Открытый урок в 9-м классе "Второй закон Ньютона"

Разделы: Физика


Дидактическая цель: Создать условия для включения опыта учащихся в процесс усвоения знаний по установлению зависимости между ускорением и равнодействующей сил, действующих на данное тело согласно логике познания, выраженной в принципе цикличности.

Тип урока: усвоения новых знаний.

Цели по содержанию урока:

Образовательная - сформировать представления об основном законе "Динамики", помочь учащимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений.

Развивающая

  • создать условия для развития исследовательских и творческих навыков;
  • установить причинно-следственные связи между ускорением и
  • а) равнодействующей сил
    б) массой тела в ходе практической работы.

3) Воспитательная

  • способствовать пониманию развития, познания мира, взаимосвязи процессов, понятий и явлений через описание реальных ситуаций;
  • способствовать формированию культуры межличностного общения на примере умения слушать друг друга, высказывать свою точку зрения.

Форма организации познавательной деятельности: фронтальная, парная, групповая, индивидуальная.

Средства обучения: интерактивное оборудование, компьютерная презентация, карточки с заданиями.

Методы: репродуктивный, частично-поисковый.

Педагогическая технология: проблемного обучения.

Мотивация и целеполагание.

Эпиграфы к уроку:

"Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше".

"Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другие: но океан неизвестного лежит передо мной". (И. Ньютон)

Учитель: Как вы думаете, каков смысл данных слов, что хотел ими сказать учёный?

Ученики: Выдвигают свои мысли.

Учитель: К эпиграфу в конце урока мы с вами вернёмся, и, надеюсь, поймём смысл этих слов.

Вывод: По мнению Ньютона, законы были открыты "играючи". Просто необходимо было более внимательно отнестись к окружающему миру, полному неизведанного. Нужно уметь не только смотреть, но и видеть, замечать.

Учитель: У меня к вам возник вопрос: "Как связаны между собой падение камня на Землю, басня И.А. Крылова "Лебедь, Щука и Рак" и транспортная авария?"

Хотелось бы вам узнать ответ?

Изучая равноускоренное движение тел, мы отвечали на вопрос "как"? Мы описывали это движение с помощью формул, графиков. Но мы с вами не задавались вопросом "почему"? Почему так, а не иначе движется тело, т.е. что является причиной возникновения ускорения.

Из курса физики 7 класса вам известно, что тело меняет скорость, если на него действуют другие тела с некоторой силой.

Приведите примеры: (3-4 примера из жизни)

Возникает закономерный вопрос: А связаны ли каким-либо образом ускорение тела с действующей на него силой?"

Цель урока: Установить зависимость ускорения от других известных нам физических величин.

Первичное усвоение материала.

Презентация.

Отбор фактов. Из жизненного опыта предположите, от чего зависит ускорение тела? (изменение скорости).

Ученики: - от силы, действующей на тело

  • от массы тела
  • от рода поверхности и т.д.

(все варианты записываются на доске)

Проведём экспериментальное исследование.

(работа в группах)

Приложение №1

3. Осознание и осмысление учебного материала.

Построение модели.

Учитель: Мы получили, что ускорение прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела?

      _ _

a = F/m

Скажите, ребята, в этой формуле, формулировке ничто вас не смущает? А одна ли сила действует на тело? На тело, как правило, в природе действует несколько сил.

Например, на движущийся автомобиль, какие силы действуют?

(рисунок на интерактивной доске, дорисовать силы)

Как быть? Зависимость не верна? Или верна только для одной силы?

Ученики: Для нескольких сил вводится понятие равнодействующей сил.

Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

Учитель: Как найти равнодействующую сил?

Ученики: Путём геометрического сложения векторов.

(рисунки на интерактивной доске)

Учитель: Значит зависимость, которую мы установили верна, только в формуле a=F/m будем понимать под F равнодействующую всех сил: F=F1+F2+:+Fn.

Вернёмся к эксперименту группы №3. Что изменилось, когда мы изменяли род поверхности?

Ученики: Силу трения, а значит равнодействующую сил.

Учитель: Значит 3-й опыт - это частный случай 2-го, ведь на наши тела действовали не одна, а несколько сил, и речь должна идти о равнодействующей сил.

Опыты, которые мы представили можно провести со множеством других тел различных масс. Совершенно другие опыты подтверждают выведенные закономерности.

Это дало И. Ньютону основание в 1687 г. утверждать, что ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. Это ещё один закон "Динамики". Законы "Динамики" составили фундамент классической механики, и были сформулированы Ньютоном в книге "Математические начала натуральной философии". (портрет Ньютона на доску)

(Закон выписывается на доску в векторном, проекционном, модульном виде)

Так как бы вы сформулировали общую тему урока?

Ученики: "2-й закон Ньютона".

Учитель: Вспомним цель урока, достигли ли мы её?

Следствия из модели

На все ли вопросы-проблемы мы с вами ответили?

1* Каковы границы применимости 2-го закона Ньютона?

  • макроскопическое тело;
  • модель - материальная точка;
  • инерциальная система отсчёта.

Поэтому 1-й закон Ньютона определяет область применения 2-го закона.

2* Причина ускорения - сила. Отсюда следует, что векторы ускорения и силы всегда сонаправлены.

Учитель: А как направлены векторы силы и скорости?

Ученики: - сонаправлены (прямолинейное равноускоренное движение);

- противоположно направлены (прямолинейное равнозамедленное движение);

- под углом (движение по окружности).

3*

Применение, эксперимент

Учитель: А есть ли практические применения 2-го закона Ньютона?

Послушаем басню И.А. Крылова "Лебедь, щука и рак".

Когда в товарищах согласья нет,
На лад их дело не пойдёт,
И выйдет из него не дело, только мука.
Однажды Лебедь, Рак да Щука
Везти с поклажей воз взялись,
И вместе трое все в него впряглись;
Из кожи лезут вон, а возу всё нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, - судить не нам;
Да только воз и ныне там.

Скажите, ребята, на воз действуют силы? Можно найти для этих сил равнодействующую? Но сила - это причина ускорения. Значит, воз должен двигаться. Но Крылов утверждает "Воз и ныне там", т.е. он покоится.

Как быть? Кто не прав: Крылов или Ньютон, или есть какое-либо другое объяснение.

Ученики: Высказывают свои мнения. Равнодействующая всех сил в этом случае равна нулю.

a = F/m

Если F=0, значит a = 0, а значит, тело покоится, либо движется равномерно и прямолинейно (1 закон Ньютона)

Приведите пример действия сил, когда тело покоится или движется равномерно (перетягивание каната, равномерное движение парашютиста).

4. Отработка нового материала.

Работа в группах (3 минуты) Приложение №2

После обсуждения возвратимся к проблемному вопросу.

"Как связаны между собой падение камня на Землю, басня И.А. Крылова "Лебедь, Щука и Рак" и транспортная авария?"

(Все явления объясняет второй закон Ньютона).

5. Домашнее задание

  1. Параграф 11 учебника
  2. Осмыслить конспект и ответить на вопросы (приложение №3)
  3. Заполнить таблицу "Законы Ньютона" (приложение №4)

6. Выполнение теста достижений (приложение №5)

Уч-ль: Поменялись тетрадями в паре, проверяем.

Кто не сделал ни одной ошибки? (ответы теста на доске)

7. Рефлексия

Мы с вами прошли за 1 урок длинный путь познания человечества.

Что было изучено на уроке? Какая была основная цель? Достигли ли мы её? На все ли вопросы мы получили ответы?

А теперь вернёмся к эпиграфу.

Вокруг нас происходят самые разнообразные движения: течёт вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над Землёй ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, плавают корабли по морям, летают в воздухе самолёты, в космическом пространстве движутся галактики, звёзды, планеты и созданные человеком космические корабли. Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различаются и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил в равной мере справедливы законы Ньютона.

Механика Ньютона была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей целый обширный класс явлений - движения тел. Недаром один из современников Ньютона выразил своё восхищение этой теорией в стихотворении, которое я привожу в вольном переложении С.Я. Маршака:

Был этот мир глубокой тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон.

Если известны силы, приложенные к телу, можно найти ускорение тела в любой точке траектории в любой момент времени.

И.Ньютон был признан при жизни, его авторитет был непререкаем. Однако это было не всегда так.

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 лёгкостью затмил своего соперника. Разбуженного джина познания нельзя снова спрятать в тёмную заплесневелую бутылку. С того счастливого для науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого учёного.