Основные законы динамики

Разделы: Физика

Цель:

  1. Повторить формулировки и математическую запись законов Ньютона, закрепить знания, полученные по теме.
  2. Научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни.
  3. Совершенствовать навыки решения качественных и расчетных задач, развивать логическое мышление.

Методы и приёмы:

  1. Беседа;
  2. Демонстрация и наблюдение опытов;
  3. Выдвижение гипотезы;
  4. Моделирование;
  5. Теоретическое предвидение результата опыта;
  6. Работа в группах;
  7. Решение задач;
  8. Запись на доске и в тетрадях;

Оборудование:

  • два цилиндра, связанные нитью;
  • штатив с муфтой;
  • стакан, картон и монета;
  • компьютер с проектором;
  • презентация к уроку, выполненная в Power Point (Приложение).

Ход урока

1. Организационный этап.

Учитель. Здравствуйте! Я рада приветствовать вас сегодня на уроке. Думаю, что он окажется интересным для всех. Давайте поработаем сегодня вместе.

Урок начнем с проверки домашнего задания: вам было дано творческое задание: подготовить сообщение об И. Ньютоне (Приложение).

№ 2. Качественные задачи.

  1. Как можно установить, что данная система отсчета является инерциальной?
  2. Приведите примеры, когда систему отсчета, связанную с Землей, с определенной степенью точности можно считать инерциальной, неинерциальной.
  3. С потолка вагона, движущегося равномерно и прямолинейно по горизонтальному участку, падает болт. В какую точку пола он упадет?

Итак, тема сегодняшнего урока: «Основные законы динамики».

А эпиграф: «Истина – это то, что выдерживает проверку опытом».

2. Актуализация опорных знаний.

Слова эпиграфа принадлежат А.Эйнштейну. Поэтому сомнений по поводу не возникает. А как бы вы отнеслись к этим словам, если бы автор был неизвестен? Почему? (Ответы учащихся.) Действительно, закон – это устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями. И если возникают, какие- то исключения, закон неточен.

Вы уже познакомились с законами Ньютона. Цель нашего сегодняшнего урока – их экспериментальная проверка.

Физика – наука экспериментальная, и в наших силах провести несколько опытов и посмотреть, действительно ли выполняются законы Ньютона.

Вспомним, как они формулируются.

Итак (по презентации):

  1. Первый закон Ньютона?
  2. Второй закон Ньютона?
  3. Третий закон Ньютона?

Какова центральная идея этих законов? (Изменение состояния движения, т.е. скорости тел вызывается их взаимным действием друг на друга.)

Кстати, это не так уж и очевидно. Начиная с Аристотеля, на протяжении почти двадцати веков все были убеждены, что движение с постоянной скоростью надо непрерывно поддерживать. Нам говорит об этом повседневный опыт. Ведь так? (Ответы учащихся.) Конечно, нет. В действительности, если сумма сил равна нулю, тело движется по инерции, а прилагать усилие нам обычно требуется, т.к. действует сила сопротивления.

И последнее, что нам осталось вспомнить это:

  1. Что такое сила? (Количественная мера взаимодействия.)
  2. Что такое равнодействующая сила? (Равнодействующая сила, так называется сила, способная произвести на тело то же действие, что и несколько других сил, то есть совершенно заменяющая совокупность этих сил
  3. Какие силы вам известны? (Гравитационные силы, силы упругости, силы трения.)

(Названные силы записываются в столбик. Учащиеся рядом указывают взаимодействующие тела – заполняют первые две колонки.) Проверяем вслух.

Но по третьему закону Ньютона, тела взаимодействуют, т. е. и тело, в свою очередь, действует на …. что? (Заполняют вторую половину таблицы.)

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

3. Закрепление и систематизация знаний.

Теперь перейдем к обсуждению взаимодействия Земли и тела. То, что Земля притягивает к себе все тела, для нас очевидно. Но нам странно говорить о нашем действии на Землю. Мы не видим проявление этой силы, но это вовсе не значит, что ее нет.

Человек стоит на стуле. Со стороны Земли на него действует сила, допустим, 600 Н. по третьему Закону ньютона, на Землю со стороны человека тоже действует сила 600 Н. Почему же Земля не падает на человека?

С точки зрения теории:

  1. по третьему закону Ньютона: F1 = F2;
  2. по второму закону Ньютона: m1a1 = m2a2; m1/m2 = a2/a1.

Вывод: чем больше масса, тем меньше ускорение тела, т.е. изменение его скорости.

Оценим опытным путем, так ли это.

Перед вами на столе штатив с муфтой и лапкой. Лапка закреплена так, что ее держатель строго параллелен земной поверхности. Рядом находятся уравновешенные весы. На основании штатива стоят два связанных цилиндра. Возьмите их и подвесьте на лапке так, чтобы длины нитей были одинаковы. Пронаблюдаем взаимодействие этих тел. Чтобы условия были равными, будем отклонять цилиндры на одинаковое расстояние от положения равновесия и отпускать.

Внимание! Ваша задача: проследить, на какой угол будет отклоняться каждый цилиндр после взаимодействия, сравнить эти углы и сравнить массы цилиндров, взвешивая их на весах. Опыт проводим не менее трех раз. (Учащиеся выполняют, учитель ходит и наблюдает.)

1 группа: массы цилиндров одинаковы.
2 группа: масса 1 цилиндра больше, чем другого.

Итак, какие результаты вы получили? (Тела равной массы – углы равны; чем больше масса, тем меньше угол отклонения, хотя время взаимодействия одинаково.)

Итак, цилиндры в результате взаимодействия приобрели разные по модулю скорости, а, следовательно, и разные по модулю ускорения: у цилиндра с меньшей массой ускорение больше.

В случае равных масс ускорения одинаковы.

Вывод. Мы действительно убедились в том, что, чем больше масса, тем меньше ускорение.

Решение количественных задач.

Задача. На полу лифта находится тело массой 50 кг. Лифт поднимается так, что за 3 секунды его скорость изменилась от 8 до 2 м/с. Найдите силу давления тела на пол лифта.

Выходной контроль:

1) Какая формулировка I закона Ньютона принята в настоящее время?

  1. Тело движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действие их скомпенсировано.
  2. Сохранение скорости движения тела неизменной при отсутствии внешних воздействий называется инерцией.
  3. Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной (или покоится), если на него не действуют другие тела (или действие других тел скомпенсировано).
  4. I закон Ньютона определяет инерциальные системы и утверждает их существование.
  5. Затрудняюсь ответить.

2) Какая из приведенных ниже формул выражает II закон Ньютона? (Векторы не указаны.)

  1. P = ma
  2. a = F/m
  3. F = μN
  4. F = GMm/R2
  5. Затрудняюсь ответить.

3) Третий закон Ньютона и математические следствия из него?

  1. Масса тела прямо пропорциональна силе действующей на тело и обратно пропорциональна ускорению тела. m = F/a.
  2. Сила действия равна силе противодействия.
  3. Тела действуют друг на друга с силами равными по величине и противоположными по направлению.
  4. Отношение ускорений взаимодействующих тел равно обратному отношению масс взаимодействующих тел. a1/a2 = m2/m1.
  5. Во сколько раз масса первого тела больше массы второго тела, во столько же раз изменение скорости второго тела, полученная при взаимодействии с первым телом, будет больше изменения скорости первого тела.  m1/m2 = V2/V1.

4) Лежащая на столе книга давит на него с некоторой силой. Стол действует на книгу с такой же силой, направленной вверх. Можно ли найти равнодействующую этих сил?

  1. Равнодействующую найти невозможно т.к. не хватает данных.
  2. Равнодействующая равна нулю, т.к. силы равны по величине и направлены в разные стороны.
  3. Равнодействующая сила равна удвоенной силе, т.к. силы равны по величине.
  4. Равнодействующую данных двух сил находить нельзя, т.к. силы приложены к разным телам.

5) Почему при выстреле происходит отдача?

  1. Просто так устроено ружьё, если бы дуло было закруглённым, то отдачи не было бы.
  2. При выстреле человек тянет ружьё назад, т.к. нажимает на курок ружья.
  3. При выстреле сила давления пороховых газов действует не только на пулю, но и на ружьё.
  4. Если бы не Ньютон, то ни какой отдачи не было бы. Это он всё придумал третий закон.

Ответы: 1-3; 2-2; 3-4; 4-2; 5-3.

4. Рефлексия.

Целью нашего сегодняшнего урока было повторение и закрепление законов Ньютона. Как формулируются эти законы? (Ответы.)

На качественном уровне, выполняя различные эксперименты, мы убедились, что законы эти верны, что они «выдержали проверку опытом».

Закончить наш урок мне хочется словами великого ученого Альберта Эйнштейна. Он говорил, что истина – это что выдерживает проверку опытом. Наши эксперименты показали справедливость законов Ньютона. А Эйнштейн писал: «Прости меня, Ньютон! Ты нашел единственно возможный для твоего времени путь, который был доступен человеку величайшей мысли, каким был ты... Но сегодня мы уже знаем, что для более глубокого постижения мировых связей мы должны заменить твои понятия другими, более удаленными от сферы непосредственного опыта. И на уроках физики, изучая теорию относительности Эйнштейна, мы узнаем, что это сделал величайший ученый А. Эйнштейн.

5. Домашнее задание.

§ 24- 30, упр. 6 (6) .