Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Второй и третий законы Ньютона" 10 класс

Тема. Второй и третий законы Ньютона
Цель урока: вывести формулу второго, третьего закона Ньютона.
Тип урока: Урок объяснения нового материала.
Вид урока: комбинированный.
Цель: вывести формулы второго закона Ньютона,
ознакомить учащихся с формулировкой основного закона динамки.
Задачи урока:
Образовательная: Обеспечить проверку и оценку знаний учащихся по
теме «первый закон Ньютона», ускорение. Выяснить причину появления у
тела ускорения, вывести формулу второго закона Ньютона. Формировать
умения применять второй Ньютона при решении задач .
Воспитательная: стимулировать учащихся к работе на уроке,
продолжить формирование познавательного интереса к предмету «Физика»,
продолжать развивать навыки грамотной, монологической и
диалогической речи учащихся с использованием физических терминов.
Содействовать развитию у детей умения общаться, приучать учащихся к
доброжелательному общению, взаимопомощи, формировать
навыки коллективной работы, продолжить работу по развитию внимания
учащихся, самостоятельности и целеустремлённости в достижении
поставленных целей.
Развивать физическое мировоззрение, воспитывать в учениках
уважение к учёным в области физики.
Развивающая: Продолжать развивать умение учащихся проводить
анализ и оценку работы одноклассников, способствовать развитию
познавательной компетентности: обеспечить развитие у
школьников умения объективировать деятельность; продолжать работу по
развитию умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать
результаты.
План урока
Демонстрац
ии
7
мин.
1. Зависимость ускорения тела от
действующей на него силы.
2. Опыты, иллюстрирующие третий закон
Ньютона.
Изучение
нового материала
3
0 мин.
1. Соотношение между силой и ускорением.
2. Второй закон Ньютона.
3. Особенности применения второго закона
Ньютона.
4. Третий закон Ньютона.
5. Свойства сил, с которыми тела
взаимодействуют.
6. Примеры проявления третьего закона
Ньютона.
Закреплени
е нового
8
мин.
1. Тренируемся решать задачи.
2. Контрольные вопросы
материала
Здравствуйте, садитесь.
Сегодня я хочу начать урок с того, что зачитаю интересный факт из
жизни величайшего английского учёного-физика. А вы опробуете
догадаться, о ком же шла речь.
В начальной школе этот юный физик учился весьма посредственно. Но
ровно до тех пор, пока его не избил и не оскорбил лучший ученик в классе,
нанеся ему моральную травму. С того момента, он решил во что бы то ни
стало обогнать своего обидчика в учёбе и тем самым оскорбить его.
Спустя месяц успехи юного дарования в учебе были блестящи.
А вот ещё интересный случай из жизни знаменитого физика. Он, как
известно был членом палаты лордов. Заседания палаты лордов посещал
самым регулярным образом. Однако, на протяжении многих лет этот
знаменитый английский физик не проронил ни слова на заседаниях. Все
замерли когда, наконец, великий человек вдруг попросил слова. Все ожидали
грандиозной и умной речи от признанного гения. Но наш учёный в гробовой
тишине провозгласил свою единственную речь в парламенте: «Господа, я
прошу закрыть окно, иначе я могу простудиться!»
как вы думаете, о ком же идёт речь?
Совершенно верно, этот учёный – Исаак Ньютон.
Как вы думаете, о чём мы будем говорить на уроке?
Ученики: О Ньютоне.
Учитель: Если быть конкретнее, то о тех законах, которые он любезно
открыл.
Открываем тетрадочки, записываем тему урока «Второй закон
Ньютона».
Однако, прежде чем приступить к изучению нового материала, нам
следует повторить то, что мы с вами изучили на предыдущем уроке.
Актуализация знаний.
• Дайте определение ускорению.
• В каких единицах в СИ оно измеряется?
• Чему равно ускорение в случае равномерного прямолинейного
движения ?
• Что такое сила?
• Сформулируйте первый закон Ньютона.
• Как называются системы отсчета, относительно которых
поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если
на них не действуют другие тела или равнодействующая всех сил равна
нулю?
• Как называется система отсчета, относительно которой тело
движется с ускорением?
Молодцы!
– Ребята, у вас на столах находится скрепка на «плоту», который лежит
на поверхности воды, налитой в блюдце. В каком состоянии находится
скрепка? (ил монетка на столе) (Ответ: В покое.)
– Почему? (Действия всех сил скомпенсированы.)
– Поднесите магнит к скрепке и скажите, что вы наблюдаете? (Скрепка
движется.)
Итак, скрепка начала двигаться, то есть приобрела ускорение, так ведь?
Почему скрепка начала двигаться? Причиной чего является ускорение?
Сегодня на уроке нам с вами предстоит ответить на этот вопрос
и выяснить причину ее движения.
Записываем в тетради вопрос: почему движутся тела?
Можете ли вы предположить, почему скрепка пришла в движение?
(Ответ в большинстве случаев: На скрепку подействовали силой
магнита).
Значит можно сказать, что причиной ускорения движения тел является
действие на них других тел, то есть взаимодействие тел.
На опыте мы убедились, что при взаимодействие тел они оба получают
ускорения, направленные в противоположные стороны.
Этот же факт мы можем подтвердить бесконечными примерами из
жизни.
На перемене вы играете в теннис. Ударяя ракеткой по теннисному
мячику, мы придаём ему ускорение, но и мячик, в свою очередь, придаёт
ускорение ракетке, она незначительно откланяется назад, в
противоположную сторону.
Если вдруг на перемене двое первоклассников столкнулись в коридоре,
то каждый из них приобрёл ускорение, которое будет направлено в разные
стороны.
Скажите, а как называется величина, с помощью которой
количественно описывают взаимодействие тел?
Совершенно верно, из курса 7 класса мы с вами знаем, что это ни что
иное, как сила.
Значит, ускорение тела зависит от силы.
А как ускорение зависит от силы? (Ответ: Прямопропорциональна).
Совершенно верно, ведь чем большую силу мы приложим, тем большее
ускорение тело приобретёт.
Причём, для двух взаимодействующих тел, отношение модулей их
ускорений всегда одно и тоже.
Может быть от чего-то ещё зависит ускорение? От массы
1. Соотношение между силой и ускорением
Итак, в результате взаимодействия тело изменяет свою скорость -
получает ускорение, а ускорение зависит от массы тела (как меры его
инертности). А физической величиной, характеризующей взаимодействие,
является сила. Теперь выясним, какой зависимостью связаны сила, ускорение
и масса тела.
Проведем несколько опытов с тележкой, которая может двигаться по
горизонтальным столом практически без трения. Измеряя пути, которые
проходит тележка за разные промежутки времени, можно заметить, что путь
пропорционален квадрату времени движения, то есть тележка движется
рівноприскорено. Это означает, что
Ø направление ускорения тела совпадает с направлением силы,
действующей на это тело: а ~ F.
Изменим условия опыта: будем менять массу тележки, оставляя
неизменной силу. Проведение опыта с тележкой, на который кладут
дополнительные грузики, показывает, что при неизменной силы ускорения
уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается масса тележки с
грузом. Следовательно,
Ø ускорение, которое получает тело под действием силы, обратно
пропорционально массе этого тела:
Таким образом, ускорение, которого сила придает телу массой m,
вычисляется по формуле:
2. Второй закон Ньютона
Соотношение между равнодействующей всех сил, действующих на
тело, массой тела и его ускорением было сформулировано Ньютоном как
второй из трех основных законов динамики:
Ø равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна
произведению массы тела на его ускорение:
3. Особенности применения второго закона Ньютона
Остановимся на некоторых фактах, вытекающих из второго закона
Ньютона и помогут во время решения задач.
1. Сила - причина ускорения; ускорение определяется силой,
действующей на тело. Изменение силы приводит к изменению ускорения, а
не наоборот.
2. Если на тело одновременно действует несколько сил, то 1 + 2 +
... + n = m .
3. Если силы, действующие на тело, скомпенсированы, то есть 1 +
2 + ... + n = 0, то ускорение = 0. Следовательно, закон инерции можно
сформулировать так: тело находится в состоянии покоя или движется с
постоянной скоростью, если равнодействующая сил, приложенных к телу,
равна нулю.
4. Из второго закона Ньютона можно получить определение 1 Н:
4. Третий закон Ньютона
В природе не бывает так, чтобы только одно тело действовало на
другое, а другое тело при этом не действовало на первое. Тела всегда
взаимно действуют друг на друга.
Обратимся к опыту. Поставим на горизонтальную поверхность два
легкие тележки и с помощью двух динамометров прикрепим их к
вертикальным стойкам. Положим на тележки два магнита разноименными
полюсами друг к другу.
Через притягивание магнитов тележки придут в движение, растягивая
при этом пружины динамометров. Только сила упругости пружины
динамометра уравновесит силу притяжения со стороны магнита, тележка
остановится. Опыт показывает, что после остановки тележек показания
обоих динамометров одинаковы. Это означает, что с какой силой левый
магнит притягивает правый магнит, с такой же силой правый магнит
притягивает левый. Кроме того, анализируя опыт, видим, что эти силы
направлены противоположно. Следовательно,
1 = - 2.
С другой стороны, опыты показывают, что при всех видов
взаимодействий ускорения тел, которые взаимодействуют, обратно
пропорциональны массам этих тел:
Из этого соотношения с учетом того, что ускорения, которые достают
тела в результате взаимодействия, направленные в противоположные
стороны, можно записать:
Согласно второму закону Ньютона, где 1 - сила,
действующая на первое тело, a 2 - на второе.
Поэтому 1 = - 2. Это равенство выражает третий закон Ньютона:
Ø два тела взаимодействуют друг с другом с силами, направленными
вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по
направлению.
Третий закон Ньютона утверждает, что силы всегда возникают»
парами. Такие силы иногда называют силами действия и противодействия.
При этом безразлично, какую из двух сил назвать силой действия, а какую -
силой противодействия.
5. Свойства сил, с которыми тела взаимодействуют
Силы, с которыми взаимодействуют два тела:
а) имеют ту же физическую природу, поскольку обусловлены одной
взаимодействием;
б) одинаковые по модулю и направлены вдоль одной прямой
противоположно друг другу;
в) приложены к разным телам и поэтому не могут компенсировать друг
друга.
6. Примеры проявления третьего закона Ньютона
Третий закон Ньютона показывает, что действие одного тела на другое
имеет взаимный характер. Однако часто мы видим или чувствуем) действие,
которое распространяется только на одно из двух тел, взаимодействующих, в
то время, как действие на второе тело остается незамеченной.
Согласно третьего закона Ньютона, камень притягивает Землю с такой
же силой, с которой Земля притягивает камень. Поэтому, когда камень
падает, он и Земля - оба движутся с ускорениями навстречу друг другу.
Однако ускорение Земли меньше ускорения камня в столько раз, во сколько
раз масса Земли больше массы камня. Поэтому мы и замечаем часто только
одну силу взаимодействия двух - силу, действующую на камень со стороны
Земли. А с аналогичным модулем сила, действующая на Землю со стороны
камня, остается незамеченной.
В завершение урока можно рассмотреть несколько примеров
проявления третьего закона Ньютона.
1. Явление отдачи. Сила, действующая на снаряд со стороны пушки,
равна по модулю силе, действующей на пушку со стороны снаряда в момент
выстрела. В автоматической стрелковому оружию явление отдачи
используется для перезарядки оружия.
2. Реактивное движение. С огромной скоростью выбрасывая продукты
сгорания топлива обратно, ракета действует на них с необычайной силой. С
такой же по модулю, но направленной вперед, силой продукты сгорания
действуют на ракету.
3. Взаимодействие Земли и Солнца, Луны и Земли, движение планет и
других небесных тел.
4. Движение транспортных средств.
Сравните инертность двух цилиндров (железного и
алюминиевого).Оборудование: нить длиной 500 мм с петлями на концах,
штатив.
Соедините цилиндры нитью и подвесьте их на штативе. Отклоните
оба цилиндра в противоположные стороны на одинаковые расстояния от
положения равновесия и одновременно отпустите их. Наблюдайте за
отклонениями цилиндров после взаимодействия.
Какой из цилиндров обладает большей инертностью: железный
или алюминиевый?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
1). Тренируемся решать задачи
1. Тело массой 2 кг, движущегося на юг, меняет скорость своего
движения под действием постоянной силы 10 Н, направленной на север.
Вычислите определите модуль и направление ускорения тела. Опишите
характер движения тела.
2. Под действием силы 15 кН тело движется прямолинейно так, что его
координата изменяется по закону х = -200 + 9t - 3t2. Вычислите массу тела.
2. К телу приложены две силы: F
1
= 0.5 H и F
2
= 2 Н. Показать направление
ускорения. Найти модуль ускорения.
К телу приложены две силы: F
1
= 4 H и F
2
= 1 H. При этом тело движется с
ускорением a = 2 м/с. Показать направление вектора ускорения. Найти массу
тела.
К телу приложены две силы: F
1
= 3 H и F
2
= 1 H. Показать направление вектора
ускорения. Найти модуль ускорения.
• №122. Снаряд массой 2 кг вылетает из ствола орудия горизонтально со
скоростью 1000 м/с. Определите силу давления пороховых газов,
считая ее постоянной, если длина ствола равна 3,5 м.
Игра «Интересные вопросы»
1. Если действие, как гласит закон, всегда равно и противоположно про-
тиводействию, 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. По
чему и телега, и лошадь движутся вперед?
О т в е т: Сила, действующая на телегу, и сила, действующая на лошадь, в
каждый момент времени равны; но так как телега свободно пере-мещается на
колесах, а лошадь упирается в землю, то понятно, почему телега катится в
сторону лошади.
2. Яблоко падает на землю отгого, что его притягивает земной шар; но
точно с такой же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. От-
чего 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 ско-рость
этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы взаим-ного
притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с
2
, а земнаму шару - во столько
же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно,
масса земного шара в неимоверное числораз больше массы яблока, и потому
Земля получает перемещение настолько ничтожное, что практически
егоможно считать равным нулю.
3. Истерия о том, как «лебедь, рак да щука везти с поклажей воз
взялись», известна всем. Но если рассматривать эту баеню 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 сип 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.
Что мы узнали на уроке
• Второй закон Ньютона:
• Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна
произведению массы тела на его ускорение:
= m .
• 3 второго закона Ньютона получаем выражение для 1 Н:
• Третий закон Ньютона: два тела взаимодействуют друг с другом с
силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и
противоположными по направлению:
1 = - 2.
• Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, направлены
вдоль одной прямой и имеют одинаковую физическую природу.
• Силы, с которыми взаимодействуют два тела:
а) имеют ту же физическую природу, поскольку обусловлены той
самой взаимодействием;
б) одинаковые по модулю и направлены вдоль одной прямой
противоположно друг к другу;
в) приложены к разным телам и поэтому не могут компенсировать друг
друга.
Домашнее задание
1. П.: §§ 18, 19,21
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: