Второй закон Ньютона
Пискунович Оксана Андреевна
Цели:
- Образовательная - сформировать представления об основном законе "Динамики", помочь учащимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений.
- создать условия для развития исследовательских и творческих навыков;
- установить причинно-следственные связи между ускорением и
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, в частности, умения слушать друг друга, высказывать свою точку зрения.
- Сформировать понятие силы как количественной меры, а так же умение выводить формулу, выражающую зависимость ускорения от равнодействующей силы и массы тела;
- Продолжить развитие логического мышления, монологической речи и зрительной памяти
- Формирование умений строить определения физических понятий, выбирать рациональные способы выполнения экспериментов.
Форма организации познавательной деятельности: фронтальная, парная, групповая, индивидуальная.
ТСО: интерактивная доска.
Оборудование и материалы: интерактивное оборудование, компьютерная презентация, карточки с заданиями. Штатив с муфтой и лапкой, гладкая поверхность, легкоподвижная тележка, набор грузов, динамометр, рулетка, секундомер, песок. Набор по динамике или набор «Механика».
Для демонстрации:
- Штатив с муфтой и лапкой
- Гладкая поверхность
- Тележка с грузами
- Динамометр
- Секундомер
- А. Горелов Занимательные опыты по физике. – М.: «Просвещение», 1985
- Физика, 9 класс: учебно-методическое пособие/ А.Е. Марон, Е.А. Марон – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004г.
"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)
I. Вводное слово учителя
Учитель: 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.
II. Изучение нового 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.
Проведём экспериментальное исследование.
(работа в группах)
Приложение №1
III. 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".
(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.
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).
IV. Закрепление
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).
V. Домашнее задание
- Задачи в ЭД.
Кто не сделал ни одной ошибки? (ответы теста на доске)
VII. 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?
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.
