Здравствуйте! Тема нашего сегодняшнего урока “Применение законов Ньютона”.  Ознакомьтесь с материалом( законспектировать) и решить задачи .

 Цель урока:

• Повторение, обобщение, закрепление и систематизация законов Ньютона;
• Проверка знаний учащихся по теме “Законы Ньютона”;
• Формирование у учащихся практических умений и навыков применения знаний к решению экспериментальных, расчетных, качественных задач.

Задачи урока:

Обучающие:

• Повторить и обобщить законы Ньютона;
• Закрепить и проверить навыки решения экспериментальных, расчетных и качественных задач;

Развивающие:

• Развивать навыки подачи полного и правильного ответа;
• Развивать умение применять полученные знания к решению задач;
• Развивать логическое мышление;

Воспитательные:

• Воспитать познавательный интерес к изучению физических законов и явлений;
• Научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни;

Необходимое оборудование и материалы:

• два цилиндра, связанные нитью,
• штатив с муфтой,
• монета с линейкой,
• компьютер с проектором, презентация к уроку

Ход урока

1. Организационный этап

Здравствуйте, ребята! Я, надеюсь, что мы сегодня с вами плодотворно поработаем на уроке. И хотелось бы, чтобы этот урок оказался интересным для всех. Наш урок посвящен повторению и обобщению знаний по теме: “Законы Ньютона”. А эпиграф: “Истина – это то, что выдерживает проверку опытом” (Идет обсуждение значения слов эпиграфа).

 

План урока

1. Инерциальные системы отсчета. Первый Закон Ньютона.
2. Что такое сила? Второй Закон Ньютона.
3. Третий Закон Ньютона.
4. Силы, существующие в природе
5. Проявление изученных закономерностей в окружающей жизни.
6. Домашнее задание
7. Актуализация опорных знаний

Как вы видите из плана урока – сейчас мы с вами будем говорить о законах Ньютона. Вы помните из курса физики 7 класса, что основными источниками физических знаний являются наблюдения и опыты. Поэтому сегодня мы не только будем решать задачи, но и выполнять экспериментальные задания, . А затем посмотрим, действительно ли выполняются законы Ньютона или встречаются нарушения данных законов. Вначале вспомним, как они формулируются.

 

– Первый закон Ньютона?

– Второй закон Ньютона?

– Третий закон Ньютона?

– Какие силы вам известны?

– Со стороны чего они действуют на тело?

Но по третьему закону Ньютона, тела взаимодействуют, т.е. и тело, в свою очередь, действует на :. что? А каких силах идет речь в этом случае?

 

3. Закрепление и систематизация знаний

Теперь перейдем к обсуждению взаимодействия Земли и тела. То, что Земля притягивает к себе все тела и действует на тела с определенной силой, для нас очевидно. Но можем ли мы действовать на Землю с определенной силой. Мы не видим проявления этой силы, но это вовсе не значит, что ее нет.

1) Происходит обсуждение взаимодействия Земли и тела.

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:

По третьему закону Ньютона: F1 = F2;

По второму закону Ньютона: m1a1= m2a2;

 

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

2) Экспериментальное задание №1

Оценивают опытным путем данный вывод. На столе штатив с муфтой и лапкой, два связанных цилиндра. Идет наблюдение взаимодействия данных цилиндров и перед учащимися стоит задача: проследить, на какой угол будет отклоняться каждый цилиндр после взаимодействия, сравнить эти углы и сравнить массы цилиндров, взвешивая их на весах. Опыт проводят не менее трех раз.

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

3) Экспериментальное задание №2.

Взять линейку, на которую положить монету. Если вы медленно потянете линейку, монета будет передвигаться вместе с ней.

Вопрос: Что происходит с монетой, если вы резко выдернете линейку. Почему?

4) Сообщения учащихся

Можно дать учащимся заранее подготовить сообщение “Интересные факты из истории жизни И. Ньютона” и заслушать на уроке (минут на пять) или учащиеся могут составить презентацию про И. Ньютона.

5) Решение качественных задач

Задачи на законы Ньютона подсказывает сама жизнь. Все, наверное, в детстве видели мультфильм “Ну, погоди!”. Там был эпизод: волк хочет догнать корабль с зайцем, садится в парусную лодку и заставляет лодку двигаться, дуя в парус.

            Давайте ребята посмотрим этот эпизод. Скажите, соответствует ли эта ситуация тому, о чем мы с вами сегодня говорили на уроке? Обсуждение: По третьему закону Ньютона, выходящий из “волка” воздух действует на него с той же по модулю силой, с какой волк воздух выдыхает. И именно с этой силой воздух действует на парус. Но волк и лодка с парусом – единое целое. Силы оказываются приложенными не к разным телам, а к одному. Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению. Их равнодействующая равна нулю. А по первому закону Ньютона скорость тела при этом – величина постоянная, в данном случае нуль.

 

 – Эпизод из мультфильма “Приключения Барона Мюнхгаузена”. Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Обоснуйте невозможность этого. (Так как сила, действующая на голову вверх, равна силе, действующей вниз в плече).

– История о том как “лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись”, известна всем. И результат тоже известен”, а воз и ныне там”. Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова. Напоминаю:

… Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад,
А щука тянет в воду.

(Басня утверждает, что “воз и ныне там”, другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна О. Лебедь помогает раку и щуке её тяга направлена против силы тяжести, она уменьшает трение колёс о землю и об оси, облегчая тем самым вес воза. Остаются две силы: тяга рака и тяга щуки. Они направлены под углом друг к другу, и их равнодействующая не может равняться нулю).

– Яблоко падает на Землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. Почему же мы говорим, что яблоко падает на землю, вместо того, чтобы сказать: “Яблоко и земля падают друг на друга”? Яблоко и земля действительно падают друг на друга, но скорость этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с2, а земному шару – во столько же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно, масса земного шара в неимоверное число раз больше массы яблока, и потому земля получает перемещение настолько ничтожное, что практически его можно считать равным 0).

Как отдает в плечо при стрельбе из винтовки, зачем делают тяжелыми пушки и лафеты (станки, на которых закреплено орудие).

4. Самостоятельная работа

Тестирование учащихся по вариантам с последующей самопроверкой (А. Е. Марон, Е. А. Марон: дидактические материалы 10 класс)

Оценка за тест выставляется всем ученикам по критериям:

• “2” – 1 – 2 задания
• “3” – 3 задания
• “4” – 4 задания
• “5” – 5 заданий

5. Подведение итогов. Рефлексия деятельности на уроке.

Подведение итогов урока. Выставление оценок.

Целью нашего сегодняшнего урока было повторение, обобщение, закрепление и систематизация законов Ньютона. Как формулируются эти законы? (Ответы.) На качественном уровне, выполняя различные эксперименты, мы убедились, что законы эти верны, что они “выдержали проверку опытом”. Из биографии Ньютона нам известно, 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 легкостью затмил своего соперника.

Разбуженного джина познания нельзя снова спрятать в темную заплесневелую бутылку. С того счастливого для мировой науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.

Хочется надеяться, что сегодняшний урок разбудит и у Вас жажду новых познаний ведь “великий океан истины” по-прежнему расстилается перед Вами неисследованным до конца.

6. Домашнее задание

Параграф 22-28 учебник физики 10 кл.(Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский)

 

 

Ученики: Земная механика многим обязана гению Ньютона. Он создал научный труд «Математические начала натуральной философии». (1687 г.) В этом труде определены основные понятия масса, сила, ускорение, три закона механики и закон всемирного тяготения. Он сформулировал три закона движения тел, с помощью которых механики до сих пор рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств, оценивают прочность конструкций. Законы движения были сформулированы, а не открыты Ньютоном. Дело в том, что изучением движения занимались многие ученые, жившие до него. Ньютон писал в одном из своих писем английскому физику Р. Гуку: «Если я видел дальше, чем другие, то лишь потому, что стоял на плечах гигантов» (Аристотеля, Коперника, Галилея). Без имени Ньютона нет физики, а для Ньютона без физики и математики не было бы жизни. Наука для него — это и вода, и воздух, и пища. Его именем названы теоремы, законы, единицы измерения силы. Если бы была возможность измерить силу человеческого гения, ее тоже можно было бы назвать Ньютоном. Недаром на надгробной плите могилы Ньютона высечены слова: «…пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого».

По словам С. И. Вавилова, «ньютоновская механика не историческая реликвия, а основа естествознания сегодня. Он был непоколебимо убежден, что знания о мире мы должны черпать непосредственно из явлений и фактов, избегая любых необоснованных гипотез. Природа как бы устрашилась путаницы и хаоса и создала Ньютона с его конструктивным умом, спокойным и холодным правом. Свой главный труд жизни «Математические начала натуральной философии» Ньютон противопоставляет книге Декарта «Начала философии». Два добавленных Ньютоном в название книги слова означают позицию автора: «Я гипотез не измышляю».

Законы Ньютона позволяют нам теперь ответить на многие вопросы «почему», которые я задаю вам:

1. Почему, при каких условиях тело совершает прямолинейное равномерное движение или находится в покое? Ответ дает 1-й закон Ньютона /ученик дает формулировку закона/.
2. Почему и при каких условиях тело движется равноускоренно? Ответ дает на этот вопрос 2-й закон Ньютона /ученик зачитывает формулировку закона/.
3. Как вообще возникает сила? Ответ на этот вопрос дает 3-й закон Ньютона ученик зачитывает формулировку закона/.

Законы движения выражаются простыми, на первый взгляд, формулами, но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения.

 

            Механическое движение в современной технике используется в двух направлениях: или как цель производства, например перемещение в пространстве людей и грузов различными видами транспорта, доставка ракетами ИСЗ на соответствующие орбиты; или как средство достижения цели, например движение резца, сверла, фрезы при обработке металла резанием или вращение ротора умформера, т.е. механического преобразователя электрического тока.

Следует отметить, что законы движения надо и знать и помнить машинистам поездов, водителям автомашин и вообще всем, кто управляет транспортными средствами, а также пешеходам, пересекающим оживленную улицу, – ведь для остановки движущихся тел нужны время и пространство.

Учитель: Бурно развивающаяся техника требует решения ряда научных проблем, в первую очередь в механике. Ньютон видел в науке важный способ совершенствования производства. Вот что об этом он написал…

«Если дети будут хорошо обучены и воспитаны опытными учителями, то со временем народ получит более умных моряков, кораблестроителей, архитекторов, инженеров и лиц всевозможных математических профессий для работы, как на море, так и на суше».

Эти слова ученого не потеряли своего значения и в наше время. Изучая основы динамики, мы овладели ее основными понятиями и законами, научились решать задачи и, что особенно важно, научились, применять законы динамики в технике. Это поможет вам в дальнейшем понять принципы устройства и работы тех машин и механизмов, с которыми придется иметь дело на производстве, в армии, в быту.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

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. 

Знаешь ли ты?

1. Назовите дату рождения Исаака Ньютона (25.12.1642 г. по старому стилю, 4.01.1642 г. по новому стилю)
2. Почему, насаживая топор на рукоятку, ударяют рукояткой о поверхность твердого предмета? (В момент удара рукоятка останавливается, а топор продолжает движение, насаживаясь на рукоятку).
3. В каком университете (и колледже) учился Ньютон с 1661 г.? (Кембриджский университет, колледж святой Троицы (Тринити- колледж).
4. Перед измерением температуры термометр встряхивают. Почему при этом столбик ртути опускается? (В момент остановки руки при встряхивании корпус термометра останавливается, а столбик ртути продолжает движение по инерции, опускаясь вниз)
5. В какой работе Ньютона изложены его знаменитые законы? (1687 г., “Математические начала натуральной философии”)
6. Можно ли инерциальную систему отсчета связать с каким либо реальным телом? (Система отсчета, связанная с любым реальным телом, может быть инерциальной только приближенно, потому что любое реально подвержено воздействию других тел.)
7. Сколько лет было Ньютону, когда он стал профессором Кембриджского университета? (27 лет. С тех пор Кембридж стал славиться физикой и математикой, получение же кафедры, на которой работал Ньютон, стало делом чести для английских ученых)
8. Можно ли считать систему отсчета “ Земля” инерциальной ? (Для расчета практически всех движений вблизи земной поверхности (автомобилей, самолетов) можно в качестве инерциальной выбирать систему отсчета “Земля”.При рассмотрении, движения планет считать эту систему отсчета инерциальной нельзя по двум причинам:

 1). Земля вращается вокруг своей оси ; 2). Земля движется вокруг Солнца по криволинейной траектории.

9. В какой области физики работал Ньютон в первые годы профессорской деятельности? (Оптика. Он усовершенствовал модель нового типа телескопа -рефлектора, открыл явление дисперсии).
10. При ходьбе мы отталкиваемся от земли. Может ли тело двигаться, не имея внешней опоры? Если может, то приведите примеры. (Может. Например, реактивные самолеты, ракеты, кальмары, каракатицы).
11. Где похоронен Ньютон? (Ньютон скончался в ночь с 20 на 21 марта 1727г. Его похоронили с большими почестями в Вестминстерском аббатстве. Надпись на памятнике над его могилой заканчивается словами: “Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение человеческого рода”).

 

Второй тур «Качественные вопросы»

1. Почему стоящему в движущейся лодке человеку трудно сохранить прежнее положение, если лодка внезапно останавливается?
2. Как объяснить опускание столбика ртути при встряхивании медицинского термометра?
3. К потолку каюты равномерно движущегося теплохода подвешен шар. Какое произойдет изменение в положении шара, если теплоход пойдет: а) ускоренно (замедленно); б) повернет в сторону; в) внезапно остановится?
4. На движущийся по прямолинейному горизонтальному пути поезд действует постоянная сила тяги тепловоза, равная силе трения. Какое движение совершает поезд? Как проявляется в данном случае закон инерции?
5. На брусок, лежащий на столе, поставили гирю. Брусок сохраняет состояние покоя, хотя на него действует вес гири. Не противоречит ли это первому закону Ньютона?
6. Какое физическое явление наблюдается при выколачивании зерна барабаном комбайна?
7. Как ослабляют силу удара тяжелого мяча, ловя его руками?
8. С высокого обрыва безопаснее прыгать в рыхлую песчаную насыпь, чем на твердую почву. Почему?
9. Как будет двигаться ракета, если на нее действует: а) постоянная сила? б) постоянно убывающая сила?
10. Два вагона разных масс движутся с одинаковой скоростью. Как изменится скорость вагона, если приложить к ним одну и ту же силу, препятствующую движению? Какой из вагонов раньше остановится?
11. Почему тяжелогруженый 50-тонный вагон, прицепленный к пассажирскому поезду, делает ход поезда более плавным?
12. На весах уравновешен неполный сосуд с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду опустить палец так, чтобы он не касался дна и стенок сосуда?
13. Почему автомобиль трудно тронуть с места на обледенелой улице?
14. Два мальчика растягивают динамометр. Каждый прилагает силу 100 Н. Что показывает динамометр?
15. В известных опытах Отто Герике с магдебургскими полушариями с каждой стороны полушарий впрягалось по 8 лошадей. Получилась бы более сильная тяга, если прикрепить одно полушарие к стенке, а к другому припрячь 16 лошадей?

Третий тур «Интересные вопросы»

1. Если действие, как гласит закон, всегда равно и противоположно противодействию, то сила, с которой лошадь тянет телегу вперед, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой телега «тянет» лошадь назад. Но телега движется вперед, а лошадь назад не движется. Почему и телега, и лошадь движутся вперед?

Ответ:Сила, действующая на телегу, и сила, действующая на лошадь, в каждый момент времени равны; но так как телега свободно перемещается на колесах, а лошадь упирается в землю, то понятно, почему телега катится в сторону лошади.

2. Яблоко падает на землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. Отчего мы говорим, что яблоко падает на землю, вместо того чтобы сказать: «Яблоко и земля падают друг на друга»?

Ответ: Яблоко и земля действительно падают друг на друга, но скорость этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы взаимного притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с2, а земному шару – во столько же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно, масса земного шара в неимоверное число раз больше массы яблока, и потому Земля получает перемещение, настолько ничтожное, что практически его можно считать равным нулю.

3. История о том, как «лебедь, рак да щука везти с поклажей воз ззялись», известна всем. Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова. Каким он будет?
   Напоминаем:

…Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад,
А щука тянет в воду.

 

Ответ: Басня утверждает, что «воз и ныне там», другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна нулю.
Лебедь, рвущийся в облака, не мешает работе рака и щуки, даже помогает им: тяга лебедя, направленная против силы тяжести, уменьшает трение колес о землю и об оси, облегчая тем вес воза. Остаются две силы: тяга рака и тяга щуки. Они направлены под углом друг к другу, следовательно, их равнодействующая не может равняться нулю.

4. Контроль знаний

Вариант 1

1. Шарик массой 1 кг движется с ускорением 50 см/с2. Определите силу, действующую на шарик.
   2. На тело массой 5 кг действуют силы 3 Н и 4 Н, направленные на юг и запад соответственно. Чему равно и куда направлено ускорение тела?

Вариант 2

1. Сила 2 мН действует на тело массой 5 г. Найдите ускорение, с которым движется тело.
   2. Санки массой m = 10 кг движутся на восток с ускорением a = 0,5 м/с2под действием двух сил, одна из которых F1= 20 Н направлена на запад. Куда направлена и чему равна сила F2, действующая на санки?

Вариант 3

1. Тело массой 4 кг под действием некоторой силы приобретает ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретет тело массой 10 кг под действием такой же силы?
   2. На груз, движущийся вертикально вверх с ускорением a = 2 м/с2, действуют две силы: F1= 8 Н, направленная вертикально вверх, и F2= 3 Н, направленная вертикально вниз. Какова масса груза?

Вариант 4

1. Определите массу тела, которому сила 50 мН сообщает ускорение 0,2 м/с2.
   2. На брусок массой m = 200 г действуют две силы: сила F1= 1 Н, направленная на юг, и сила F2= 1,5 Н, направленная на север. С каким ускорением движется брусок?

Вариант 5

1. Сила 60 Н сообщает мячу ускорение 0,8 м/с2. Какая сила сообщит этому мячу ускорение 2 м/с2?
   2. Автомобиль движется с ускорением a = 2 м/с2под действием двух сил: силы тяги двигателя F1= 10 кН и силы сопротивления движению F2 = 4 кН. Сила F1 направлена на юг, сила F2 – противоположна направлению движения автомобиля. Чему равна масса автомобиля?