Законы Ньютона и их применение. 9-й класс

Материал излагается, опираясь на учебник А.В.Перышкина и Е.М.Гутника «Физика 9 класс», тематическое и поурочное планирование к учебнику, а также используя занимательные материалы к урокам в 9 классе под редакцией А.И.Сёмке.

Объем учебного материала данного урока соответствует времени одного урока и познавательным возможностям учащихся. Во время урока применялись различные методы обучения: учащиеся слушают учителя, приводят свои примеры, участвуют в обсуждении демонстрационного эксперимента, сами проводят фронтальный эксперимент, участвуют в диалоге по обобщению изученного материала, тем самым продолжая работу по развитию у учащихся коммуникативных способностей.

На уроке использовалась связь физики с литературой, и домашнее задание было направлено на  поддержание этой связи  и привитие интереса к предмету.

Также на уроке сообщалась информация для общего развития: например, ученики узнали, об учении Аристотеля, некоторые факты из биографии Ньютона.

Были соблюдены основные принципы обучения: последовательность, доступность, наглядность, активность, научность.

Вид учебного занятия: урок-повторение пройденного материала.

Цель занятия: обобщить и закрепить знания, полученные при изучении законов Ньютона, научить видеть проявление изученных закономерностей в окружающей жизни, совершенствовать навыки решения качественных и расчетных задач, расширить кругозор учащихся сведениями из истории жизни великих учёных.

Задачи урока:

• содействие развитию у школьников умений использовать полученные методы познания мира – наблюдения, гипотеза, эксперимент, теория;
• развитие у учащихся коммуникативных способностей – вести беседу, вступать в  – дискуссию, работать парами;
• продолжить работу по формированию умений сравнивать явления, делать выводы и обобщения;
• создавать условия для развития у школьников умения формулировать проблему, предлагать пути ее решения.

Оборудование: две легкоподвижные тележки и длинный шарф; динамометры лабораторные; набор оборудования L-микра по механике; внутренний стакан калориметра, спичечный коробок и линейка; шар и лист бумаги.

Эпиграф к уроку:  Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше! (Исаак Ньютон)

ХОД УРОКА

– Механика – очень важный раздел физики. В настоящее время вы познакомились с двумя ее подразделами: кинематикой и динамикой. Законы, изученные в механике, позволяют объяснять как движение тел, окружающих нас на Земле, так и движение тел во Вселенной. Сегодня мне бы хотелось вместе с вами повторить, что вам известно по этим разделам и применить ваши знания для объяснения некоторых опытных фактов и задач. Поэтому тема нашего урока-повторения "Законы Ньютона их практическое применение".
Так как на предыдущих уроках у вас уже появились основные записи в тетрадях, сегодня мы будем записывать только решение некоторых задач на тех листах, что приготовлены у вас на партах.
Люди очень давно задумались над систематизацией знаний и вывода законов движения тел. Все началось до нашей эры и большая заслуга в этом принадлежит Аристотелю. Я знаю, что к этому уроку вы подготовили дополнительный материал об этом ученом. Я передаю вам слово <Приложение 1>
Давайте обратим внимание на основной принцип динамики Аристотеля: «Все, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого».

– Ребята, а как считаете вы? (Ответы учащихся)
– Проверим ваши гипотезы: заставим двигаться шар по поверхности стола. Каким будет его движение? Изменяется ли его скорость? Какие действия привели к этому? А если эти действия совсем убрать?

Вывод: не всегда другое тело может быть причиной движения.

– Давайте вспомним, какой закон Ньютона утверждает это (1 закон Ньютона, его формулировка).
– Я знаю, что ребята подготовили интересные факты из жизни Исаака Ньютона. Предлагаю послушать их сообщения и что-то взять себе на заметку. <Приложение 2>
– Вернемся к нашему выводу и подумаем: если сила не является причиной движения, то, что она тогда вызывает? (ответы учащихся).

Вывод: сила является причиной ускорения, она определяет величину и направление ускорения.

– Теперь вспомним, как зависит ускорение от силы? (Ответы учащихся:  ускорение пропорционально действующей силе).
– Предлагаю вам проверить данную зависимость с использованием следующей установки: имеется наклонная плоскость, каретка и электронный секундомер. Каретку будем пускать из состояния покоя, измеряя путь и время, и каждый раз вычислять ускорение (напомните мне формулу из кинематики как найти ускорение, зная путь и время, при условии, что тело движется без начальной скорости – ). Величину силы на данном этапе в этой задачи мы точно определить не сможем, мы ее будем только изменять (предложите как?). Все выводы и значения мы запишем в тетрадь, заполнив вот эту таблицу:

Вывод: мы еще раз с вами подтвердили на опыте, что с изменением силы изменяется ускорение.

– Но только ли от силы зависит ускорение? (Ответы учащихся).
– Что характеризует масса? Давайте обратимся к опыту. Для изменения скорости движения любому телу требуется действие силы в течение какого-то промежутка времени. Если этот промежуток слишком мал, то тело не успевает изменить скорость движения. Я предлагаю это пронаблюдать на следующих опытах: спичечный коробок, стакан, линейка – если резко выбить коробок из-под стакана, то стакан останется на месте; лист бумаги с шаром – резко выдергиваем лист и шар остается в покое; стакан, картонка, груз – резко выдергиваем картон и груз падает в стакан.

Вывод: свойство тел, заключающееся в том, что для изменения скорости тела требуется время, называется инертностью.

– Это такое свойство у тел «откликаться» определенным ускорением на действие, подобно тому, как вы отзываетесь на  свое имя, но этот отклик зависит от самого тела (кто-то реагирует быстрее, кто-то медленнее).
– Исходя из наших рассуждений, можно сделать вывод, что ускорение зависит не только от силы, но еще и от массы.
– Давайте вспомним, какой закон Ньютона утверждает это (2 закон Ньютона, его формулировка).
– В ходе нашей сегодняшней беседы у меня возник вопрос, при какой силе движение будет с постоянным ускорением? Должна ли она изменяться или остается постоянной? (Ответы учащихся).

Вывод: движение будет равноускоренным, если сила остается постоянной, а если изменяется значение силы или ее направление, то движение будет переменным.

– Ребята, под силой, сообщающей телу ускорение понимают равнодействующую всех сил, действующих на тело, т.к. оно одновременно может взаимодействовать с несколькими телами. Таким образом, равнодействующая сила – это геометрическая сумма всех сил.
– Я предлагаю дома прокомментировать с точки зрения физики строки басни Крылова «Лебедь, рак и щука» «…а воз и ныне там…», когда лебедь рвется в облака, рак пятится назад, а щука тянет в воду. Возможно ли такое, если да, то когда?

– А сейчас, чтобы проверить, как вы запомнили и уяснили второй закон Ньютона, я предлагаю решить графическую задачу.

– На рисунке представлен график зависимости проекции скорости от времени. Объясните, в какие промежутки времени сумма всех сил, действующих на тело: а) равна нулю; б) не равна нулю. Как была направлена сила по отношению к скорости движения в промежутках времени от 0 до 2с и от 5с до 8с? Рассчитать силу, действующую на каждом участке, при условии, что масса тела 5 кг. (Решение задачи на доске).

Вывод: на примере этой задачи мы еще раз убедились, что направление силы и скорости движения совпадает не всегда, но ускорение всегда направлено в сторону действия силы. Это еще раз подтверждает, что сила определяет не скорость, а ее изменение.

– Ребята, давайте прервемся на рекламную паузу, немного отдохнем, покатаемся на чудо-роликах, а заодно вспомним еще один закон Ньютона. Предлагаю встать на легкоподвижные тележки двух молодых людей и взяться за шарф. Один будет катать другого. Ладно, ты (1 ученик) катаешь (2 ученик), а сам-то ты куда поехал? Почему? Какой закон это объясняет? (3 закон Ньютона, его формулировка).
– Предлагаю его проверить самим экспериментально, работая, в парах друг с другом. Соединяем динамометры, и один тянет другого. Обратите внимание на возникшие силы? Какие они? Какими особенностями обладают?  (Вспоминаем с учащимися 5 особенностей, которые должны быть прописаны в 3 законе Ньютона: силы появляются только парами, одной природы, приложены к разным телам, равны по модулю, направлены в противоположные стороны вдоль одной прямой).
– Ребята, (имя ученика) отталкивается от Земли с силой 30 Ньютонов, а как вы считаете, Земля (имя ученика)  отталкивает? А с какой силой?
– Может кто-нибудь из вас вспомнит мне народную формулировку 3 закона Ньютона? Это пословица, очень известная – как аукнется, так и откликнется.

– Все свои законы Ньютон впервые изложил в труде «Математические начала натуральной философии». Послушаем, что это за научный труд ученого. <Приложение 3>

– Мы славно потрудились сегодня. Подведем итог. Закрепление материала пройдет в форме популярной игры «Детектор лжи». А выигрышным призом будут те отметки, которые вы получите за эту работу. Я читаю утверждения, если вы считаете, что это правда, то клеточку с его номером оставляете пустой, если ложью – то зачеркиваете. Как и в любой игре, в нашей есть свои правила: а) я читаю утверждения только один раз; б) любое исправление приравнивается к ошибке; в) за 9 правильных ответов – «5», 7-8 – «4», 5-6 – «3».

Детектор лжи:

1. Если действий со стороны других тел на данное тело нет или они скомпенсированы, то тело может покоиться, двигаться с постоянной скоростью или двигаться с постоянным ускорением. (–)
2. Фформулировка 1 закона Ньютона: существуют системы отсчета, называемые инерциальными,  относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно. (+)
3. Тело, на которое не оказывают воздействие другие тела, называется свободным. (+)
4. Иинертность – это физическое явление, заключающееся в том, что тело стремиться сохранять свою скорость. (–)
5. Масса – это скалярная величина, характеризующая инертность тела. (+)
6. Инерция – это свойство тел сохранять свою скорость. (–)
7. Второй закон Ньютона: произведение массы на ускорение равно сумме действующих на тело сил. (+)
8. 3 закон Ньютона: силы, с которыми тела действуют друг на друга, не одной природы, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны. (–)
9. Направление силы совпадает с направлением скорости (–)

– На обратной стороне я попрошу вас дать оценку сегодняшнему уроку – выбрать тот рисунок, который соответствует вашему настроению.
– А я в свою очередь дам оценку вашей работы на уроке. Мне было очень приятно работать с вами. Я хотела бы отдельно оценить следующих ребят:…, предлагаю за работу на уроке поставить «5», «4».
– Предлагаю посмотреть, что нам ответил детектор лжи.

– Спасибо за урок.