«Закон Всемирного Тяготения» (10 класс)

Открытый урок на тему: ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ

9 класс

Разработала учитель физики СОШ №31 Карпушевская Л. Б.

Цели урока:

Дидактические

Изучить закон всемирного тяготения. Показать его практическую значимость. Шире раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить учащихся с областью действия гравитационных сил.

Образовательные

Сформулировать понятие гравитационных сил, добиться усвоения закона всемирного тяготения . познакомиться с опытным определением гравитационной постоянной

Воспитательные

Создать условия для положительной мотивации при изучении физики, используя разнообразные приемы деятельности .Формирование системы взглядов на мир .

Развивающие

Развить умение строить самостоятельные высказывания в устной и письменной формах .Развить речь , мышление, воображения .логический подход к решению поставленных задач. Заинтересовать учащихся физикой,

-Личностные : формирование ответственного отношения к учению .готовности к самообразованию и саморазвитию. формирование компетентности .Устойчивой учебно-познавательной мотивации и интереса к учению.

-Регулятивные: осуществление самонаблюдению, самоконтроля, самооценки в процессе урока, формирование умения самостоятельно контролировать своё время, управлять им.

-Коммуникативные : организация и планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками, построение устных и письменных высказываний в соответствии с поставленной задачей.

Тип урока: урок «открытия» новых знаний.

Оборудование: мультимедийный экран ,презентации учеников, портреты ученных.

Сегодня на уроке мы познакомимся еще с одной силой природы ,которая долгое время не давалась в руки человека

А для начала ответим на вопросы кроссворда , повторим основные понятия кинематики и динамики (у всех учеников на столе карточки с кроссвордом)

1- линия ,которую описывает материальная точка в процессе своего движение.

2 — в результате взаимодействия тело приобретает _______

3 — раздел механики изучающий движение тела.

4 — раздел механики изучающий силы , под действием которых движутся тела.

5 — этот ученный сформулировал основные законы механики.

6 — как называется система отсчета. которая движется равномерно и прямолинейно.

7 -это свойство тела сохранять свою скорость неизменной при =0 .

8 — она возникает при взаимодействии тел.

9 — величины бывают скалярные и______

10- эта сила возникает при деформации тела.

Получили слово ГРАВИТАЦИЯ (тяжесть, тяготение) Тысячу лет человечество сетовало на эту силу .,которая не давала возможность строить высотные дома ,преодолевать пропасти ,наблюдать за сходом лавин ,движением рек ,водопадов. Но человек не подозревал ,что эта сила удерживает атмосферу Земли , воду в морях и океанах, Землю на орбите. А сама Вселенная? И ОНА НЕ УСТОЯЛА БЫ БЕЗ СИЛЫ ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ .Человек заставил служить себе эту силу.

Раскрыть эту силу помогли такие ученные как:

1 — Птоломей –знаменитый александрийский астроном предложил геоцентрическую систему мира т.е в центре Земля ,а вокруг нее вращаются Луна, Солнце.

2 — 1515г Николай Коперник – опроверг учение о неподвижности Земли .В центре мира находится Солнце, а вокруг вращаются 5 планет . Земля вращается вокруг Солнца за год и движется вокруг своей оси за сутки.

3 — Джордано Бруно — итальянский мыслитель ,бывший монарх. продолжил учение Коперника, он провозгласил бесконечность Вселенной и был сожжен на костре в1600г

4 — Галилей изготовил телескоп и подтвердил справедливость учение Коперника .но труды Галилея были запрещены церквью и он сам в течении 9 лет считался уздником инквизиции.

5 — Датский ученный Тихо Браге в течении20 лет наблюдал за положением неподвижных звезд и перемещением относительно них планет, видимых с Земли. Он открыл три закона движения планет. Его наблюдения были настолько точны , что ими пользуются до сих пор .Перед смертью он их передал своему ученику Иоганну Кеплеру. 6 -Кеплер не смог объяснить ,почему планеты обращаются вокруг Солнца по таким законам.

На этот вопрос сумел ответить И. Ньютон, используя законы Кеплера и общие законы динамики

“Если я видел дальше ,чем другие, то лишь потому ,что стоял на плечах гигантов” (И .Ньютон )

И. Ньютон с гениальной прозорливостью предположил ,что абсолютно все тела во Вселенной притягиваются друг к другу по одному и тому же закону. И силы -это силы всемирного тяготения или гравитационные силы.

И так МЕЖДУ ТЕЛОМ И ЗЕМЛЕЙ ,МЕЖДУ ПЛАНЕТАМИ И СОЛНЦЕМ ,МЕЖДУ ЛУНОЙ И ЗЕМЛЕЙ ДЕЙСТВУЮТ СИЛЫ ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ , обобщенные в закон:

* Все тела притягиваются друг к другу с силой , прямо пропорциональной произведениям масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними* Это сила направлена вдоль прямой ,соединяющей материальные точки.

G гравитационная постоянная.

Физический смысл: Она численно равна силе с которой притягиваются два тела с массой по 1кг каждое ,находящихся на расстоянии 1м друг от друга.

Величина этой силы равна

А в конце 18 века английский ученный Генрих Кавендыш впервые на крутильных весах определил опытным путем гравитационную постоянную

G очень мала, поэтому два тела на Земле притягиваются друг к другу с очень малой силой, она незаметна видимым глазом.

Границы применения Закона всемирного тяготения.

1 – закон справедлив для материальных точек (Солнце и планеты ,Земля –Луна)

2 — если одно тело является материальной точкой, а другое –однородной сферой или шаром.

3 — если два тела представляют собой однородные сферы или шары.

*На основе теории тяготения Ньютона удалось описать движение естественных и искусственных тел в Солнечной системе ,рассчитать орбиты планет и комет.

*На основе этой теории было предсказано существование планет Урана, Нептуна, Плутона и спутника Сириуса.

* В астрономии закон всемирного тяготения является фундаментальным ,на основе которого вычисляются параметры движения космических объектов, определяются их массы.

*Предсказываются наступление приливов и отливов морей и океанов.

*Определяются траектории снарядов и ракет, разведываются залежи тяжелых руд.

ВОПРОСЫ НА ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1-Во сколько раз изменится сила тяготения , если при неизменном расстоянии массы тел увеличатся в два раза

2-масса одного тела увеличилась в 4 раза, а второго—уменьшилась в 2 раза .Как изменилась сила тяготения

3—Что произойдет с силой тяготения двух одинаковых тел, если расстояние между ними увеличить в 4 раза

4—Почему мы не замечаем притяжения окружающих тел друг к другу, хотя притяжение этих тел к Земле наблюдать легко

5—закончим наш урок стихом

Удивительный и странный

По устройству мир земной

Во всемирной постоянной

Смысл содержится простой

Притяжения здесь сила

Для двух тел отражена.
Килограмм у каждой было,

Между ними—метр длина.

infourok.ru

Конспект урока по физике в 10 классе по теме: «ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ»

Конспект урока по физике в 10 классе по теме: «ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ»

Учитель: Биркина А.И.

Цель урока – Изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Шире раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить учащихся с областью действия гравитационных сил.

Задачи урока:

Образовательные:

сформировать понятие гравитационных сил, добиться усвоения закона всемирного тяготения, познакомить с опытным определением гравитационной постоянной;

Воспитательные:

формирование системы взглядов на мир;

Развивающие:

развитие речи, мышления;  совершенствование умственной деятельности: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять  результаты.

 

Ход урока:

Сегодня на уроке мы с вами  изучим закон всемирного тяготения, покажем его практическую значимость. Шире раскроем понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомимся  с областью действия гравитационных сил.

Повторение. Проверка домашнего задания. Начнем с того, что мы уже знаем. Вспомним и ответим на следующие вопросы:

• Что называется свободным падением тела?

• Что такое ускорение свободного падения?

• Почему в воздухе кусочек ваты падает с меньшим ускорением, чем железный шарик?

• Кто первым пришел к выводу о том, что свободное падение является равноускоренным движением?

• Действует ли сила тяжести на подброшенное вверх тело во время его подъема.

• С каким ускорением движется подброшенное вверх тело при отсутствии сопротивления воздуха?

• Первый закон Ньютона.

• Второй закон Ньютона. 

Изучение нового материала.

В курсе физики 7 класса мы изучали явление всемирного тяготения: между всеми телами во Вселенной действуют силы тяготения.

К выводу о существовании сил всемирного тяготения (гравитационных сил) пришел Ньютон в результате изучения движения Луны вокруг Солнца. Ньютон смог найти закон их взаимодействия, т.е. формулу для расчета гравитационной силы между двумя телами:

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

где    F – модуль вектора силы гравитационного притяжения между телами с массами m1 и m2,

        r – расстояние между телами,

          – это коэффициент, который называется гравитационной постоянной.

Если m1 = m2 и r = 1 кг, то G  численно равна силе F, т.е. гравитационная постоянная численно равна силе F  притяжения двух тел массой по 1 кг, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

                                           G = 6,67?10-1 1     Н?м1/кг2.

Формула дает точный результат при расчете силы всемирного тяготения в трех случаях:

1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними;

2) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму;

3)  если одно из взаимодействующих тел – шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее.

                                1)                                                         2)                             3)

Третий случай позволяет рассчитать по приведенной формуле силу притяжения к Земле любого из находящихся на ней тел. При этом в качестве расстояния между телами следует брать радиус Земли, т.к. размеры всех тел, находящихся на ее поверхности или вблизи нее, пренебрежимо малы по сравнению с земным радиусом.

По третьему закону Ньютона яблоко, висящее на ветке или падающее с нее с ускорением свободного падения, притягивает к себе Землю с такой же по модулю силой, с какой его притягивает Земля. Но ускорение Земли, вызванное силой ее притяжения к яблоку, близко к нулю, т.к. масса Земли намного больше массы яблока.

Закрепление

Решение задач:

Устно: 

1. Как изменится сила притяжения между двумя шарами, если один из них заменить другим, масса которого вдвое меньше? Увеличится в 2 раза

2. Как изменится сила притяжения между двумя шарами, если расстояние между ними увеличить вдвое? Уменьшится в 4 раза

3. Как изменится сила притяжения между двумя шарами, если расстояние между ними уменьшить вдвое, а массу каждого увеличить в два раза? Увеличится в 16 раз 

Письменно:  

1. Два корабля массой 10000 т каждый стоят на рейде на расстоянии 1 км один от другого. Какова сила притяжения между ними? Ответ: 0,667 Н

2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1000 кг каждое будет равна 3,335 10-9 Н. Ответ: 140 м

3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 0,1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 10-15 Н. Какова масса каждого шарика? Ответ: 1 г

Домашнее задание:  § 11 изучить. № 6.8, 6.16, 6.19, 6.33

infourok.ru

План-конспект урока по физике (10 класс) по теме: Конспект урока по физике в 10 классе. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения.

          Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения.                      

 Цель урока – изучить типы взаимодействий в природе, закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Шире раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить учащихся с областью действия гравитационных сил.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Задачи урока:

Образовательные:

• изучить движение тел в гравитационном поле; выработать умения воспринимать и излагать новый материал;
• показать практическую значимость изученного материала;
• сформировать понятие гравитационных сил;
• добиться усвоения закона всемирного тяготения;
• познакомить с опытным определением гравитационной постоянной.

Воспитательные:

• формировать систему взглядов на мир;
• воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе.

Развивающие:

• развивать речь, мышление;
• совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Оборудование к уроку: видеопроектор, экран, презентация

Домашнее задание: §29, 30, 31. Упр 7(1),

План урока:

1. Организация начала урока, формулировка темы и цели урока – 1 мин.

2. Повторение пройденного материала по теме « Основные понятия динамики» :выполняют тест.– 6 мин.

( Взаимопроверка,  ответы проецируются учителем на доску)

3. Новый материал – 12 мин.

( изучают самостоятельно по параграфам учебника-  )

4. Решение практической задачи – 2 мин.

5. Значение закона – 10 мин.

6. Применение закона – 8 мин.

7. Подведение итогов урока – 2 мин.

Организационный момент.

1. Создание проблемной ситуации.

(на слайде картинки падение тел на Землю, движение планет вокруг Солнца, приливы и отливы, планеты, Вселенная).

Вопрос учителя: Что общего между этими природными явлениями?

Что такое гравитация?

(отв. Гравитация – это взаимодействие между всеми телами на Земле и за ее пределами)

Сформулируем тему урока и запишем.

ТЕМА УРОКА: «Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения.                       »

2. Для того, чтобы изучить данное явление вспомним необходимые понятия, которые понадобятся нам при изучении данной темы.

Вопросы:

1. Что называется свободным падением
2. Что такое сила? Единицы ее измерения?
3. Какие силы называются равными.
4. Сформулируйте второй закон Ньютона?
5. Сформулируйте третий  закон Ньютона?

3. Изучение нового материала.

2. Изучение нового материала. (Класс  класс разбивается  на группы, каждая группа получила индивидуальное задание,  которое требуется выполнить  с учетом  знаний о  гравитационных силах из курса физики 9 класса.  )

Задание №1

Проверить на доске домашнее задание ,  которое пригодится для вывода формулы закона всемирного тяготения.

Задание №2

1.Прочитать § 29 « Силы в природе» .

2.Дать краткую характеристику  четырем  типам сил.

Задание №3

Интерактивное творческое задание «Гравитация и космос», выполняет один ученик на доске распечатывает , даёт учащимся рассмотреть данное выполненное задание. Чтобы они совместно проверили его.

§30 ,31 изучается совместно с учителем.

4. Практическая значимость закона.

1. Закон объясняет движение планет.

2. Закон объясняет приливы и отливы.

3. Закон объясняет солнечные и лунные затмения.

4. Закон объясняет движение космических кораблей.

Одно из блестящих подтверждений закона произошло спустя 120 лет после смерти Ньютона. Это было открытие планеты Нептун.

Контрольные вопросы

1. Почему мы не замечаем притяжения окружающих тел друг к другу, хотя притяжение этих тел к Земле наблюдать легко?

2. Где с большей силой будет притягиваться к Земле тело: на ее поверхности или на дне колодца?

3. Планеты движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Куда направлена сила тяжести, действующая на планеты со стороны Солнца? Куда направлено ускорение планеты в любой точке на орбите? Как направлена скорость?

4. Почему пуговица, оторвавшись от пальто, падает на землю, ведь он находится значительно ближе к человеку и притягивается к ней?

 

Что мы узнали на уроке

• Гравитационное взаимодействие — это взаимодействие, свойственное всем телам во Вселенной. Она проявляется в их взаимном притяжении друг к другу.

• Закон всемирного тяготения: две материальные точки массами m1 и m2, находящихся на расстоянии? друг от друга, притягиваются с силой

• Гравитационная постоянная численно равна силе, с которой притягиваются две материальные точки единичной массы (по 1 кг), пере бывают на единичном расстоянии (1 м) друг от друга:

5. Решение задач.

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.

2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по

1 000 кг каждое, будет равна 6,67∙109 Н?

3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 ∙10-15 Н. Какова масса каждого шарика?

6. Закрепление нового материала.

Учащиеся самостоятельно рассказывают новый материал по опорным конспектам №1и №2 ( приём –цепочка)

Вопросы:

1.Какое явление называется всемирным тяготением?

2. Кто и когда открыл закон всемирного тяготения?

3. Как читается закон всемирного тяготения?

4. В каких случаях можно применять закон всемирного тяготения?

5. Притягивается ли к Земле яблоко, висящее на ветке дерева?

VII.Рефлексия.

1. Что нового вы узнали сегодня на уроке
2. Какие затруднения у вас были сегодня на уроке?
3. Что вы хотели бы узнать ещё

VIII Домашнее задание( дифференцированное)

1. §29, 30, 31. Упр 7(1)- домашнее задание для всех.
2. Задачи из сборника задач А.П. Рымкевича N 169-N174

nsportal.ru

План конспект урока по физике в 10 классе «Закон всемирного тяготения. Движение в гравитационном поле.»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №70 г. Липецка

План-конспект урока по физике

в 10 классе

«Закон всемирного тяготения.

Движение в гравитационном поле»

подготовила

учитель физики и математики

Мартынова Ольга Анатольевна

г. Липецк

2015

Цель урока – изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Шире раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить учащихся с областью действия гравитационных сил.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Задачи урока:

Образовательные:

• изучить движение тел в гравитационном поле; выработать умения воспринимать и излагать новый материал;

• показать практическую значимость изученного материала;

• сформировать понятие гравитационных сил;

• добиться усвоения закона всемирного тяготения;

• познакомить с опытным определением гравитационной постоянной.

Воспитательные:

• формировать систему взглядов на мир;

• воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе.

Развивающие:

• развивать речь, мышление;

• совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Оборудование к уроку: видеопроектор, экран, презентация

Домашнее задание: §15, упр15.

План урока:

1. Организация начала урока, формулировка темы и цели урока – 1 мин.

2. Повторение пройденного материала по теме « Основные понятия динамики» – 6 мин.

3. Новый материал – 12 мин.

4. Решение практической задачи – 6 мин.

5. Значение закона – 10 мин.

6. Применение закона – 8 мин.

7. Подведение итогов урока – 2 мин.

Организационный момент.

1. Создание проблемной ситуации.

(на слайде картинки падение тел на Землю, движение планет вокруг Солнца, приливы и отливы, планеты, Вселенная

).

Вопрос учителя: Что общего между этими природными явлениями?

Что такое гравитация?

(отв. Гравитация – это взаимодействие между всеми телами на Земле и за ее пределами)

Сформулируем тему урока и запишем.

ТЕМА УРОКА: «ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА В ГРАВИТАЦИОННОМ ПОЛЕ»

2. Для того, чтобы изучить данное явление вспомним необходимые понятия, которые понадобятся нам при изучении данной темы.

Вопросы:

1. Что такое сила? Единицы ее измерения?

2. Какие силы существуют в природе?

3. Чем характеризуется сила?

4. Сформулируйте второй закон Ньютона?

5. Какую роль в движении играет масса? Что такое масса?

6. Почему в борьбе и в боксе используют разделение спортсменов по весовым категориям?

7. Как движется тело если на него не действует сила?

8. Что такое свободное падение тел?

3. Изучение нового материала.

Лирическое отступление.

Видеоролик.

Гипотеза Ньютона: «Причина, вызывающая падение камня на Землю, движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же»

Ньютон предположил, что существует единый закон всемирного тяготения, которому подвластны все тела во Вселенной – от яблока до планеты.

Если бы я был Ньютоном

Давайте попробуем смоделировать ситуацию как будто время повернулось вспять и мы попали на триста лет назад. Каждый из вас стал бы Исааком Ньютоном.

Предложите: От каких величин зависит сила притяжения между телами?

(от массы, от расстояния между телами)

Сформулируйте задачу:

Определите силу с которой два тела массами M и m действуют друг на друга находящихся на расстоянии R друг от друга.

G = 6,67·10^-11 н·м²/кг² – гравитационная постоянная.

Формулировка (вывод): Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

А теперь Вы побудьте Ньютонами и перенеситесь на триста лет назад. Решите задачу.

Рассчитайте силу притяжения между друг другом.

4. Ярчайшим примером применения закона Всемирного тяготения является запуск искусственного спутника Земли советскими учеными в 1957 году.

Вопрос: А что нужно сделать, чтобы тело стало искусственным спутником Земли?

Задача: Рассчитаем, с какой скоростью должно вылететь тело, чтобы стать искусственным спутником Земли, то есть обращаться вблизи Земли по круговой орбите.

— Земля является однородным шаром с радиусом 6400 км.

— На тело не действуют никакие силы, кроме силы тяготения, направленной к центру Земли.

— Спутник будем считать материальной точкой.

Р
ешение:

Ответ :

Вопрос: Что нужно, чтоб тело может стало искусственным спутником Земли?

(Нужно тело вывести за пределы земной атмосферы и придать ему определенную скорость, направленную по касательной к окружности, по которой он будет двигаться.)

Задача: Ваш космический корабль произвел вынужденную посадку на одну из планет Солнечной системы. Определить скорость космического корабля для запуска его на круговую орбиту планеты. Атмосферы планет разреженные (можно пренебречь силами сопротивления).

5. Решение задач.

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.

2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по

1 000 кг каждое, будет равна 6,67∙10⁹ Н?

3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 ∙10^-15 Н. Какова масса каждого шарика?

VI. Закрепление нового материала.

Вопросы:

1.Какое явление называется всемирным тяготением?

2. Кто и когда открыл закон всемирного тяготения?

3. Как читается закон всемирного тяготения?

4. В каких случаях можно применять закон всемирного тяготения?

5. Притягивается ли к Земле яблоко, висящее на ветке дерева?

6. Домашнее задание.

Перспективное домашнее задание: Вам сообщили, что через год тяготение «отключится». Подготовить проект спасения человечества (срок 2 недели).

Список использованной литературы:

1. Я.И. Перельман. Занимательная физика. Книга 2. Москва. Наука, 2004г., с. 163-165.

2. Л.А.Горев. Занимательные опыты по физике. Москва. Просвещение, 2003г., с. 38-40.

3. В А.Золотов. Вопросы и задачи по физике. Москва. Просвещение, 2012 г

doc4web.ru

Разработка урока «Закон всемирного тяготения»

Конспект по теме «Закон всемирного тяготения»

Цель урока : Изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость.

Задачи урока:

1. Образовательные:

сформировать понятие гравитационных сил, добиться усвоения закона всемирного тяготения, познакомить с опытным определением гравитационной постоянной;

1. Воспитательные:

прививать интерес к физике и истории физики;

показать роль мысленного эксперимента в научном познании;

воспитывать чувство взаимопомощи и внимания друг к другу, умение работы в паре и в группе.

1. Развивающие:

развивать у учащихся умения и навыки сравнения, анализа причинно-следственных связей;

формировать способности объединять разрозненные факты в единое целое.

развивать логику мышления, в целях формирования научного мировоззрения.

Оборудование к уроку:

Компьютер, видеопроектор, экран, презентация.

Этапы учебного занятия:

1. Организационный (1мин.)

2. Повторение изученного материала (5мин.)

3. Изучение нового материала (20мин.)

4. Самостоятельная работа (12-14мин.)

5. Домашнее задание (1мин.)

6. Подведение итогов (1мин.)

1. Приветствие

2. Начнем с того, что мы уже знаем. Вспомним и ответим на следующие вопросы:

• Перечислите основные физические величины динамики? (Масса, сила.)

• Что такое масса тела? (Физическая величина, количественно характеризующая свойства тел приобретать разные скорости при взаимодействии, то есть характеризующая инертные свойства тела.)

• Какую физическую величину называют силой? (Сила – физическая величина, количественно характеризующая внешнее воздействие на тело, в результате которого оно приобретает ускорение или деформируется.)

• Первый закон Ньютона (существуют такие системы отсчета, относительно которых тело (материальная точка) при отсутствии на нее внешних воздействий (или при их взаимной компенсации) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.)

• Второй закон Ньютона (Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела.).

• Третий закон Ньютона – закон взаимодействия. (Тела действуют друг на друга силами, равными по величине и противоположными по направлению. Пояснения к закону: 1) силы не компенсируют друг друга, так как приложены к разным телам; 2) пара сил взаимодействия всегда одной природы.)

• Приведите пример взаимодействия тел и опишите пару сил взаимодействия между ними.

• Изобразите силы действия и противодействия в случае взаимодействия тел

  Fтр1

  N

  N

  Л

Fn

Fтр2

T

З

P

P

P

Р – вес тела, N – реакция опоры,

Т – натяжение Fn – сила притяжения

Fтр1 – приложено к бруску

Fтр2 – к наклонной плоскости

Мы повторили основные понятия, которые помогут нам изучить тему занятия.

3.(На доске или экране вопросы и рисунок.)

Сегодня мы должны ответить на вопросы:

• почему наблюдается падение тел на Земле?

• почему планеты движутся вокруг Солнца?

• почему Луна движется вокруг Земли?

Согласно II закону Ньютона, тело движется с ускорением только под действием силы. Сила и ускорение направлены в одну сторону.

ОПЫТ. Шарик поднять на высоту и выпустить. Тело падает вниз. Мы знаем, что его притягивает к себе Земля, то есть на шарик действует сила тяжести.

А только ли Земля обладает способностью действовать на все тела с силой, которую называют силой тяжести?

Исаак Ньютон

В 1667 году английский физик Исаак Ньютон высказал предположение о том, что вообще между всеми телами действуют силы взаимного притяжения.

Их называют теперь силами всемирного тяготения или гравитационными силами.

Итак: между телом и Землей, между планетами и Солнцем, между Луной и Землей, между всеми телами действуют силы всемирного тяготения, обобщенные в закон.

Все тела взаимодействуют друг с другом силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Закон справедлив для:

1. Однородных шаров.

2. Для материальных точек.

3. Для сферической формы.

Гравитационное взаимодействие существенно при больших массах, а для окружающих нас макротел сила взаимодействия очень мала.

Внимание!

1. Закон не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности.

2. В случае взаимодействия трех и более тел задачу о движении тел нельзя решить в общем виде. Требуется учитывать «возмущения», вызванные другими телами (открытие Нептуна Адамсом и Леверье в 1846 г. и Плутона в 1930).

3. В случае тел произвольной формы требуется суммировать взаимодействия между малыми частями каждого тела.

Проанализируем закон:

1. Сила направлена вдоль прямой, соединяющей тела.

1. G — постоянная всемирного тяготения (гравитационная постоянная). Числовое значение зависит от выбора системы единиц.

G = 6,67·10^–11 Н·м²/кг² = 6,67·10^–11 м³/кг·с² –гравитационная постоянная.

Гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, дей­ствующей на тело массой 1 кг, со стороны другого тела такой же массы при расстоянии между ними, равном 1 м.

Впервые гравитационная постоянная была измерена английским физиком Г. Кавендишем в 1788 г. с помощью прибора, называемого крутильными ве­сами. Г. Кавендиш закрепил два маленьких свинцовых шара (диаметром 5 см и массой 775 г каждый) на противоположных концах двухметрового стержня. Стержень был подвешен на тонкой проволоке. Два больших свинцовых шара (20 см диаметром и массой 45,5 кг) близко подводились к маленьким. Силы притяжения со стороны больших шаров заставляли маленькие перемещаться, при этом проволока закручивалась. Степень закручивания была мерой силы, действующей между шарами. Эксперимент показал, что гравитационная постоянная

G = 6,66 · 10^-11 Н·м²/кг².

Схема опыта Кавендыша.

Схематическое изображение крутильных весов Г. Кавендыша

Исаак Ньютон произвел первые расчеты. Чтобы объяснить движение Луны, ему пришлось предположить, что сила тяготения Земли убывает с расстоянием. Если расстояние увеличивается в 2 раза, то сила уменьшается в 4 раза, а если расстояние увеличивается в 10 раз, то сила уменьшается в 100 раз (говорят, что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния).

По его гипотезе между всеми телами Вселенной действуют силы притяжения (гравитационные силы), направленные по линии, соединяющей центры масс. У тела в виде однородного шара центр масс совпадает с центром шара.

2

kopilkaurokov.ru

Урок по физике на тему «Закон всемирного тяготения» (10 класс)

Урок физики по теме: «Гравитационная постоянная. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести».

10 класс

Цели: Познакомить учащихся с гравитационным взаимодействием, раскрыть физический смысл гравитационной постоянной, формировать навыки и умения применения закона всемирного тяготения. Научить учащихся делать сравнительную характеристику сил, закрепить тему путем решения задач, углубить сведения о ранее изученном, о приобетенных представлениях; формировать целостную физическую картину мира. Развивать логическое мышление, творческие способности учащихся, познавательный интерес, умение анализировать и делать выводы.

Задачи:

— Развивать коммуникативную компетентность учащихся, умение аргументировано отстаивать свою точку зрения.

— Проводить межпредметные связи с математикой, астрономией, историей.

Ожидаемые результаты:

После этого учащиеся смогут применять закон всемирного тяготения при решении задач и иметь представление о целостности физической картины мира.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Методы и приемы:

— решение задач (разноуровневых, тестовых)

— работа в группах

— метод «микрофона»

— минилекция

-беседа

-просмотр видеороликов

Эпиграф

Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другим: но океан неизвестного лежит передо мной.

Исаак Ньютон

Ход урока

І. Оргмомент. Приветствие.

ІІ. Актуализация опорних знаний

На предыдущих уроках мы изучили три закона Ньютона (опрос по формулировкам законов). Говорили о таких явлениях, как взаимодействие тел, инерция; рассматривали физические величины: сила, масса тела, ускорение тела.

Предлагаю проверить практические знания с помощью тестовых заданий:

1. Любое тело при взаимодействии не может изменить скорость своего движения мгновенно, для этого необходимо время. Какая физическая величина характеризует это свойство тела?

А) Сила.

Б) Давление.

В) Масса.

Г) Работа.

2. Количественной мерой действия одного тела на другое, вследствие которого тело приобретает ускорение, называют…

А) …массой.

Б)…силой.

В)…работой.

Г)…давлением.

3. Какой физический закон утверждает, что действие одного тела на другой всегда сопровождается взаимодействием?

А) І закон Ньютона.

Б)ІІ закон Ньютона.

В) ІІІ закон Ньютона.

Г)Закон Гука.

4. Тело движется под. действием постоянной по модулю и направлению силы. Выберите правильное утверждение.

А) Скорость тела не изменяется.

Б) Тело движется с постоянным ускорением.

В) Тело движется по окружности.

Г) Тело движется равномерно.

5. Какдвижетсятеломассой 0,5 кг поддействиемсилы 2Н?

Выберитеправильныйответ.

А) С ускорением 0, 25м/с^2.

Б) С постояннойскоростью 4 м/с.

В) С постояннойскоростью 0,25 м/с.

Г) С ускорением 4м/с^2.

ІІІ. Мотивация учебной деятельности.

Основываясь на повседневном опыте – продовжите предложение:

• М’яч, брошенный вверх, падает на Землю.

• Созревшее яблуко отрывается от яблони, падает на Землю.

• Луна, словно на привязи, обращается вокруг Земли.

• Земля вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца.

Ньютон предположил, что ряд явлений, казалось бы, не имеющих ничего общего, вызваны одной причиной. (Можно вспомнить легенду о яблоке). Проведя многочисленные расчеты, Ньютон пришле к выводу, что все тела в природе притягиваются друг к другу с силами, их называют силами взаємного притяжения (1667 г.). Теперьэтисилыназывают силами всемирноготяготения, или гравитационными силами. О них сегодня и поговорим.

IV. Изучение нового материала.

Итак, сформулируем определение:

Силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу, называют силами всемирного тяготения или гравитационными силами.

Вопрос. Почему же мы замечаем силу притяжения всех тел к Земле, но не замечаем взаимного притяжения между самими телами?

Ньютону удалось доказать, что сила притяжения между телами зависит от масс обоих тел, и достигает заметного значения только тогда, когда тела(хотя бы одно из них) обладает достаточно большой массой.

Вопрос. От чего еще зависит сила взаимного притяжения двух тел?

Можно высказывать гипотезы. (от расстояния между телами).

Пойдем по стопам Ньютона и поймем, как он пришел к такому заключению.

Минилекция.

-Из второго закона Ньютона:

а =F/m; a1/m

g=F/m;

g =const/

Следовательно, Fm.

-По третьему закону силы, с которыми взаимодействуют тела, равны. Если сила, действующая на одно тело, пропорциональна массе этого тела, то равная ей сила, действующая на оба тела, равны, следовательно, они пропорциональны массе и первого и второго.

F₁₂ = F₂₁

F₁₂ m_1,

F₂₁ m_2.

Следовательно, Fm₁m₂.

Ньютон рассчитал отношение радиуса орбиты Луны к радиусу Земли

Любые два тела притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратнопропорциональной квадрату расстояния между ними.

G – гравитационная постоянная.

G=6,67 * 10 ^-11 Н м²/кг²

Её числовое значение впервые определил путем эксперимента английский ученый Кавендиш в 1798 г.

Просмотр видеоролика.

Границы применимости формулы:

— материальные точки;

— тела, размеры которых значительно меньше, чем расстояния между ними;

— тела, имеющие форму шара;

— шар большого радиуса, взаимодействующий с телами, размеры которого значительно меньше размеров шара.

Интересные факты.

Позже астрономы открыли «на кончике пера» планету Нептун. На основании этого закона на много лет вперед предсказывают солнечные и лунные затмения, рассчитывают движение космических кораблей.

Придумать и решить задачу.

Частным случаем гравитационной силы является сила тяжести.

Кто падал, кто ронял предмет

Тот чувствовал здесь силу эту.

Смотри всегда, чтоб эта сила

Тебя бы, вдруг, не подкосила.

Что же такое сила тяжести, вспомним из курса физики 8 класса.

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.

F=mg, g= 9,8 Н/кг

Что нужно знать, чтобы рассчитать силу тяжести? (массу тела и ускорение свободного падения).

Предлагаю посмотреть видеофрагмент о данной силе.

V. Закрепление изученного материала.

Задания для работы в группах:

• Почему мы не замечаем взаємного притяжения окружающих тел?

• Почему сила тяготения уменьшается, если тело отдалено на значительное расстояние от поверхности Земли?

• Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку?

1. Решение задач. Расчетная задача

2. Как стала бы двигаться Луна, если бы в один момент прекратилось действие на неё силы тяготения со стороны Земли и других космических тел? Выберите правильный ответ.

А) Равномерно и прямолинейно по касательной к первоначальной траектории движения.

Б) Удаляясь от Земли вдоль прямой, направленной от центра Земли.

В) Удаляясь от Земли вдоль спирали.

Г) Прямолинейно по направлению к Земле.

VI. Домашнеезадание

1.Выучить параграф …..учебника,

2.Решить задачу:

Чему равна сила гравитационного притяжения между двумя одинаковыми бильярдными шарами в момент столкновения? Масса каждого шара 200 г, диаметр 4 см.

VII. Итоги урока. Рефлексия.

1. Что общего между падением тел на Землю, обращением Луны вокруг Земли, приливами и отливами?

2. Почему до Ньютона никто не смог объяснить природу движения планет?

3. Как зависит сила притяжения двух тел от их масс и от расстояния между ними?

infourok.ru

Конспект и презентация по физике 10 класс на тему «Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести..»

Ход урока

I. Организационный этап

II. Работа над ошибками

1 слайд: III. Изучение нового материала 

2 слайд: 1.Прежде чем изучать взаимодействие тел, необходимо задаться вопросом: какие вообще существуют виды взаимодействий? Какие существуют силы в природе?

В настоящее время, в физике разделяют всего четыре типа фундаментальных сил.

Итак, первый вид сил или первый вид взаимодействия вам хорошо знаком — это гравитационное взаимодействие. В общем и целом, можно сказать, что гравитационные силы действуют между всеми телами, и все тела притягиваются друг к другу. Как правило, гравитационными силами можно пренебречь, если речь не идет об огромных телах, таких как небесные тела (то есть планеты, звезды и так далее).

Второй тип взаимодействия вам тоже хорошо знаком — это электромагнитные силы. Эти силы действуют между всеми частицами, имеющими заряд электрические заряды. Электромагнитные силы, как и гравитационные, тоже имеют обширную сферу действия. Электромагнитное взаимодействие проявляется в любых живых организмах и в любых состояниях вещества.

Существует также, так называемое «сильное взаимодействие» — это проявление ядерных сил, с которыми вы уже немного познакомились, изучая курс физики девятого класса. Эти силы очень кратковременные. Область действия ядерных сил не распространяется за пределы атомных ядер.

Наконец, существует так называемое «слабое взаимодействие» — это взаимодействие, которое вызывает взаимные превращения элементарных частиц. Именно слабое взаимодействие определяет радиоактивный распад и термоядерные реакции. Таким образом, существует четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое (последние два вида взаимодействий относятся к ядерным взаимодействиям).

3 слайд: 2.Вы уже знакомы с явлением всемирного тяготения из курса девятого класса. Так же мы говорили о том, что все тела, обладающие массой, притягиваются друг к другу. Из второго закона Ньютона следует, что любая равнодействующая сила равна произведению массы тела и ускорения, сообщаемого этой силой: .

Так, например, сила тяжести равна произведению массы тела и ускорения свободного падения: 

Но, как мы уже выяснили, ускорение свободного падения не зависит от массы тела, из чего можно сделать вывод, что гравитационные силы сообщают ускорение, которое не зависит от массы тела!

Это поразительное свойство можно объяснить только тем, что гравитационные силы пропорциональны массе тела, на которое они действуют. А теперь, вспомним третий закон Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю, направленными по одной прямой в противоположных направлениях: .

В частности, если Земля действует на Луну с некоторой силой, то и Луна должна действовать на Землю с этой силой. Значит, гравитационная сила, возникающая между двумя телами пропорциональна массам обоих тел.

4 слайд: Рассмотрим теперь ускорение, с которым двигается Луна. Напомним, что любое криволинейное движение является ускоренным. Движение Луны вокруг Земли хорошо известно людям: период обращения Луны вокруг Земли составляет примерно 27,3 земных суток, а средний радиус орбиты Луны составляет 384 тыс. километров. Исходя из этого, мы можем подсчитать центростремительное ускорение Луны:

Если мы сравним теперь получившуюся величину с ускорением свободного падения на Земле, то убедимся, что ускорение Луны примерно в 3600 раз меньше, чем ускорение свободного падения на Земле:

А теперь, сравним радиус Земли с расстоянием между Землёй и Луной:

 Оказывается, что радиус Земли примерно в 60 раз меньше, чем расстояние между Землей и Луной. Заметим, что 60² — это 3600. Из этого можно заключить, что сила тяготения между двумя телами уменьшается пропорционально квадрату расстояния между этими телами.

5 слайд: Исходя из всего выше перечисленного, формулировка закона всемирного тяготения такова: сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Необходимо отметить, что если тела не являются материальными точками, то за расстояние между ними принимается расстояние между центрами тяжести этих тел. В формуле мы видим коэффициент пропорциональности, который называется гравитационной постоянной. Гравитационная постоянная численно равна силе притяжения между двумя материальными точками массами 1 кг, если расстояние между ними составляет 1 метр.

Гравитационная постоянная является очень важной константой, поскольку именно с её помощью люди смогли вычислить массу Земли, Луны, Солнца и так далее. Но как вычислить саму гравитационную постоянную?

6 слайд: Впервые гравитационная постоянная была измерена Генри Кавендишем в 1798 году. С помощью крутильных весов, ему удалось определить значение гравитационной постоянной достаточно точно (оно почти совпадает с принятым сегодня значением).

Крутильные весы представляют собой следующую установку: на тонкой упругой нити подвешено лёгкое коромысло с двумя шарами на концах. Рядом закреплены два значительно более тяжёлых шара (в эксперименте Кавендиша легкие шары имели массу 775 г, а тяжёлые – 49,5 кг). В результате гравитационного взаимодействия, коромысло поворачивалось и закручивало нить. Зная упругие свойства нити, Кавендишу удалось измерить силу притяжения. Поскольку, массы шаров ему были известны, так же, как и расстояние между ними, Кавендиш смог вычислить гравитационную постоянную.

7 слайд: Необходимо отметить, что закон всемирного тяготения дает точный результат, в трех случаях:

1) Если оба тела имеют форму шара и являются однородными.

2)Если размеры тел ничтожно малы, по сравнению с расстоянием между ними.

3) Если одно из тел обладает формой шара и его размеры многократно больше размеров второго тела любой формы.

8 слайд: 3. Чем больше расстояние спутника над поверхностью Земли, тем медленнее он будет двигаться по орбите. Существует минимальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы вывести его на орбиту Земли. Эта скорость называется первой космической скоростью. Её можно найти, приняв расстояние от Земли за ноль, поскольку изначально спутник будет находиться на Земле.

Любое тело, находящееся на Земле не сможет выйти на её орбиту, если будет двигаться медленнее, чем 7,9 км/с.

Существует также и вторая космическая скорость. Это скорость, необходимая для того, чтобы покинуть орбиту Земли. Вторая космическая скорость вычисляется исходя из закона сохранения энергии и равна 11,2 км/с

В ближайшее время мы будем рассматривать только первые две космические скорости.

Как можно убедиться из формул, чем больше масса и чем меньше радиус небесного тела, тем больше его космические скорости. То есть, если небесное тело является сверхплотным, то его космические скорости будут очень велики. Ярким примером сверхплотных небесных тел являются черные дыры.

9 слайд: 4.Вы уже знакомы с понятием силы тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности (или вблизи этой поверхности). Именно под действием силы тяжести, тела могут находиться в свободном падении. Находясь в свободном падении можно ясно ощутить состояние невесомости, то есть, отсутствие веса. Рассмотрим эти явления более подробно.

Еще в седьмом классе вы познакомились с весом тела. Вес тела — это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. Надо сказать, что вес — это частный случай силы упругости. Рассмотрим простой пример. В помещении вы видите сидящего человека, горшки с растениями, часы, висящие на стене и так далее. На все эти тела, несомненно, действует сила тяжести.

Несмотря на это, все тела находятся в состоянии покоя. Дело в том, что опора, по третьему закону Ньютона, действует, например, на горшок, с той же силой, что и горшок давит на неё. Эта сила называется реакцией опоры. Итак, мы выяснили что, исходя из третьего закона Ньютона, реакция опоры равна по модулю весу тела. Поскольку тело покоится, равнодействующая сила равна нулю. Следовательно, реакция опоры должна уравновешивать силу тяжести (в противном случае, тело бы падало по направлению к центру Земли).

Таким образом, если тело покоится на горизонтальной поверхности, или двигается равномерно и прямолинейно, то вес тела равен силе тяжести.

10 слайд: А теперь, давайте рассмотрим, что произойдет, если опора будет двигаться с ускорением. Классический пример подобной ситуации — это движение лифта. При начальном движении лифта вверх, ускорение, конечно, направлено вверх.

Применим второй закон Ньютона:

 

Из этого уравнения, мы видим, что вес тела увеличивается при ускоренном движении опоры вверх. Это явление называется перегрузкой. Действительно, при рывке лифта вверх, мы чувствуем некое давление.

Нетрудно догадаться, что при ускоренном движении вниз, происходит противоположное явление: вес тела уменьшается.

В этом можно убедиться, если вновь применить второй закон Ньютона:

Как видно, из уравнения, при движении вниз с ускорением свободного падения, вес тела обратится в ноль: 

Это явление называется невесомостью. И правда, при рывке лифта вниз, мы ощущаем некую легкость.

Так, космонавты, находящиеся на космической станции, испытывают состояние невесомости. Они, фактически находятся в свободном падении, но падают, как бы, вокруг Земли. Дело, конечно, в их орбитальной скорости, достаточной для того, чтобы находиться на околоземной орбите.

Приведем пару примеров. Допустим, вы поставите стакан с водой на поднос. Очевидно, что стакан будет действовать на поднос с силой: F_т = mg. Но, как вы знаете, если вы отпустите поднос, то и стакан, и поднос будут находиться в свободном падении.

11 слайд : IV. Домашняя работа.

пп.31-34, вопросы, http://www.schooltests.ru/

infourok.ru