Урок для 9-го класса. Решение задач по теме "Закон всемирного тяготения"

Цели урока:

Образовательные:

• Закрепить знания по предыдущим темам.
• Закрепить навыки решения задач (расчетных, качественных, экспериментальных).
• Совершенствовать навыки применения формул.
• Повторить основные физические понятия по данной теме.
• Научить применять знания, полученные на уроке.
• Показать связь с жизнью, расширять межпредметные связи.

Воспитательные:

• Воспитывать добросовестное отношение к учебе.
• Прививать навыки как самостоятельной работы, так и работы в коллективе.
• Воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету.
• Формировать интерес к предмету, к учебе, воспитывать инициативу, творческое отношение.
• Содействовать формированию представлений об общей физической картине мира.
• Показать объективный характер законов природы.

Развивающие:

• Развивать способность быстро воспринимать информацию и выполнять необходимые задания.
• Развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности.
• Расширять познавательный интерес путем привлечения дополнительного материала, а также потребности к углублению и расширению знаний.
• Развивать речевые навыки.
• Формировать умения выделять главное, анализировать, сопоставлять полученные результаты, самостоятельно формулировать выводы.
• Развивать умение применять знания в новой ситуации.
• Объяснять наблюдаемые явления.
• Развивать устную и письменную речи, логическое мышление и внимание.
• Активизировать познавательную деятельность через содержание и степень сложности задач.

Этапы урока:

1. Оргмомент – 1 мин.
2. Повторение – 10 мин.
3. Решение задач – 30 мин. + Физкультминутка – 2 мин.
4. Подведение итогов – 2 мин.

Эпиграф: "В механике примеры и задачи учат не меньше, чем законы и правила." И.Ньютон.

Оборудование: портреты И.Ньютона, Г.Кавендиша, две книги, три шара разного диаметра и разной массы, гиря на нити, штатив, модель Солнечной системы.

Ход урока

Учитель: Здравствуйте, дети, садитесь. Сегодня на уроке мы с вами повторим основные физические понятия, закрепим знания, полученные на предыдущих уроках, попробуем объяснить явления, которые происходят в природе, научимся применять знания, полученные ранее, закрепим навыки решения задач.

Зачем вообще изучается любая наука? Чтобы применять полученные знания на практике. В жизни проблемы возникают все время, и мы их все время решаем. Вот, например, проблема: как использовать свободное время?

Дети рассуждают.

Учитель: Появляется цепочка действий: проблема – идея – расчеты – практика. Их всегда проходит человек, решая возникшие перед ним в жизни задачи. Мы изучили законы Ньютона и закон всемирного тяготения. Давайте вспомним их:

Как читается первый закон Ньютона?

Ученик: Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Учитель: Как читается второй закон Ньютона?

Ученик: Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.

Учитель: Сформулируйте третий закон Ньютона?

Ученик: Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

Учитель: Чему равна гравитационная постоянная?

Ученик: G = 6,67·10^–11 Н*м² /кг².

Учитель: Про гравитационную постоянную есть даже стихотворение Е.Ефимовского:

Удивительный и странный
По устройству мир земной!
Во всемирной постоянной
Смысл содержится простой:

Притяжения здесь сила
Для двух тел отражена,
Килограмм у каждой было,
Между ними – метр длина.

В каком году открыт закон всемирного тяготения?

Ученик: 1667 году.

Учитель: А теперь переходим к решению задач.

Разминочные задачи.

• Притягивается ли к Луне человек, стоящий на Земле? К чему он притягивается сильнее: к Луне или к Земле? Притягивается ли Луна к этому человеку?

Ученик: Да, притягивается. Притягивается сильнее к Земле, так как расстояние меньше. Луна притягивается к человеку.

• Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменном расстоянии массы тел возрастут вдвое?

Ученик: Увеличится в 4 раза.

• Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменных массах тел расстояние между ними увеличится в 2 раза?

Ученик: Уменьшится в 4 раза

• Что притягивает к себе с большей силой: Земля – Луну или Луна – Землю?

Ученик: Одинаково.

• Самый крупный камень, извлеченный хирургом из желчных путей человека, имел массу 6,29 кг. Какую силу приложил врач при его подъёме?

Ученик: 63 Н.

• Самая тяжелая свинья, выращенная в США в 1933 году, имела массу 1157, 5 кг. Сколько человек потребуется, чтобы поднять её на весы, если каждый человек разовьет усилие 500 Н?

Ученик: 23 человека.

• В 1987 году механизатор нашел в борозде золотой слиток объемом 665,2 см³ и плотностью 19320 кг/м³. Какая сила понадобилась ему, чтобы поднять слиток с земли?

Ученик: 126 Н.

• Пусть между двумя деревянными шарами, что лежат на столе, сила тяготения равна F. Изменится ли численное значение этой силы, если между шарами поместить экран?

Ученик: Нет.

• С какой силой притягиваются друг к другу две книги массой 0,2 кг каждая, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга?

Ученик: 0,26*10^-11Н

• Солнце притягивает Луну почти в два раза сильнее, чем Земля. Почему же мы до сих пор “не потеряли” Луну?

Ответ ученика.

• Между какими двумя из трех шаров сила тяготения наибольшая?

Ответ ученика.

• При облете вокруг Земли “Аполлон – 13” был на максимальной высоте 400,187 км, а при облете Луны – на высоте 254 км. Как отличались силы притяжения объекта к небесным телам?

Ученик: Сила притяжения зависит от расстояния между телами и их масс. Земля по массе больше, поэтому сила притяжения больше, чем у Луны.

Практическое задание: на столе на штативе висит на нити груз массой 200 г. Вычислите силу всемирного тяготения.

Упражнение 16 (1) из учебника (работа с учебником).

Учитель: А теперь мы немного отдохнем.

Физкультминутка.

Давайте, изобразим:

Тела падают, (руки – вверх, вниз).
Приливы и отливы (руки – вправо, влево)
Движение Луны вокруг Земли (круговые движения руками).
Притяжение друг к другу.

Гравитационная постоянная открыта Генри Кавендишем – богатым английским лордом. Если бы эта величина была бы в 100 раз больше, то это привело бы к тому, что время существования звезд уменьшилось (и Солнца в том числе), и разумная жизнь на Земле появиться не успела. Нас бы с вами не было сейчас.

В результате открытия Ньютона выяснилось, что множество, казалось бы, разнородных явлений: падение тел на Земле, видимые движения Луны и Солнца, отливы и приливы – это проявление закона всемирного тяготения.

Всемирное тяготение, и только оно, объясняет устойчивость Солнечной системы, движение планет и других тел. Луна движется по орбите силами притяжения Земли, Земля удерживается на своей траектории силами притяжения солнца. С помощью закона всемирного тяготения открыты планеты Уран и Нептун. Поэтому говорят об этих планетах, что они открыты на “кончике пера”. Благодаря закону всемирного тяготения точно определяют место солнечных и лунных затмений.

g= G M_з/ R_з² – доказал Кавендиш, который после этого с гордостью заявил, что “взвесил Землю”.

Учитель: Чтобы вы сделали, если вам на голову упадет яблоко?

Ответы учеников.

Учитель: А Ньютон не стал есть яблоко, а задумался и открыл закон всемирного тяготения.

Посмотрите на модель Солнечной системы, вот так движутся планеты вокруг Солнца. И движение планет подчиняется закону всемирного тяготения. Поэтому Земля “не уходит” от Солнца. Между нами тоже существует тяготение.

Почему мы не замечаем притяжения на поверхности Земли, хотя говорим, что сила тяготения – всемирная? Чтобы ответить на этот вопрос, рассчитаем силу притяжения между двумя учениками, сидящими за одной партой.

Ученики рассчитывают самостоятельно.

Вывод: эта сила не разорвет даже тончайшей паутинки. Может ли она быть замечена? (Ответы учеников).

Учитель: У многих авторов встречаются научные ошибки, неточности в художественной литературе. Например, Маленький принц (Экзюпери), живший на своей планете, мог поместиться только один сам? Что случится, если сила тяготения исчезнет?

Обсуждение.

Учитель: Это была бы ужасная катастрофа! Все полетело бы кувырком. Как у Чуковского:

Что такое, что случилось?
Отчего же все кругом
Завертелось, закружилось
И помчались колесом?
Утюги за сапогами,
Сапоги за пирогами,
Пироги за утюгами,
Кочерга за кушаком –
Все вертится и кружится,
И несется кувырком.

Несмотря на справедливость и огромное практическое значение закона, остается нерешенным вопрос: какими причинами вызывается гравитационное взаимодействие всех тел. Сам Ньютон говорил: “Не знаю, а гипотез не измышляю”. Окончательно эта загадка не разгадана и сегодня.

Поставить оценки учащимся.

Спасибо за урок.

Домашнее задание № 145, 146 из сборника задач Степановой.