компьютерное Приложение 3 или с помощью раздаточного материала Приложение 5).

На последних слайдах презентации № 18,19, 20, 21 представлены кинофрагменты (см. Приложение 6):

• Основная задача механики и движение тел брошенных под углом к горизонту,
• Падение снарядов, брошенных с самолета,
• Полет баллистических ракет,
• Полет космических ракет.

Кинофрагменты можно использовать перед началом изучения темы для создания элемента заинтересованности, в середине – для обоснования рассмотрения данных видов движений или в конце – при подведении итогов.