cart-icon Товаров: 0 Сумма: 0 руб.
г. Нижний Тагил
ул. Карла Маркса, 44
8 (902) 500-55-04

Урок физики 10 класс законы ньютона: Урок 7. законы динамики ньютона — Физика — 10 класс

Содержание

Урок по физике в 10-м классе по теме «Три закона Ньютона»

Цели урока: Систематизация знаний о законах Ньютона.

Задачи урока:

  1. Познавательные: Объединить изученные законы в систему представлений о причине механического движения. Проверить навыки решения задач по данной теме.
  2. Развивающие: Сформировать навыки подачи полного и правильного ответа на учебный вопрос. Формирование навыков анализа учебного материала.
  3. Воспитательные: Подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.

Тип урока: Комбинированный с использованием ИКТ.

Методы: Фронтальный опрос, рассказ-беседа, работа с таблицей, работа с опорным конспектом, решение задач.

Формируемые умения: Наблюдать, сравнивать, анализировать, обобщать.

План урока:

  1. Организационный момент – 2 мин.
  2. Проверка решения домашнего задания – 10 мин.
  3. Повторение и обобщение пройденного материала – 20 мин.
  4. Самостоятельная работа – 10 мин.
  5. Подведение итогов урока – 2 мин.
  6. Задание на дом – 1 мин.

Ход урока

Презентация

Целью урока является обобщить наши знания о законах Ньютона.

Основные задачи,

которые мы должны с вами решить:

1. Повторить пройденный материал.

2. Решить ряд задач на данную тему.

З. Обсудить условия применения законов.

4. Выполнить самостоятельную работу.

Решение задач у доски, учащиеся класса в тетрадях проверка осуществляется с использованием ИКТ на уроке.

Упражнение №6

Задача 5: На полу лифта находится тело массой 50кг. Лифт поднимается так, что за 3с его скорость изменилась от 8 до 2 м/с. Найдите силу давления тела на пол лифта.

Задача 6. Тепловоз на горизонтальном участке пути длиной 600 м развивает постоянную силу тяги 147 кН. Скорость поезда возрастает при этом от 36 до 54 км/ч. Определите силу сопротивления движению, считая её постоянной. Масса поезда 1000 т.

Задача 7. Автомобиль массой 5 т движется по вогнутому мосту со скоростью 72 км/ч. Мост образует дугу радиусом 100 м. Найдите силу, с которой автомобиль давит на мост, проезжая его середину.

Сформулируйте законы Ньютона (проверка записанных формул у доски учащимся).

Сопровождается беседа слайдами презентации.

Обсуждается таблица.

По направлениям:

— физическая система, в которой рассматривается закон;

— модель;

— описываемое явление;

— суть закона;

— примеры проявления;

— границы применимости.

Формулируются основные выводы, таблица переносится в тетради.

Подумайте и дайте ответ:

1. Как можно установить, что данная система отсчета является инерциальной?

2. Приведите примеры, когда систему отсчета, связанную с Землей, с определенной степенью точности можно считать инерциальной, неинерциальной.

3. С потолка вагона, движущегося равномерно и прямолинейно по горизонтальному участку, падает болт. В какую точку пола он упадет?

4. Часто говорят, что шайба после удара клюшкой «движется по инерции». Верно ли это утверждение?

5. Чем различаются понятия «инерция» и «инертность»?

6. От чего зависят ускорения двух взаимодействующих тел? Приведите примеры.

7. Как движется тело под действием постоянной силы? переменной силы? Приведите примеры.

8. Для данного момента времени известно направление равнодействующей действующих на тело сил, которое каким -то образом движется в пространстве.

9. Что можно сказать о направлениях скорости и ускорения тела в этот момент времени?

10. Книга лежит на столе. Укажите силы, подчиняющиеся III закону Ньютона.

Решение задачи с использование слайда учителем.

Груз массой 0,5 кг за нить поднимают вертикально вверх с ускорением 1м/c2. Определите силу, действующую вертикально вверх.

Предложено решить самостоятельную работу (контроль).

I вариант

С каким ускорением движется тело массой 3 кг, если на него действует сила 1 Н? Какова скорость тела в конце третьей секунды?

II вариант

Определите массу тела, которому сила 1 Н сообщает ускорение 0,5 м/c2. Какова скорость тела в конце третьей секунды?

Обсуждение итогов урока.

Запись домашнего задания.

Параграфы 24-30 упражнение 6 задача 8, подготовиться к письменному опросу.

Урок физики «Первый закон Ньютона» 10 класс

Физика, 10 класс

Урок по теме:

«Взаимодействие тел в природе. Явление инерции. Инерциальная система отсчета.Первый закон Ньютона» 

Цели и задачи урока:

Образовательные:

  1. Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта, раскрыть её преимущества при описании механического движения;

  2. Ввести понятия о взаимодействии тел и свободном теле;

  3. Добиться усвоения учащимися формулировки 1-го закона Ньютона;

  4. Продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе;

  5. Повторить физическое содержание явления инерции;

  6. Ознакомить учащихся с применением 1-го закона Ньютона.

Воспитательные:

  1. Продолжить воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке;

  2. Воспитывать в ребятах уважение и доброжелательность друг к другу, умение слушать ответ товарища;

  3. Формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.

Развивающие:

  1. Продолжить формирование умения высказывать умозаключения;

  2. Развитие самостоятельности в суждениях;

  3. Развитие логического мышления; развивать умение ставить мысленный эксперимент; развивать у учеников память, внимание; формировать умение решать качественные задачи.

Форма урока:  урок изучения нового материала.

Оборудование: компьютер, интерактивная доска, программно-методический комплекс «Интерактивные творческие задания. Физика 7–9 класс», учебник «Физика 10», Ю.И. Дик, Л.Э. Генденштейн

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

2. Повторение

Учитель: Ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы:

  1. Что называют механическим движением?

  2. Какие виды движений (по траектории, скорости, ускорению) мы изучали?

  3. Какие из них наиболее распространены в природе и технике?

  4. Что такое материальная точка? Зачем это понятие вводится?

  5. Что называют системой отсчёта? Для чего она необходима?

  6. Какое явление вы наблюдаете на рисунке?

  7. Объясните, почему, споткнувшись, человек падает вперёд (ноги резко останавливаются, а тело продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении), а, поскользнувшись, человек падает назад (ноги начинают двигаться с большей скоростью, чем тело).

  8. Придёт ли в движение парусная лодка под действием потока воздуха от вентилятора, установленного на ней?

  9. Барон Мюнхгаузен рассказывал, как он однажды разбежался и прыгнул через болото. Во время прыжка он заметил, что не допрыгнет до берега. Тогда он в воздухе повернул обратно и вернулся на тот берег, с которого прыгал. Возможно ли это?

Вывод: Мгновенно тело изменить свою скорость не может. Для изменения скорости тела необходимо другое тело. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.

3. Подготовительный этап (подведение учащихся к целям урока).

Формулировка проблемы:

– Как известно, кинематика отвечает на вопросы «Что? Где? Когда? и Как?» (какое тело,

где и когда находится, как движется), но не отвечает на вопрос «Почему?» (почему оно движется именно так, а не по-другому).

4. Изучение новой темы урока.

Учитель: Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела Механики – Динамика.Динамика изучает причины изменения скорости. Основные законы Динамики – законы Ньютона. И сейчас мы приступаем к изучению первого закона Ньютона.

Прежде чем найти причину изменения скорости, т.е. возникновения ускорения, мы выясним, при каких условиях тело движется без ускорения, т.е. его скорость с течением времени не меняется.

Обратимся к опыту, к наблюдениям: на столе лежит книга. Про неё говорят, что она покоится.

В IV веке до н.э. Аристотель писал: «Всякое движение – бывает или насильственным, или происходящим по природе». К последним он относил круговые движения небесных светил, а также считал их присущими самим телам и не нуждающимися в каких-либо внешних причинах.

Если какое-либо движение отличается от естественного, то оно может быть осуществлено лишь насильственным путём. В отношении таких движений Аристотель писал: «Всё движущиеся необходимо приводится в движение чем-нибудь». Иными словами, причина «неестественного» движения – действие со стороны других тел. Нет действия других тел – нет движения.

Чтобы сдвинуть книгу, необходимо приложить усилие, например, толкнуть рукой.

Книга не одинока в этом мире, её окружают другие тела, они в различной мере действуют на неё. Почему же она покоится? Только два тела, из всех её окружающих, оказывают на неё заметное действие – это стол и Земля. Действия их противоположны и равны. Говорят, что Земля и стол компенсируют друг друга (уравновешивают).

Рассмотрим ещё примеры: шарик на нити, шайба на льду, автомобиль на парковке и др.Учащиеся дают пояснения по примерам.

Вывод: если действия тел компенсируют друг друга, то тело под влиянием этих тел находится в состоянии покоя.

Этот ошибочный закон Аристотеля продержался около 2000 лет. Почему ошибочный?

Т.к. равномерное и прямолинейное движение – это тоже движение без ускорения. Следовательно, и покой, и прямолинейное равномерное движение могут наблюдаться при одном и том же условии: действие на данное тело всех других тел должно компенсироваться. Так что же, справедливо утверждение Аристотеля:»Всё, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого»?

Об основном положении динамики размышлял и Галилей: «Степень скорости, обнаруживаемая телом, нерушимо лежит в самой его природе, в то время как причины ускорения или замедления являются внешними». Другими словами: тело свободное от воздействий, не меняет скорость. Если на данное тело действует другое тело, то первое тело изменяет свою скорость (второе тело тоже)!

Очень трудно понять, что тела сохраняют в этих условиях (при компенсации воздействия) постоянной свою скорость, т.е. продолжают двигаться равномерно и прямолинейно. Если по шайбе, лежащей на гладком льду ударить клюшкой, она будет двигаться, но всё же остановится. Почему? Трение о лёд.

Как это доказать людям справедливость его суждения?

Галилей предложил к опыту подключить разум и логику следующим образом: если невозможно избавиться от взаимодействия тел совсем, то действие можно уменьшать.

Вывод: Мысленный эксперимент Галилея показывает, что при уменьшении угла второй гладкой наклонной плоскости тело можно приближённо считать свободным. Оно должно двигаться бесконечно долго.

Все мы знаем, что движение и покой относительны. В одних системах отсчёта, тело может покоиться, относительно других в это же время двигаться с ускорением.

Обсуждение рассматриваемых проблем и формулировка выводов.

Обсуждение поставленной проблемы:

— Две точки зрения на причину движения: Галилей и Ньютон

(провести сравнительный анализ) – работа в группах

  • Камень, брошенный в воду, тонет; корабль, спускаемый на воду, остается на плаву. Постараемся ответить на вопрос, почему это происходит? В этом нам поможет раздел физики, называемый динамикой

– И камень, и корабль взаимодействуют с окружающими телами (землей и водой). Земля

притягивает оба тела к себе, вода оба тела выталкивает. При этом и камень, и корабль действуют на воду и, как мы скоро узнаем, на землю. Т. е. между телами происходит взаимодействие. Чтобы описать эти взаимодействия, в физике вводят специальные физические величины, называемые силами. Вспомним, как называется сила притяжения тел к земле. Как называется сила, действующая на тела, погруженные в жидкость? Да, это сила тяжести и сила Архимеда. А еще в механике рассматривают силы упругости и силы трения. Действуют ли какие-либо из этих сил в рассмотренных примерах? Да, и на камень, опускающийся на дно, и на корабль, скользящий по воде, действуют силы трения. В случае с камнем трение о воду называют силой сопротивления воды. А действуют ли силы упругости? Стапели действуют на спускаемое судно силой упругости, дно действует на утонувший камень силой упругости. И корабль, и камень действуют силами упругости на воду и на другие тела, с которыми они соприкасаются. Как видим, мы обнаружили много действующих сил в рассматриваемых примерах, но будем рассматривать только силы, действующие на неподвижный корабль и на тонущий камень. Сделаем в тетрадях чертежи и начертим эти силы. Вспомним, в каких единицах измеряются силы. Поставим стрелочки, изображающие силу тяжести и силу Архимеда в компьютерных анимациях для корабля и для камня.

Формулировка первого закона Ньютона.

Решение проблемы. Формулировка первого закона Ньютона:

– Итак, на неподвижный корабль на поверхности воды действуют две силы: вниз

направлена сила тяжести, вверх – сила Архимеда. Такие же две силы действуют на тонущий камень (кроме того, на него действует сила сопротивления воды, тоже направленная вверх, но при небольших скоростях движения камня эта сила мала, и мы будем ею пренебрегать, в физике так поступать приходится часто). Итак, в обоих случая действуют две противоположные силы, а результат разный: камень тонет, а корабль не движется. Почему? На этот вопрос ответил Ньютон. Сила, которая тянет камень вниз, больше, чем сила, толкающая камень вверх. Силы, действующие на корабль, уравновешены. Покажем это на компьютерной модели – задание «Сложение сил». Установим стрелки, изображающие силу тяжести (эта стрелка направлена вниз), и стрелки, изображающие архимедову силу (они направлены вверх). Как видно из модели, силы, действующие на корабль, уравновешены, а на камень действует сила тяжести, большая архимедовой силы. Согласно первому закону Ньютона, в инерциальных системах отсчёта тела не меняют скорости поступательного движения (т. е. движутся прямолинейно и равномерно) при условии, что воздействия на них со стороны других тел отсутствуют, либо уравновешены. Покоящееся тело также не меняет скорости. Покой – частный случай равномерного прямолинейного движения.

Существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано. 

Такие системы отсчёта называют инерциальными. (ИСО). Иногда первый закон Ньютона называют законом инерции, а равномерное движение тела относительно ИСО называют движением по инерции.      

Любая система отсчета, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Таким образом, существует бесконечно много ИСО, которые движутся относительно друг друга с неизменными по величине и направлению скоростями.

5. Закрепление.

Применение полученных знаний для объяснения реальных физических явлений и компьютерных моделей.

  1. С железнодорожным составом связана система отсчета. В каких случаях она будет инерциальной: а) поезд стоит на станции; б) поезд отходит от станции; в) поезд подходит к станции; г) движется равномерно на прямолинейном участке пути дороги?

  2. По горизонтальной прямолинейной дороге равномерно движется автомобиль с работающим двигателем. Не противоречит ли это первому закону Ньютона

  3. Инерциальная ли система отсчета, движущаяся с ускорением, относительно какой-либо инерциальной системы?

  4. Приведите примеры, в которых проявляется закон Ньютона.

  1. Выполнение упражнений – работа в парах

  2. Самостоятельная работа (карточки задания)

6. Подведение итогов урока, домашнее задание.

Итоги урока:

– Сформулируем итоги урока: характер движения тел определяется характером их

взаимодействия с другими телами. Для количественной оценки взаимодействия используют физическую величину, называемую силой. Сила измеряется в ньютонах. В механике рассматривают силы тяжести, упругости, трения, архимедову силу. Результат действия сил на тело зависит от системы отсчета, в которой мы рассматриваем тело. В инерциальных системах отсчета справедлив первый закон Ньютона. 

Аристотель: при отсутствии внешнего воздействия тело может только покоиться. Чтобы тело двигалось с постоянной скоростью, на него постоянно должна действовать сила.

Галилей: при отсутствии внешних воздействий тело может не только покоиться, но и двигаться прямолинейно и равномерно, а сила, которая к нему прикладывается необходима только для компенсации других сил (трения, тяжести и т. д.).

Ньютон: обобщил вывода Галилея, сформулировал закон инерции (I закон Ньютона).

7. Домашнее задание.

5

Конспект урока Законы Ньютона — физика, уроки

МОУ Пустошенская ОШ, Шуйский район, Ивановская область

Канаичева Мария Викторовна, учитель физики.

Обобщающий урок по теме: «Законы Ньютона»

Цель урока: создать условия для обобщения и закрепления знаний, полу­ченных по теме «Законы Ньютона»;

— научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни;

— совершенствовать навыки решения качественных и расчетных задач;

— совершенствовать умения проводить физический эксперимент;

— расширить кругозор учащихся, развивать коммуникативные способности, развивать познавательный интерес к предмету.

Задачи: продолжить учиться работать в парах; умения применять знания в нестандартных ситуациях; реализовать творческие способности учащихся.

Тип урока: обобщающий (с использованием ИКТ)

Формы деятельности учащихся: фронтальная, индивидуальная, работа в парах.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, приборы для демонстрации опытов и экспериментальной работы учащихся, презентация учителя, презентации учащихся «Законы Ньютона в литературе», «Законы Ньютона в природе и технике», портрет Ньютона.

Ход урока:

I. Организационный момент. Вступительное слово учителя.

В истории есть немного имен и книг, пронизывающих века и даже тысячелетия и непрестанно влияющих на развитие культуры, техники и науки.

В архив науки сложены системы Птолемея, теплород и многое другое. Но есть научные открытия, которые оказываются пригодными для решения современных практических задач, и это означает, что они достоверны, ибо они прошли самое жесткое испытание – испытание временем. Именно таким великим законам физики посвящен наш урок. А о каких законах сегодня будем говорить, мы узнаем, отгадав кроссворд.

II. Отгадайте кроссворд. (Слайд № 2)

1. Вектор, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением (перемещение)

2. Векторная величина, которая изменяется только в результате воздействия на тело силы. (скорость)

3. Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил. ( равнодействующая)

4. Длина траектории (путь)

5. Прибор, измеряющий скорость движения. (спидометр)

6. Физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости движения. (ускорение)

7. Прибор для измерения силы (динамометр)

Ньютон – величайший ученый не только своего времени, но и истории. Он изучал природу света, построил зеркальный телескоп, но самая главная заслуга Ньютона в том, что он вывел три закона механики, которые управляют движением тел во Вселенной.

Итак, сегодня наш урок посвящен «Законам Ньютона».

На уроке мы повторим законы движения, закрепим знания при решении задач, покажем связь законов с жизнью, закрепим навыки проведения физического эксперимента.

Давайте вспомним, о чем говорят эти законы.

III Актуализация знаний

1) Какое движение называется движением по инерции?

2) Какие системы отсчета называются инерциальными?

3) Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в ИСО?

4) Сформулируйте 1-й закон Ньютона.

5) Какая физическая величина характеризует отсутствие или наличие внешнего воздействия?

6) В каких единицах измеряется сила?

7) Какая физическая величина является мерой инертности?

8) Назовите основную единицу измерения массы.

9) Сформулируйте 2-й закон Ньютона.

10) Почему при взаимодействии тела на частицу возникает противодействие со стороны частицы?

11) Сформулируйте 3-й закон Ньютона.

12) Почему при столкновении легковой автомашины с нагруженным грузовиком повреждения у легковой автомашины всегда больше, чем у грузовой?

13) С какой силой вы притягиваете к себе Землю?

IV. Особенности законов Ньютона.

Выберите слова, имеющие отношение к закону. (На магнитной доске расположены карточки со словами, учащиеся по-очереди выходят к доске и заполняют таблицу)

1-й закон Ньютона

2-й закон Ньютона

3-й закон Ньютона

  • Справедлив для любых сил;

  • Силы уравнове-шиваются, т. к. приложены к одному телу;

  • Если результирую-щая равна 0, то ускорение тоже равно 0

  • Верен для любых сил;

  • Сила – причина изменения скорости;

  • Вектор ускорения сонаправлен с вектором силы;

  • Силы возникают только парами и всегда при взаимодействии;

  • Силы не уравновешивают друг друга;

  • Силы одной природы;

  • Верен для всех сил в природе.

V. Физика в картинках (Слайд № 3)

Задание: объясните движение тел с помощью законов Ньютона.

VI. Музей физики «Физику знает хорошо тот школьник, который самостоятельно ставит опыты» П. Л. Капица.

Я приглашаю вас посетить музей физики. Перед вами предметы, с помощью которых мы можем продемонстрировать основные законы движения. Но для этого нам нужен «экскурсовод». (На демонстрационном столе находятся: тележки, к одной из которых прикреплена стальная пластина; мячик; нитяные маятники; наклонная плоскость. Один учащийся выходит к доске и готовит демонстрацию).

Пока «экскурсовод» готовится, учащиеся выполняют задание «Верно ли высказывание»

«Верно ли высказывание» (Слайд № 4)

1. Если действий со стороны других тел на данное тело нет или они скомпенсированы, то тело может покоиться, двигаться с постоянной скоростью или двигаться с постоянным ускорением.

2.Тело, на которое не оказывают воздействие другие тела, называется свободным.

3. Масса – это скалярная физическая величина, характеризующая инертность тела.

4. Произведение массы на ускорение равно сумме действующих на тело сил.

5.Система отсчета, где тело движется равномерно и прямолинейно называется неинерциальной.

6. Силы, с которыми тела действуют друг на друга, не одной природы, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны.

7. Какой-либо механический процесс в различных инерциальных системах отсчёта будут протекать неодинаково.

8. Инерция – это свойство тел сохранять свою скорость или покой.

9. Количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения, называют в механике силой.

(За время пока учащиеся выполняли задание, «экскурсовод» подготовил демонстрации. «Экскурсовод» демонстрирует опыты).

VII. Проверь себя. Каждый учащийся получает тест самоконтроля.

После окончания работы на экран проецируются правильные ответы и критерии оценки. Ребята проверяют свою работу и ставят себе оценки согласно критериям.

ТС. Вариант – 1

ТС. Вариант — 2

1. Принцип относительности впервые сформулировал:

А. Ньютон Б. Г.Галилей В. Аристотель

2. Какая из приведенных ниже единиц является единицей измерения скорости?

А. м/с Б. м/с2 В. Н

3. Система отсчета связана с автомобилем. Её можно считать инерциальной, если автомобиль

А. движется равномерно по прямолинейному участку шоссе;

Б. разгоняется равномерно по прямолинейному участку шоссе;

В. движется равномерно по извилистой дороге.

4. Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Какова траектория движения этого тела?

А. Парабола Б. Прямая В. Окружность

5. Во сколько раз нужно изменить силу, действующую на тело, чтобы ускорение уменьшилось в 3 раза?

А. увеличить в 3 раза;

Б. уменьшить в 3 раза;

В. увеличить в 2 раза.

1. Инерцией называется…

А. свойство тел сохранять скорость;

Б. изменение скорости тела под действием других тел;

В. явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.

2. Какая из приведенных ниже единиц является единицей измерения ускорения?

А. м/с Б. м/с2 В. Н

3. Система отсчета жестко связана с лифтом. Будет ли она инерциальной, если лифт…

А. свободно падает;

Б. движется равномерно вверх;

В. движется замедленно вниз.

4. Как связаны между собой изменение скорости и инертность тела?

А. Если тело более инертно, то изменение скорости больше;

Б. Если тело более инертно, то изменение скорости меньше.

В. Изменение скорости тела от его инертности не зависит.

5. Во сколько раз нужно изменить массу тела, чтобы ускорение увеличилось в 3 раза?

А. увеличить в 3 раза;

Б. уменьшить в 3 раза;

В. уменьшить в 2 раза.

VIII. Решение задач

«Человек знает физику, если он умеет решать задачи» Энрико Ферми.

а) «Подумай и ответь» Решение качественных задач (Слайд № 5,6,7)

б) «Порешаем» Решение графической задачи (у доски) (слайд № 8)

в) Решение расчетных задач (выполнение дифференцированной самостоятельной работы по карточкам

Самостоятельная работа. Вариант – 1.

Самостоятельная работа. Вариант – 2.

Уровень А

1. Чему равна сила, сообщающая телу массой 3 кг ускорение 0,4 м/с2?

2. С каким ускорением двигался при разбеге реактивный самолет массой 50т? Сила тяги двигателей 80кН.

3. На движущийся автомобиль в горизонтальном направлении действует сила тяги двигателя 1250Н, сила трения 600Н и сила сопротивления воздуха 450Н. Чему равна равнодействующая этих сил?

Уровень В

1. Лыжник массой 60кг, имеющий в конце спуска скорость 36км/ч, остановился через 40с после окончания спуска. Определите силу сопротивления его движения.

2. Пуля массой 7,9г вылетает под действием пороховых газов из канала ствола длиной 45см со скоростью 54км/ч. Вычислите среднюю силу давления пороховых газов. Трением пули о стенки ствола пренебречь.

3. Электровоз развивает силу тяги 700кН. Какое ускорение он при этом сообщит железнодорожному составу массой 3000т, если сила сопротивления движению 160кН?

Уровень А.

1.Вагонетка массой 200кг движется с ускорением 0,2м/с2. Определите силу, сообщающую вагонетке это ускорение.

2. Чему равно ускорение, с которым движется тело массой 3кг, если на него действует сила 12Н?

3. Судно буксируют три баржи, соединенные последовательно. Сила сопротивления воды для первой баржи 9000Н, для второй – 7000Н, а для третьей – 6000Н. Сопротивление воды для самого судна 11000Н. Определите силу тяги, развиваемую судном при буксировке этих барж, считая, что баржи движутся равномерно.

Уровень В

1. Порожный грузовой автомобиль массой 3т начал движение с ускорением 0,2м/с2. Какова масса этого автомобиля вместе с грузом, если при той же силе тяги он трогается с места с ускорением 0,15м/с2?

2. На автомобиль массой 2т действует сила трения 16кН. Какова начальная скорость автомобиля, если его тормозной путь равен 50м?

3. Мальчик массой 50кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной дороге до остановки путь 20м за 10с. Чему равна сила трения, действующая на санки?

IX. Физкультминутка.

«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»

По мнению Ньютона, свои законы он открыл играючи, просто более внимательно отнёсся к окружающему миру, полному неизведанного. И мы сейчас с вами немного поиграем. А игра называется «Немое кино»

Изобразите:

  • Вы пассажир автобуса, который резко поворачивает вправо;

  • Второй закон Ньютона;

  • Третий закон Ньютона;

  • Идя в школу, вы споткнулись;

  • Во время гололеда вы поскользнулись.

X. «Доверяй, но проверяй!» Выполнение экспериментальной работы.

Учащиеся выполняют экспериментальные работы.

Первая группа учащихся проверяет первый закон Ньютона, вторая группа (более подготовленные учащиеся) проверяет второй закон Ньютона, третья группа проверяет третий закон Ньютона. После выполнения экспериментальной работы учащиеся озвучивают выводы.

XI. Составление обобщающей таблицы (Слайд № 9)

Первый закон Ньютона

Второй закон Ньютона

Третий закон Ньютона

Физическая система

Макроскопическое тело

Макроскопическое тело

Система двух тел

Модель

Материальная точка

Материальная точка

Система двух материальных точек

Описываемое явление

Состояние покоя или равномерного прямо-линейного движения

Движение с ускорением

Взаимодействие тел

Суть закона

Существование инерциальной СО

Взаимодействие определяет изменение скорости, т. е. ускоре-ние

Силы действия и противодействия равны по модулю и противоположны по направлению.

П римеры проявления

Движение космического корабля вдали от поверхности Земли.

Движение планет, падение тел; разгон и торможение автомо-биля.

Взаимодействие тел:

Солнца и планет; автомобиля по поверхности земли

Г раницы при- ИСО. Макро- и мегамир. Движение со скоростями, много меньшими

м енимости скорости света.

XII. Творческие работы учащихся.

а) Законы Ньютона в литературе

б) Законы Ньютона в природе технике

XIII. Заключение.

Со времен установления Ньютоном основных законов движения прошло почти три столетия. За это время законы множество раз проверялись в различных условиях, и всякий раз полученные результаты подтверждали их истинность.

ХIV. Рефлексия.

Каждый ученик заполняет концептуальную таблицу.

Что нового вы узнали на уроке?

Что вызвало затруднения?

Что осталось непонятным?

Что заинтересовало?

Подведение итогов. Выставление оценок за работу на уроке и творческие работы учащихся.

Литература:

1. Физика, 9кл.: учебник для общеобразовательных учреждений/ А.В.Перышкин, Е.М.Гутник. – М.: Дрофа, 2007.

2.Физика. 9класс: учебно-методическое пособие/ А.Е.Марон, Е.А.Марон, — М.: Дрофа, 2004.

3. В.А.Буров, А.И.Иванов. Фронтальные экспериментальные задания по физике – М: «Просвещение» 1985.

4. Физика в таблицах. Автор-составитель: В. А.Орлов. М: Дрофа, 2007.

5. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике для 9 – 11 классов средней школы. М: Просвещение, 1990.

План урока

Этап урока

Дидактические задачи

Деятельность учащихся

Время (мин)

Слайд №

1

Организационный момент. Вступительное слово учителя.

Подготовка учащихся к ра-боте на уроке

Слушают учителя

3

2

Отгадать кроссворд. Формулировка темы урока. Цели и задачи урока

Обеспечение мотивации и принятие уча-щимися цели учебно-познава-тельной де-ятельности

Отгадывают кроссворд, формулируют тему урока, цели и задачи урока

8

№ 2

3

Актуализация знаний.

Физика в картинках

Актуализация опорных знаний и умений

Отвечают на вопросы учителя

8

№ 3

5

Музей физики.

Верно ли высказывание.

Активные действия уча-щихся, фор-мирование уме-ния проводить опыты

Демонстрируют опыты, выполняют задание

8

№ 4

4

Проверь себя

Выявление пробелов в знаниях; воспитание адекватной самооценки учащихся

Выполняют тест самоконтроля

8

5

Решение задач

Умение при-менять знания при решении задач

Решают качественные и графические задачи

10

№ 5,6,7,8

6

Самостоятельная работа

Выявление ка-чества и уровня овладения зна-ниями;

Решают расчетные задачи

10

7

Физкультминутка

3

8

Экспериментальная работа

Работая в парах, выполняют экспериментальную работу по проверке законов Ньютона

10

9

Творческие работы учащихся

Выступают с докладами и презентациями

10

10

Составление обобщающей таблицы

Формирование целостной сис-темы основных знаний по теме

Заполняют обобща-ющую таблицу

5

№ 9

11

Подведение итогов.

Анализ и оценка успешности достижения целей и задач урока

Слушают учителя

3

№10

12

Рефлексия

Мобилизация учащихся на рефлексию своей деятельности на уроке

Заполняют концептуальную таблицу

4

7


Применение законов Ньютона | План-конспект урока по физике (9, 10 класс):

Фадеева З.Ю., МБОУ СОШ №7

Применение законов Ньютона

Цель урока: Систематизация знаний о законах Ньютона,  применение законов Ньютона к решению задач (движение связанных тел)

Задачи урока:

  1. Познавательные: Объединить изученные законы в систему представлений о причине механического движения.
  2. Развивающие: Углубить знания, полученные на базовом уровне, освоить методику решения задач для системы тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.
  3. Воспитательные: Подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.

Тип урока: Комбинированный урок, УКП.

План урока:

  1. Организационный момент – 1 мин.
  2. Повторение и обобщение пройденного материала –10 мин.
  3. Решение задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью – 33 мин.

объяснение 18 мин

 самостоятельное решение задач 15 минут

  1. Подведение итогов урока – 1 мин.

ОБОБЩЕНИЕ

  1. Какие виды движения вы знаете?
  2. Что вы понимаете под равномерным движением? Приведите пример
  3. Что вы понимаете под равноускоренным движением? Приведите пример
  4. Законы какого ученого объясняют причины движения тел?
  5. По какой причине шарик остается в покое? Каким законом это объясняется? Опыт: шарик на нити
  6. Почему упал брусок? Какой закон это объясняет? Опыт: брусок на тележке (при начале движения тележки)
  7. Сформулируйте первый закон Ньютона
  8. Почему брусок скатывается вниз? Опыт: брусок на наклонной плоскости

Какой вид   движения? Какие силы  действуют на тело? Какому закону подчиняется движение?

  1. Сформулируйте 2  закон Ньютона
  2. Ударьте кулаком по столу.  Почему чувствуете боль?  Какой закон это  объясняет?
  3. Сформулируйте 3  закон Ньютона
  4. Отгадайте ребусы СЛАЙД 1

ЗАДАЧА  НЬЮТОН Чем будем сегодня заниматься на уроке?

Мы будем решать задачи по законам Ньютона,   применять законы ньютона к решению  задач.

Записываем тему урока СЛАЙД 2

Применение законов Ньютона

Чтобы было проще решать задачи можно пользоваться алгоритмом.

СЛАЙД  3

Тела на нити, перекинутой через блок. Движение тел

Что вы наблюдали?

 Как движутся данные тела?

какому закону подчиняется движение?

Задача сегодняшнего урока научиться  определять ускорение с которым движется система связанных  тел.

Сколько тел принимало участие в движении?

Что можно сказать об ускорении этих тел?

Почему а одинаково?а1=а2=а

Какие силы действуют на 1 тело?  2 тело? Что можно сказать о Т?

Т1=Т2=Т

Так как тела 2 надо составить   уравнения движения для двух тел

Будем решать  задачу методом сложения

Давайте  дополним задачу и найдем Т. Что для этого необходимо сделать?

Итак  в каком порядке решаем задачу?

К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами m1= 1кг и m2= 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз?

Учитель: Снова анализируем задачу.

Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: T1 = T2 = T и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: .  

Рассмотрим  все силы, действующие на каждый груз отдельно: на I-ый груз действуют:  m1g и T1,

на II-ой груз действуют: m2 g и T2. Систему отсчёта свяжем с Землёй.

Учитель: Задачу решаем по алгоритму:

Дано:

m1 = 1 кг               1.  Изобразим рисунок и расставим все силы,  действующие на тело.              

m2 = 2 кг               Ускорение тела направим в сторону большого тела.                                  

 — ? (м/с2)

                                                 

 1. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для  каждого тела  

                                                                                       

 2. Выберем координатные оси, ось ОУ направлена по направлению ускорения, на рисунке  

      изображаем ОУ1, ОУ2.

 3. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси ОУ1 и  

      ОУ2, учитывая, что T1 = T2 = T,   .  

                                 ОУ1 : T- m1g = m1  ∙      (1)       ОУ2: m2 g – T = m2      ( 11 )  

 Складываем уравнения (1) и (11 ), получаем: T – m1 g + m2 g – T = m1 + m2                                                        

    =                                           Ответ: 3,3 м/с2 

А теперь попробуйте сами решить задачу:

Диференцированные задания:

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике 10-11 класс

  • «3» — №305
  • «4» — №307
  • «5»- №310

Если кто-то будет затрудняться я буду к нему подходить и помогать.

Решение задач самостоятельно.

Продведение итогов урока

Итак что вы научились сегодня на уроке? Заполите таблицу.

Заполните таблицу:

Факты, которые я знаю V

Новая для меня информация +

Информация, которая противоречит моим знаниям  —

Непонятная информация

?

Законы Ньютона. 10 класс — презентация онлайн

Похожие презентации:

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Газовая хроматография

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Воздушные и кабельные линии электропередач

Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

Магнитные аномалии

Нанотехнологии

1.

урок по физике в 10 классе на тему:Законы Ньютона

2. Физика

Физика — это наука о природе в самом общем
смысле (часть природоведения). Она изучает
материю (вещество и поля) и наиболее простые и
вместе с тем наиболее общие формы её движения,
а также фундаментальные взаимодействия
природы, управляющие движением материи.

3. Содержание

Исаак Ньютон
Виды движения
Масса
Сила
Законы Ньютона
Задачи по физике в литературных произведениях
Алгоритм решения задач по динамике
Примеры решения задач
Домашнее задание

4. Сэр Исаак Ньютон

Сэр Исаа́к Нью́тон —
английский
физик,
математик, механик и астроном,
один
из
создателей
классической физики. Автор
фундаментального
труда
«Математические
начала
натуральной философии», в
котором он изложил закон
всемирного тяготения и три
закона
механики,
ставшие
основой
классической
механики.
Разработал дифференциальное и
интегральное
исчисления,
теорию цвета и многие другие
математические и физические
теории

5.

Какие мы знаем виды движения?Равномерное прямолинейное
( скорость постоянна по величине и
направлению)
Прямолинейное равноускоренное
( скорость изменяется, ускорение
постоянно)
Криволинейное движение
( меняется направление движения)

6. В чем причина движения?

Аристотель – движение возможно только
под действием силы; при отсутствии сил
тело будет покоится.
Галилей – тело может сохранять движение
и в отсутствии сил. Сила необходима для
того чтобы уравновесить другие силы,
например, силу трения.
Ньютон

сформулировал
законы
движения.

7. Системы отсчета (СО)

Тело отсчета
Система координат
Прибор для измерения времени

8. Виды СО

Инерциальные – системы отсчета, в которых
выполняется закон инерции
(тело отсчета
покоится или движется равномерно и прямолинейно).
Неинерциальные – закон не выполняется
(система движется неравномерно или криволинейно).

9.

МассаМасса

это
свойство
тела,
характеризующее его инертность.
При
одинаковом
воздействии
со
стороны
окружающих тел одно тело может быстро
изменять свою скорость, а другое в тех же
условиях – значительно медленнее. Принято
говорить, что второе из этих двух тел обладает
большей инертностью, или, другими словами,
второе тело обладает большей массой.
Сила

это
количественная
мера
взаимодействия тел. Сила является причиной
изменения скорости тела.
В механике
Ньютона
силы
могут
иметь
различную
физическую причину: сила трения, сила тяжести,
упругая сила и т. д. Сила является векторной
величиной.
Векторная
сумма
всех
сил,
действующих
на
тело,
называется
равнодействующей силой.

12. Характеристики силы

Модуль
Направление
Точка приложения
Обозначается буквой F
Измеряется в ньютонах (Н)
Прибор для измерения силы — динамометр
1. F = 0
РПД
(a = 0, v = const)
если равнодействующая сила равна нулю
то тело покоится или движется равномерно и
прямолинейно.
2. F ≠ 0
РУД
( a = F/m )
если силы нескомпенсированы, то тело движется
равноускоренно.

15. Законы Ньютона

16. Примеры выполнения I Закона Ньютона

1.
2.
3.
4.
1. Земля – опора тело в покое
2. Земля – нить
v=0
3. Земля – воздух
5.
4. Земля – двигатель
прямолинейное
5. Действия нет
движение
равномерное
v = const

17. III Закон Ньютона

Особенности закона:
1. Силы возникают парами
2. Возникающие силы одной природы
3. Силы приложены к различным телам, поэтому не
уравновешивают друг друга
I закон
II закон
III закон
Физическая
система
Макроскопическое тело
Система двух тел
Модель
Материальная точка
Система двух материальных
точек
Описываемое
явление
Состояние покоя или
равномерного прямолинейного движения
Движение с
ускорением
Взаимодействие тел
Суть закона
Постулирует существование инерциальной
системы отсчета (если
ƩF=0, то V=const)
Взаимодействие
определяет изменение
скорости. т.е.
ускорение
Силы действия и противодействия равны мо модулю,
противоположны по
направлению, прило-жены к
разным телам, одной природы.
F12 = — F21
Примеры
проявления
Движения космиче-ского
корабля вдали от
притягивающих тел
Движение планет,
падение тел на Землю,
тормо-жение и разгон
автомобиля.
Взаимодействие тел: Солнца и
Земли, Земли и Луны,
автомобиля и поверхности
Земли , бильярдных шаров.
Границы
применимости
Инерциальные системы отсчета Макро- и мегамир
Движение со скоростями, много меньшими скорости света.

19. Задачи по физике в литературных произведениях

Семь приключений Хатема (персидская сказка)
В поиске говорящей горы прекрасный юноша Хатем долго
шел по пустыне. Усталый и истомленный жаждой, присел он
отдохнуть.
«По прошествии некоторого времени прилетел орел и
опустился на землю неподалёку от Хатема. Походил, походил
орел и скрылся в какой-то яме, но вскоре появился снова, и, и
когда встряхнул крыльями, с перьев его полетели водяные
брызги. Хатем тотчас направился к яме и увидел, что она полна
чистой прозрачной воды».
Почему слетают водяные брызги, когда птица встряхивает
крыльями?
О Ваське-Муське (русская сказка)
Хозяин выгнал кота Ваську-Муську из дома, потому что
стал тот старым и не мог больше ловить мышей и крыс. Чтобы
добыть себе пищу, пошел кот на хитрость и притворился
мертвым.
«Сбежались все крысы и мыши к Ваське-Муське и решили,
что надо бы схоронить Ваську-Муську, чтобы он не ожил. Было
их около десяти тысяч. Притянули они артелью дровни,
закатили Ваську-Муську на дровни, а он лежит, не шевелится.
Привязали штук семь веревок, стали на лапки, веревки взяли
через плечо, а около двухсот мышей и крыс сзади с лопатами
да кирками. Все идут, радуются, присвистывают».
Оцените, какова сила тяги мышей и крыс. Задайте
сами массу кота и дровней. Коэффициент трения принять
равным 0,1.

21. Алгоритм решения задач по динамике

Изобразите
1. тела (материальные
точки, о которых идет
речь в задаче)
V
2. направление вектора
скорости
N
3. силы, действующие на
них.
F тр
F
V

Выберите
1. инерциальную
систему отсчета
N F
у
2. удобные
направления
координатных осей
V
х
F тр

0
Запишите
1. основное уравнение
динамики в векторной форме
2. формулы для определения
сил
Fт + F + N + Fтр = ma
Fт = mg
Fтр = µN
3. основные уравнения
кинематики (если они нужны)
Vx = V0x +ахt
2
X = X0 +V0xt + axt /2
4. все векторные равенства
запишите в проекции на
выбранные оси
— Fт sin + F – Fтр = max
— Fт cos + N = 0
F т = mg
Fтр = µN

24. Задача 1

Сила
тяги
ракетного
двигателя первой ракеты на
жидком топливе равнялась 660
Н, масса ракеты 30 кг. Какое
ускорение приобрела ракета во
время старта?

25. Вопросы к задаче

1. Какие силы действуют на ракету?
2. Как они направлены?
3. С какой силой совпадает по
направлению ускорение?
4. Как записать уравнение второго
закона Ньютона?

26. Решение 1

Дано:
Решение
m = 30кг
ma = FТЯГ – FT
Fтяг = 660Н FT = mg
а-?
FТЯГ
а

Fтяг mg
660 H 10 м / с 2 30кг
a
;a
12 м / с 2
m
30кг
Ответ: 12м/с²

27. Задача 2

Мальчик массой 45 кг качается
на качелях, длина которых 3м.
Найдите силу давления на качели
при прохождении нижней точки,
если скорость в этот момент равна
2м/с.

28. Решение 2

N
a
Дано:
Решение
m = 45кг N — сила реакции опоры
F
R = 3м
ma = N — FT ( II з. Ньютона)
v = 2м/с N = ma + FT Р = — N ( III з. Ньютона)
P -?
a = v²/R – центростремительное
ускорение
Р = 45·10+45·2²/3 =450+60=510H
T
Ответ: 510Н

29. Домашнее задание

§ 20-26 повторить, упражнение 6 № 5,6,7,
подготовиться к самостоятельной работе.

English     Русский Правила

Сила. Первый закон Ньютона

На прошлом уроке мы с вами начали рассматривать раздел механики, который выявляет причины, определяющие характер движения, и объясняет, каким образом они влияют на движение.

Например, пусть у нас есть игрушечная машинка с прикреплённой к ней металлической линейкой. Машинка покоится. Что с ней произойдёт, если мы пережжём нить?

Прав окажется тот, кто скажет: «Ничего», ведь у нас нет второго тела, с которым эта машинка взаимодействовала бы. А вот если возле согнутого конца линейки поставить ещё одну точно такую же машинку, то после пережигания нити они обе придут в движение. О чём нам говорят результаты эксперимента? Правильно, о том, что для изменения скорости одного тела понадобилось второе тело — вторая машинка. Они обе пришли в движение, обе они стали двигаться относительно стола и обе подействовали друг на друга. Значит,

действие одного тела на другое не может быть односторонним.

Для количественного описания действия одного тела на другое в механике вводится понятие силы. Сила — это физическая векторная величина, являющаяся количественной мерой воздействия одного тела на другое, в результате которого тела получают ускорение или деформируются.

Напомним, что силу мы обозначаем большой латинской буквой F, а измеряем её в ньютонах.

С самого начала нужно запомнить, что понятие силы относится именно к двум телам, а не к одному. Ведь всегда можно указать тело, на которое действует сила, и тело, со стороны которого она действует. Так, на поднятый мячик действует сила тяжести со стороны Земли, а на груз, подвешенный на пружине, помимо силы тяжести, действует ещё и сила упругости со стороны пружины.

Для количественного определения силы мы должны научится её измерять. Лишь тогда мы можем говорить о силе как о физической величине. Поэтому важно знать, что две силы независимо от их природы считаются равными и противоположно направленными, если их одновременное действие на тело не меняет его скорости (то есть не сообщает телу ускорение).

Это определение позволяет измерять силы, если одну из них принять за единицу измерения. Давайте посмотрим, как это делается. В качестве эталона единицы силы выберем такую силу, с которой эталонная пружинка действует на прикреплённое к ней тело при своём фиксированном растяжении.

Сила F1 — эта сила, удерживающая тело в состоянии равновесия. Тогда, согласно определению, эти две силы будут равными по модулю и противоположны по направлению, так как под воздействием этих сил тело не получает ускорение. Причём сила

F1 может быть любой природы.

Если к телу прикрепить не одну, а две эталонных пружины и растянуть их так же, как и в первом случае, то их равнодействующая будет равна 2F0. Тогда сила F2, направленная в противоположную сторону, по модулю будет равна 2F0, если все три силы, действуя одновременно на тело, не сообщают ему ускорение.

Таким образом, располагая эталоном силы, мы можем измерять силы, кратные эталону.

На практике же для измерения сил чаще всего используется динамометр. Напомним, что его действие основано на законе Гука: при упругой деформации удлинение пружины прямо пропорционально приложенной к ней силе. То есть по длине пружины мы можем судить о величине силы.

Кстати, в механике мы с вами будем иметь дело с тремя типами сил: гравитационными, силами упругости и силами трения. Важно, что эти силы зависят или от расстояний между телами, или от расположения частей тела, или же от относительных скоростей тел.

На прошлом уроке мы с вами говорили о том, что если движение тела происходит без действия на него других тел, то такое движение называют движением по инерции.

Именно из-за явления инерции тело, на которое начинает действовать сила, изменяет свою скорость не мгновенно, а спустя некоторый промежуток времени. Здесь важно понять, что ускорение тело приобретает сразу же — как только начала действовать сила. Но вот скорость нарастает (или убывает) постепенно. Даже очень большой силе требуется время, чтобы сообщить телу большу́ю скорость или остановить его.

Именно эти факты имеют ввиду, когда говорят, что тела инертны. Инертность — это свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы.

Проведём одну забавную демонстрацию. У нас есть два висящих на нитях бумажных кольца, между которыми лежит длинная деревянная рейка. Что произойдёт, если с силой ударить по рейке железным стержнем?

Как это ни удивительно, но ломается именно рейка, а бумажные кольца остаются невредимыми.

Опыты показывают, что чем больше время изменения скорости тела, тем оно более инертно.  В седьмом классе вы узнали, что мерой инертности тела является масса. А единицей её измерения в СИ является килограмм. Эталон килограмма представляет собой цилиндр из сплава платины и иридия. Хранится он в международном бюро мер и весов в Севре, в юго-западных предместьях Парижа.

На прошлом уроке мы с вами говорили о том, что тело будет сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока на него не действуют другие тела или их действия компенсируются. В этом законе заключена главная идея механики: действовать на тело необходимо не для того, чтобы сохранить его скорость постоянной, а чтобы изменить её как по модулю, так и по направлению.

Закон инерции Галилея относится к самому простому случаю движения — движения свободного тела. Чтобы узнать, как движется свободное тело, необходимо обратиться к опыту. Да вот беда: мы не можем поставить ни одного эксперимента, который бы в чистом виде показал нам, как движется свободное тело, потому что таких тел просто нет. Однако мы можем попытаться создать такие условия для тела, при котором влияние внешних взаимодействий было бы минимальным. Например, можно наблюдать за движением стеклянного шарика по горизонтальной поверхности. На его движение будет влиять только сила трения, так как сила тяжести, действующая со стороны Земли, компенсируется силой упругости поверхности. Используя поверхности из различных материалов, мы очень скоро заметим, что на более гладкой поверхности стеклянный шарик теряет свою скорость медленнее всего. Значит, если мы найдём идеально гладкую поверхность и поместим её в вакуум, то наш шарик сможет бесконечно долго не менять скорости своего движения. Именно к такому выводу и пришёл Галилей, сформулировав свой закон инерции.

Идеи Галилея получили своё развитие в работах Исаака Ньютона. В 1686 году он дал строгую формулировку закону и включил его в число основных законов механики. Поэтому закон инерции часто называют первым законом Ньютона.

В нём утверждается, что: существуют такие системы отсчёта, называемые инерциа́льными, в которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела или их действия компенсируются.

Теоретически доказать первый закон Ньютона нельзя — это аксиома, которую следует рассматривать как результат обобщения экспериментальных фактов.

Выбор инерциальной системы отсчёта является сложной задачей. До сих пор мы с вами систему отсчёта связывали с Землёй. Но является ли эта система инерциальной?

Вопрос этот очень важный. Ведь все эксперименты мы с вами проводим на Земле. Но Земля не только обращается вокруг Солнца почти по круговой орбите, но и вращается вокруг своей оси. Поэтому, строго говоря, система отсчёта, связанная с Землёй, не является инерциальной. Но отличие этой системы от инерциальной будет весьма незначительным, так как за те небольшие промежутки времени, за которые мы проводим эксперименты, дугу орбиты, которую проходит наша планета, можно с большой точностью считать отрезком прямой линии. И ускорение, которое возникает из-за суточного вращения Земли, тоже очень мало. Поэтому с точностью, необходимой для проведения наших экспериментов, мы можем считать систему отсчёта, связанную с Землёй, инерциальной.

Из формулировки первого закона Ньютона следует, что если известна из опыта хотя бы одна инерциальная система отсчёта, то инерциальными будут любые другие системы отсчёта, движущиеся относительно избранной равномерно и прямолинейно. В этом заключается их принцип равноправности.

А теперь давайте рассмотрим пример, с которым наверняка многие из вас сталкивались в жизни. Вот автобус, который движется прямолинейно и равномерно, и с ним связана система отсчёта. Внутри автобуса находится пассажир, который не держится за поручень. Сила, действующая на пассажира со стороны автобуса, компенсируется взаимодействием с Землёй. Что с ним произойдёт, если автобус резко остановится? Правильно, он упадёт вперёд, получив ускорение относительно стенок автобуса. Но это ускорение не вызвано действием какой-то новой силы. Относительно Земли пассажир сохранил свою скорость постоянной. Но так как автобус начал двигаться с ускорением, то относительно него пассажир тоже начал двигаться с ускорением. То есть ускорение появилось просто из-за того, что движение пассажира рассматривается в системе отсчёта, движущейся с ускорением. Такую систему отсчёта мы будем с вами называть неинерциальной.

Рассмотрим с вами один классический пример. К потолку вагона поезда подвесили маятник. Нить его вертикальна, а шарик взаимодействует только с нитью и Землёй. С точки зрения наблюдателя в вагоне и на перроне, шарик покоится, поскольку сумма действующих на него сил равна нулю.

Когда вагон поезда начинает двигаться с ускорением, шарик по инерции стремится сохранить своё состояние покоя и отклоняется на некоторый угол. Так как нить не разрывается, то для наблюдателя с перрона ускорение шарика равно ускорению вагона. А сообщается оно равнодействующей сил притяжения и упругости. Но вот с точки зрения наблюдателя в вагоне, шарик висит неподвижно. Значит, сумма сил, действующих на шарик, должна равняться нулю. Следовательно, на шарик должна действовать ещё какая-то сила, которая определяется тем, что система отсчёта, связанная с вагоном, неинерциальная. Эту силу принято называть силой инерции.

В заключение отметим, что все законы движения и взаимодействия тел, которые мы будем изучать в дальнейшем, сформулированы для инерциальных систем отсчёта, так как в них они имеют самый простой вид. Поэтому при решении задач вначале необходимо выбрать инерциальную систему отсчёта и только потом применять тот или иной закон для решения.

2.3 Законы Ньютона | Законы Ньютона

Предыдущий

2.2 Сила

Следующий

2.4 Силы между массами

2.3 Законы Ньютона (ЭСБКР)

В этом разделе мы рассмотрим влияние сил на объекты и то, как мы можем заставить их двигаться. Это будет свяжите воедино то, что вы узнали о движении, и то, что вы узнали о силах.

Первый закон Ньютона (ESBKS)

Сэр Исаак Ньютон был ученым, жившим в Англии (1642-1727), который интересовался движением объектов в различных условиях. Он предположил, что неподвижный объект останется неподвижным до тех пор, пока сила действует на него, и что движущийся объект будет продолжать двигаться, пока сила не замедлит его, не ускорит его вверх или меняет направление движения. Отсюда он сформулировал то, что известно как первый закон Ньютона. движение:

Первый закон движения Ньютона

Объект продолжает находиться в состоянии покоя или равномерного движения (движения с постоянной скоростью), если только на него действует неуравновешенная (чистая или равнодействующая) сила.

Это свойство объекта продолжать свое текущее состояние движения, если на него не действует результирующая сила, называется инерция .

Рассмотрим следующие ситуации:

Фигуристка отталкивается от края катка и катится по льду. Она будет продолжать двигаться по прямой линии по льду, если ее что-то не остановит. Предметы тоже похожи что. Если мы ударим футбольным мячом по футбольному полю, то, согласно первому закону Ньютона, футбольный мяч должны двигаться вечно! Однако в реальной жизни этого не происходит. Закон Ньютона неверен? Нет В самом деле. Первый закон Ньютона применим к ситуациям, когда нет никаких внешних сил. Этот значит трения нет. В случае фигуриста трение между коньками и льда очень мало, и она будет продолжать движение довольно далеко. В случае с футболом мяч, сопротивление воздуха (трение между воздухом и мячом) и трение между травой и мячом присутствует, и это замедлит мяч. 9{-1}$}\) по первому закону Ньютона. Если они пристегнуты ремнями безопасности, ремни безопасности остановят их, воздействуя на них силой и так далее. не дать им пострадать.

Видео: 23H8

Ракеты :

Космический корабль запущен в космос. Сила взрывающихся газов проталкивает ракету через воздуха в космос. Как только он оказывается в космосе, двигатели выключаются, и он продолжает движение с постоянная скорость. Если астронавты хотят изменить направление космического корабля, им нужно стрелять двигатель. Это приложит силу к ракете, и она изменит свое направление.

Рабочий пример 8: первый закон Ньютона в действии

Почему пассажиров отбрасывает в сторону, когда машина, в которой они едут, объезжает угол?

Что происходит до поворота автомобиля

Перед поворотом автомобиля пассажиры и автомобиль движутся одновременно скорость. (рисунок А)

Что происходит, когда машине исполняется 9 лет?0027

Водитель поворачивает колеса автомобиля, которые затем воздействуют на автомобиль и автомобиль повороты. Эта сила действует на автомобиль, но не на пассажиров, поэтому (по первому закону Ньютона) пассажиры продолжают движение с той же начальной скоростью. (рисунок Б)

Почему пассажиров отбрасывает в сторону?

Если пассажиры пристегнуты ремнями безопасности, они будут оказывать давление на пассажиров до тех пор, пока скорость пассажиров такая же, как и у автомобиля (рисунок C). Без ремня безопасности пассажир может удариться о борт автомобиля.

Учебник Упражнение 2.4

Если в машине сидит пассажир, а машина поворачивает направо, что происходит с пассажиром? Что будет, если машина повернет налево?

Перед началом поворота автомобиля пассажир и автомобиль движутся одновременно скорость.

Когда автомобиль поворачивает направо, сила действует на автомобиль, но не на пассажиров, поэтому (по Первый закон Ньютона) пассажир продолжает двигаться с той же скоростью. (В то есть машина поворачивает, а пассажир нет).

Конечным результатом этого является то, что пассажира тянет влево, когда машина поворачивает Правильно.

Если бы машина вместо этого повернула налево, пассажира потянуло бы направо.

Гелий менее плотный, чем воздух, которым мы дышим. Обсудите, почему гелиевый шар в машине вождение за угол, кажется, нарушает первый закон Ньютона и движется в сторону внутри поворота не снаружи как у пассажира.

По мере того, как машина поворачивает, весь воздух продолжает двигаться вперед (он действует так же поведение пассажира). Это приводит к тому, что давление воздуха с одной стороны автомобиля увеличение (это будет на стороне, противоположной направлению поворота автомобиля). Этот небольшое увеличение давления воздуха толкает гелиевый шар на другую сторону автомобиль.

Из-за этого кажется, что гелиевый шар не подчиняется первому закону Ньютона.

Второй закон движения Ньютона (ESBKT)

Согласно первому закону Ньютона, вещи «любят продолжать делать то, что они делают». Другими словами, если объект движется, он стремится продолжать движение (по прямой линии и с той же скоростью), и если объект неподвижен, он стремится оставаться неподвижным. Так как же объекты начинают двигаться?

Давайте посмотрим на пример коробки \(\text{10}\) \(\text{kg}\) на грубом столе. Если мы слегка нажмем на коробка, как показано на диаграмме, коробка не будет двигаться. Допустим, мы приложили силу \(\text{100}\) \(\text{N}\), но коробка остается неподвижной. В этот момент сила трения \(\text{100}\) \(\text{N}\) действует на коробку, не давая ей двигаться. Если мы увеличим силу, скажем к \(\text{150}\) \(\text{N}\) и коробка почти начинает двигаться, сила трения равна \(\text{150}\) \(\текст{N}\). Чтобы сдвинуть коробку, нам нужно приложить достаточно сильное усилие, чтобы преодолеть трение, а затем переместить коробку. Поэтому, если мы приложим силу \(\text{200}\) \(\text{N}\), помня, что фрикционное сила из \(\text{150}\) \(\text{N}\) будет использоваться «первый» \(\text{150}\) \(\text{N}\) для преодоления или «отменить» трение, а другой \(\text{50}\) \(\text{N}\) будет использоваться для перемещения (ускорения) блокировать. Чтобы ускорить объект, мы должны иметь результирующую силу, действующую на блок.

Теперь, как вы думаете, что произойдет, если мы нажмем сильнее, скажем, \(\text{300}\) \(\text{N}\)? Или что делать вы думаете, произойдет, если масса блока будет больше, скажем, \(\text{20}\) \(\text{kg}\), или что, если он было меньше? Давайте исследуем, как на движение объекта влияют масса и сила.

Рекомендуемый эксперимент для формальной оценки второго закона Ньютона также включен в эта глава. В этом эксперименте учащиеся будут исследовать взаимосвязь между силой и ускорения (второй закон Ньютона). Вам понадобятся тележки, разные массы, наклонная плоскость, резина ленты, измерительная линейка, тикерная лента, тикерный таймер, миллиметровка.

Второй закон движения Ньютона

Цель

Исследовать связь между ускорением объектов и применением постоянной Равнодействующая сила.

Метод

  1. Постоянная сила \(\text{20}\) \(\text{N}\), действующая под углом \(\text{60}\)\(\text{°}\) к горизонтали, применяется к тележке динамики.

  2. Тикерная лента, прикрепленная к тележке, проходит через бегущий таймер частоты \(\text{20}\) \(\text{Гц}\) при движении тележки по поверхности без трения.

  3. Описанная выше процедура повторяется 4 раза, каждый раз с использованием одной и той же силы, но с различной масса тележки следующая:

    • Случай 1: \(\text{6,25}\) \(\text{кг}\)

    • Случай 2: \(\text{3,57}\) \(\text{кг}\)

    • Случай 3: \(\text{2,27}\) \(\text{кг}\)

    • Случай 4: \(\text{1,67}\) \(\text{кг}\)

  4. Ниже показаны фрагменты четырех полученных бегущих строк. Ленты имеют маркировку буквы A, B, C, D и т. д. A — первая точка, B — вторая точка и т. д. Расстояние между каждой точкой также показано. 9{-1}$}\)) из тележку в точках B и F (не забудьте сначала преобразовать расстояния в m!). Используйте эти скорости для расчета ускорения тележки в каждом случае.

  5. Занесите в таблицу массу и соответствующие значения ускорения, рассчитанные для каждого случая. Убедитесь, что каждый столбец и строка в таблице помечены соответствующим образом. 9{-2}$}\) по оси Y и \(\text{1}\) \(\text{см}\) = \(\text{1}\) \(\text{kg}\) по оси X.

  6. Используйте свой график для определения ускорения тележки, если ее масса равна \(\text{5}\) \(\текст{кг}\).

  7. Запишите заключение эксперимента.

Вы заметили в предыдущем исследовании, что чем тяжелее тележка, тем медленнее она движется, когда сила была постоянной. Ускорение обратно пропорционально массе. В математическом условия:

\(a\propto \frac{1}{m}\)

В подобном исследовании, когда масса поддерживается постоянной, а приложенная сила варьируется, вы обнаружить, что чем больше сила, тем быстрее будет двигаться объект. Ускорение тележки равно поэтому прямо пропорционально равнодействующей силе. В математических терминах:

\(а\пропто Ф.\)

Переставляя приведенные выше уравнения, мы получаем \(\propto\)\(\frac{F}{m}\) или \(F = ma\).

Помните, что и сила, и ускорение являются векторными величинами. Ускорение такое же направление как приложенная сила. Если несколько сил действуют одновременно, то мы только нужно работать с равнодействующей силой или чистой силой.

Второй закон движения Ньютона

Если на тело действует равнодействующая сила, оно заставит тело двигаться с ускорением в направлении Равнодействующая сила. Ускорение тела будет прямо пропорционально равнодействующей силой и обратно пропорциональна массе тела. Математическое представление равно: \[\vec{F}_{net} = m\vec{a}\]

Сила является векторной величиной . Второй закон Ньютона следует применить к \(y\)- и \(x\)-направления отдельно. Вы можете использовать результирующие \(y\)- и \(x\)-направления чтобы вычислить общую результирующую, как мы видели в предыдущей главе.

Видео: 23HC

temp text
Применение второго закона движения Ньютона

Второй закон Ньютона можно применять в самых разных ситуациях. Мы рассмотрим основные виды примеры, которые вам нужно изучить.

Рабочий пример 9: Второй закон Ньютона: Коробка на поверхности

Коробка \(\text{10}\) \(\text{kg}\) стоит на столе. Горизонтальная сила величины \(\text{32}\) \(\text{N}\) применяется к блоку. Сила трения величины \(\text{7}\) \(\text{N}\) присутствует между поверхностью и коробкой.

  1. Нарисуйте диаграмму сил, указав все силы, действующие на коробку.

  2. Рассчитайте ускорение коробки.

Определите горизонтальные силы и нарисуйте диаграмму сил

Мы рассматриваем только силы, действующие в горизонтальном направлении (влево-вправо), а не в вертикальном направлении. (вверх-вниз) силы. Приложенная сила и сила трения будут включены. Сила гравитация, являющаяся вертикальной силой, не будет учитываться.

Вычислите ускорение ящика

Помните , что мы рассматриваем направления \(y\) и \(x\) отдельно. В этой проблемы мы можем игнорировать \(y\)-направление, потому что коробка лежит на столе с гравитационная сила уравновешивается нормальной силой.

Нам дано:

Приложенная сила \({F}_{1}=\text{32}\text{ N}\)

Сила трения \({F}_{f}=-\text {7}\text{ Н}\)

Масса \(m=\text{10}\text{ кг}\)

Для расчета ускорения коробки мы будем использовать уравнение \(\vec{F}_{R}=m\vec{a}\). Поэтому: \begin{align*} \vec{F}_R &= m\vec{a} \\ \vec{F}_1+\vec{F}_f &= (\text{10})\vec{a} \\ (\text{32}-\text{7}) &= (\text{10})\vec{a} \\ \text{25} &= (\text{10})\vec{a} \\ \vec{a} &= \text{2,5}\text{ m·s$^{-2}$}\ \text{влево. } \end{выравнивание*} 9{-2}$}\) вправо. Одна треть всей силы трения действует на блоке \(\text{10}\) \(\text{kg}\) и две трети на блоке \(\text{15}\) \(\text{kg}\) блокировать. Рассчитать:

  1. величина и направление имеющейся общей силы трения.

  2. величина натяжения каната при Т.

Важно: когда у вас есть натяжение веревки в такой задаче, вы нужно знать, что оба конца веревки прилагают силу с одинаковой величина , но противоположное направление . Мы называем эту силу напряжения, и вы должны изучить силовые диаграммы в этой задаче внимательно .

Оцените то, что дано

Чтобы упростить задачу, давайте назовем два ящика метками, назовем \(\text{10}\) \(\text{kg}\) ящик номер 2 и ящик \(\text{15}\) \(\text{kg}\) номер 1.

У нас есть два ящика, общее ускорение которых равно данный. Тот факт, что ящики связаны веревкой, значит, они оба будут иметь одинаковое ускорение. Они также будут чувствовать одинаковую силу из-за натяжения веревки.

Нам говорят, что есть трение, но нам дают только отношение между общим сила трения, которую испытывают оба ящика, и доля, которую испытывает каждый из них. Общая трение, \(\vec{F}_{fT}\) будет суммой трения на ящике 1, \(\vec{F}_{f1}\), и трение на ящике 2, \(\vec{F}_{f2}\). Нам говорят, что \(\vec{F}_{f1}=\frac{\text{2}}{\text{3}}\vec{F}_{fT}\) и \(\vec{F}_{f2}=\frac{\text{1}}{\text{3}}\vec{F}_{fT}\). Мы знаем, что блоки ускоряются вправо, и мы знаем, что трение будет в направлении, противоположном направлению движение и параллельно поверхности.

Диаграммы силы вытягивания

Диаграмма для ящика 1 будет:

Диаграмма для ящика 1 (обозначена синими пунктирными линиями) будет:

Где:

  • \(\vec{F}_{g1}\ ) — сила тяжести на первом ящике 90 124
  • \(\vec{N}_{1}\) — нормальная сила от поверхности на первый ящик
  • \(\vec{T}\) сила натяжения веревки
  • \(\vec{F}_{applied}\) — внешняя сила, приложенная к ящику
  • \(\vec{F}_{f1}\) — сила трения на первом ящике

Диаграмма для ящика 2 (обозначена оранжевыми пунктирными линиями) будет:

Где:

  • \(\vec{F}_{g2}\) — сила тяжести на втором ящике
  • \(\vec{N}_{2}\) — нормальная сила от поверхности на втором ящике
  • \(\vec{T}\) сила натяжения веревки
  • \(\vec{F}_{f2}\) — сила трения на втором ящике

Применить второй закон движения Ньютона

Задача говорит нам, что ящики ускоряются в направлении \(x\), что означает что силы в направлении \(y\) не приводят к результирующей силе. Мы можем лечить разных направлениях по отдельности, поэтому нам нужно учитывать только \(x\)-направление.

Мы работаем с одним измерением и можем выбрать соглашение о знаках для указания направления векторов. Мы выбираем векторы вправо (или в положительном \(x\)-направлении), чтобы они были положительный.

Теперь мы можем применить второй закон Ньютона к первому ящику, потому что мы знаем ускорение и мы знаем все силы, действующие на ящик. Использование положительного для обозначения сила вправо, мы знаем, что \({F}_{res1} = F_{applied}-{F}_{f1}-T\) \начать{выравнивать*} \vec{F}_{res1} &=m_1\vec{a} \\ F_{применяется}-{F}_{f1}-T &=m_1a \\ F_{применяется}-\frac{\text{2}}{\text{3}}{F}_{fT}-T &=m_1a \\ (500)-\frac{\text{2}}{\text{3}}{F}_{fT}-T &=(\text{15})(2) \\ -T &=(\text{15})(2) -(500)+\frac{\text{2}}{\text{3}}{F}_{fT} \end{выравнивание*}

Теперь применим второй закон Ньютона ко второму ящику, потому что мы знаем ускорение и мы знаем все силы, действующие на ящик. Мы знаем, что \({F}_{res2} = T-{F}_{f2}\). Обратите внимание, что натяжение в противоположном направлении. \начать{выравнивать*} \vec{F}_{res2} &=m_2\vec{a} \\ Т-{F}_{f2} &=m_2a \\ T — \frac{\text{1}}{\text{3}}{F}_{fT} &=m_2a \\ T &=(\text{10})(2) +\frac{\text{1}}{\text{3}}{F}_{fT} \конец{выравнивание*}

Решить одновременно

Мы использовали второй закон движения Ньютона, чтобы составить два уравнения с двумя неизвестными, это означает, что мы можем решить одновременно. Мы решили для \(T\) в приведенных выше уравнениях, но один имеет отрицательный знак, поэтому, если мы сложим два уравнения, мы вычтем значение напряжение, позволяющее нам решить для \({F}_{fT}\): \начать{выравнивать*} (T) + (-T) &= ((\text{10})(2) +\frac{\text{1}}{\text{3}}{F}_{fT}) + ((\ текст{15})(2) -(500)+\frac{\text{2}}{\text{3}}{F}_{fT}) \\ 0 & = \text{20} + \text{30} — \text{500} + \frac{\text{1}}{\text{3}}{F}_{fT} + \frac{\text{2}}{\text{3}}{F}_{fT} \\ 0 & = -\text{450} + {F}_{fT} \\ {F}_{fT} & = \text{450}\text{N} \end{выравнивание*}

Мы можем подставить величину \({F}_{fT}\) в уравнение для ящика 2, чтобы определить величина напряжения: \начать{выравнивать*} T &=(\text{10})(2) +\frac{\text{1}}{\text{3}}{F}_{fT} \\ T &=(\text{10})(2) +\frac{\text{1}}{\text{3}}(\text{450}) \\ Т &= \текст{20} +\текст{150} \\ Т &= \текст{170}\текст{ N} \end{выравнивание*}

Цитировать окончательные ответы

Суммарная сила трения равна \(\text{450}\) \(\text{N}\) влево. {-2}$}\) вправо. Одна треть всей силы трения действует на блоке \(\text{10}\) \(\text{kg}\) и две трети на блоке \(\text{15}\) \(\text{kg}\) блокировать. Рассчитать:

  1. величина и направление имеющейся общей силы трения.

  2. величина натяжения каната при Т.

Важно: когда у вас есть натяжение веревки в такой задаче, вы нужно знать, что оба конца веревки прилагают силу с то же величина , но противоположное направление . Мы называем эту силу напряжения, и вы должны изучить силовые диаграммы в этой задаче осторожно .

Нарисуйте диаграмму сил

Всегда рисуйте диаграмму сил, даже если вопрос не требует этого. Ускорение дана вся система, поэтому будет построена силовая диаграмма всей системы. Поскольку два ящика рассматриваются как единое целое, диаграмма сил будет выглядеть так: 9{-2}$}\)). Выберите направление движения в качестве положительного направления (к справа положительный).

\начать{выравнивать*} {F}_{R} & = ма\\ {F} _ {\ text {применяется}} + {F} _ {f} & = ma \\ \text{500}+{F}_{f} & =\влево(10+15\вправо)\влево(2\вправо)\\ {F}_{f} & =50-\text{500}\\ {F}_{f} & =-\text{450}N \конец{выравнивание*}

Сила трения \(\text{450}\) \(\text{N}\) противоположна направлению движения (к слева).

Найти натяжение в веревке

Чтобы найти натяжение в веревке нам нужно заглянуть в один из двух ящиков самостоятельно. Давайте выберите ящик \(\text{10}\) \(\text{kg}\). Во-первых, нам нужно нарисовать диаграмму сил:

Рисунок 2.5: Диаграмма усилия ящика \(\text{10}\) \(\text{kg}\).

Сила трения на блоке \(\text{10}\) \(\text{kg}\) составляет одну треть от общей, следовательно:

\({F}_{f}=\frac{\text{1}}{\text{3}}\times \text{450}\)

\({F}_{f} =\text{150} \text{N}\)

Если применить второй закон Ньютона:

\начать{выравнивать*} {F}_{R}& = ма \\ T+{F}_{f}& = \влево(10\вправо)\влево(2\вправо) \\ T+\влево(-\текст{150}\вправо)& = 20 \\ T& = \text{170}\text{N} \конец{выравнивание*}

Примечание. Если бы мы использовали тот же принцип и применили его к ящику \(\text{15}\) \(\text{kg}\), наши расчеты были бы следующими:

\начать{выравнивать*} {F}_{R}& = ма \\ {F} _ {\ text {применяется}} + T + {F} _ {f} & = \ влево (15 \ вправо) \ влево (2 \ вправо) \\ \text{500}+T+\влево(-\text{300}\вправо)& = 30 \\ Т& = -\текст{170}\текст{N} \конец{выравнивание*}

Отрицательный ответ здесь означает, что сила действует в направлении, противоположном движению, в другими словами влево, что правильно. Однако возникает вопрос о величине сила и ваш ответ будут заключены в кавычки \(\text{170}\) \(\text{N}\).

Рабочий пример 12: Второй закон Ньютона: человек тянет коробку

Мужчина тянет ящик \(\text{20}\) \(\text{kg}\) за веревку, образующую угол \(\text{60}\)\(\text{°}\) по горизонтали. Если он применит силу величины \(\text{150}\) \(\text{N}\) и сила трения величины \(\text{15}\) \(\text{N}\) присутствует, рассчитайте ускорение коробки.

Нарисуйте диаграмму сил или диаграмму свободного тела

Движение горизонтальное, поэтому мы будем рассматривать силы только в горизонтальном направление. Помните, что вертикальные силы не влияют на горизонтальное движение и наоборот.

Вычислите горизонтальную составляющую приложенной силы

Сначала нам нужно выбрать положительное направление в этой задаче. Мы выбрали положительное \(х\)-направление (вправо) должно быть положительным.

Приложенная сила действует под углом \(\text{60}\)\(\text{°}\) к горизонтали. Мы можем рассматривать только силы, параллельные движению. Горизонтальная составляющая приложенная сила должна быть рассчитана, прежде чем мы сможем продолжить: \начать{выравнивать*} F_x & = F_{применяется}\cos(\theta) \\ &= \text{150}\cos(\text{60}\text{°}) \\ & = \текст{75}\текст{N} \end{выравнивание*} 9{-2}$}\) вправо.

Рабочий пример 13: второй закон Ньютона: грузовик и прицеп

Грузовик \(\text{2 000}\) \(\text{кг}\) тянет за собой прицеп \(\text{500}\) \(\text{кг}\) с постоянное ускорение. Двигатель грузовика развивает тягу \(\text{10 000}\) \(\текст{N}\). Не учитывать влияние трения. Вычислите:

  1. ускорение грузовика; и

  2. натяжение тягово-сцепного устройства Т между грузовиком и прицепом, если тягово-сцепное устройство делает угол \(\text{25}\)\(\text{°}\) с горизонтом.

Рисунок 2.6: Грузовик тянет прицеп.

Начертить силовую диаграмму

Нарисуйте диаграмму сил с указанием всех сил, действующих на систему в целом:

Рисунок 2. 7: Бесплатные схемы кузова для грузовика с прицепом.

Применить второй закон движения Ньютона

Мы выбираем положительное направление \(x\) как положительное направление. Нам нужно только рассмотреть горизонтальные силы. Использование только горизонтальных сил означает, что мы сначала должны отметить что натяжение действует под углом к ​​горизонтали и нам нужно использовать горизонтальную составляющая напряженности в наших расчетах.

Горизонтальная составляющая имеет величину \(T\cos(\text{25}\text{°})\).

При отсутствии трения единственной силой, вызывающей ускорение системы, является тяга двигателя. Если мы теперь применим второй закон движения Ньютона к грузовику, мы получим: \начать{выравнивать*} \vec{F}_{Rtruck} &= m_{truck}\vec{a}\ \text{(мы используем знаки для указания направления)} \\ {F}_{engine} — T\cos(\text{25}\text{°}) &= (\text{2 000})a \\ (\text{10 000}) — T\cos(\text{25}\text{°}) &= (\text{2 000})a \\ a & = \frac{(\text{10 000}) — T\cos(\text{25}\text{°})}{(\text{2 000})} \end{выравнивание*}

Теперь применим тот же принцип к прицепу (помните, что направление натяжения будет противоположно случаю грузовика): \начать{выравнивать*} \vec{F}_{Rtrailer} &= m_{trailer}\vec{a}\ \text{(мы используем знаки для указания направления)} \\ T\cos(\text{25}\text{°}) &= (\text{500})a \\ a & = \frac{T\cos(\text{25}\text{°})}{(\text{500})} \end{выравнивание*}

Теперь у нас есть два уравнения и два неизвестных, поэтому мы можем решать их одновременно. Мы вычитаем второе уравнение от первого, чтобы получить: \начать{выравнивать*} (а) — (а) &=(\frac{(\text{10 000}) — T\cos(\text{25}\text{°})}{(\text{2 000})}) — (\frac{T\cos(\text{25}\text{°})}{(\text{500})}) \\ 0 & = (\frac{(\text{10 000}) — T\cos(\text{25}\text{°})}{(\text{2 000})}) — (\frac{T\cos(\text{25}\text{°})}{(\text{500})})\\ & \text{(умножить на \text{2 000})} \\ 0 & = (\text{10 000}) — T\cos(\text{25}\text{°}) — 4T\cos(\text{25}\text{°}) \\ \text{5}T\cos(\text{25}\text{°}) & = (\text{10 000}) \\ T & = \frac{(\text{10 000})}{\text{5}\cos(\text{25}\text{°})} \\ T & = \text{2 206,76}\text{N} \end{выравнивание*} 9{-2}$} \конец{выравнивание*}

временный текст
Объект на наклонной плоскости

В предыдущем разделе мы рассмотрели компоненты гравитационной силы, параллельные и перпендикулярно склону для объектов на наклонной плоскости. Когда мы смотрим на проблемы с наклонной плоскости нам нужно включить составляющую силы тяжести, параллельную наклону.

Вспомните изображения книги на столе, когда одна сторона стола поднимается выше книги. начинает скользить. Почему? Книга начинает скользить, потому что составляющая гравитационной силы параллельно поверхности стола становится больше при большем угле наклона. Это как приложенной силы, и в конечном итоге она становится больше, чем сила трения и книга ускоряется вниз по столу или наклонной плоскости.

Сила гравитации также стремится толкнуть объект «в» склон. Это составляющая усилие перпендикулярно склону. Движения в этом направлении нет, так как эта сила уравновешена наклоном, прижимающимся к объекту. Эта «толкающая сила» является нормальной силой (Н). о которой мы уже узнали и равна по величине перпендикулярной составляющей сила тяжести, но противоположная по направлению.

Не используйте аббревиатуру \(W\) для веса, так как она используется для сокращения «работа». Скорее используйте сила тяжести \({F}_{g}\) для веса.

Моделирование: 23HD

Рабочий пример 14: Второй закон Ньютона: коробка на наклонной плоскости

Тело массой \(M\) покоится на наклонной плоскости за счет трения.

Какой из следующих вариантов является величиной силы трения, действующей на тело?

  1. \(F_g\)

  2. \(F_g\cos(θ)\)

  3. \(F_g\sin(θ)\)

  4. \(F_g\tan(θ)\)

Проанализируйте ситуацию

Вопрос просит нас определить величину силы трения. Говорят, что тело находиться в покое на плоскости, а это значит, что она не движется, и поэтому ускорение равно нуль. Мы знаем, что сила трения будет действовать параллельно склону. Если бы не было трения коробка будет скользить вниз по склону, поэтому трение должно действовать вверх по склону. Мы также знать, что будет составляющая силы тяжести, перпендикулярная склону и параллельная склон. Диаграмма свободного тела для сил, действующих на блок:

Определить величину силы трения

К этой задаче можно применить второй закон Ньютона. Мы знаем, что объект не движется, поэтому результирующее ускорение равно нулю. Мы выбираем вверх по склону, чтобы быть положительным направлением. Следовательно: \начать{выравнивать*} \vec{F}_R &= m\vec{a}\; \text{используя знаки для направления}\\ F_f — F_g\sin(\theta) &= m (0)\\ F_f — F_g\sin(\theta) &= m (0)\\ F_f & = F_g\sin(\тета) \end{выравнивание*}

Приведите свой окончательный ответ

Сила трения имеет ту же величину, что и составляющая силы гравитации параллельно склону, \(F_g\sin(\theta)\).

Рабочий пример 15: Второй закон Ньютона: объект на наклонной плоскости

Сила величины \(T=\text{312} \text{N}\) вверх по склону требуется, чтобы удержать тело в состоянии покоя на наклонной плоскости без трения, которая составляет угол \(\text{35}\)\(\text{°}\) по горизонтали. Вычислите величины силы из-за гравитации и нормальной силы, давая ваши ответы с тремя значащими цифрами.

Найдите величину \(\vec{F}_g\)

Обычно нас просят найти величину \(\vec{T}\), но в этом случае \(\vec{T}\) задано, и нас просят найти \(\vec{F}_g\). Мы можем использовать то же уравнение. \(T\) является сила, которая уравновешивает компонент \(\vec{F}_g\), параллельный плоскости (\({F}_{gx}\)) и поэтому он имеет одинаковую величину.

К этой задаче можно применить второй закон Ньютона. Мы знаем, что объект не движется, поэтому результирующее ускорение равно нулю. Мы выбираем вверх по склону, чтобы быть положительным направлением. Следовательно: \начать{выравнивать*} \vec{F}_R &= m\vec{a}\; \text{используя знаки для направления}\\ T — F_g\sin(\theta) &= m (0)\\ F_g & = \frac{T}{\sin(\theta)} \\ & = \frac{\text{312}}{\sin(\text{35}\text{°})} \\ & = \текст{543,955}\text{ Н} \конец{выравнивание*}

Найдите величину \(\vec{N}\)

Мы рассматриваем силы, параллельные и перпендикулярные наклону, отдельно. Блок неподвижен, поэтому ускорение перпендикулярно склону равно нулю. Еще раз можем подать заявку Второй закон Ньютона. Выбираем направление нормальной силы как положительное направление. \начать{выравнивать*} \vec{F}_R &= m\vec{a}\; \text{используя знаки для направления}\\ N — F_g\cos(\theta) &= m (0)\\ N & = F_g\cos(\тета) \end{выравнивание*}

Мы могли бы подставить значение \(F_g\), вычисленное ранее. Мы хотели бы проиллюстрировать что есть еще один подход, который поможет вам получить правильный ответ, даже если вы ошибся в расчете \(F_g\). \(F_g\cos(\theta)\) также можно определить с помощью тригонометрических соотношений. Мы знаем из предыдущей части вопроса, что \(T = F_g\sin(\theta)\). Мы также знаем, что \начать{выравнивать*} \tan(\theta) &=\frac{F_g\sin(\theta)}{F_g\cos(\theta)}\\ &=\фракция{T}{N}\\ N&=\frac{T}{\tan(\theta)}\\ & = \ frac {\ text {312}} {\ tan (\ text {35} \ text {°})} \\ & = \text{445,58}\text{N} \end{выравнивание*}

Обратите внимание, что в вопросе предлагается давать ответы с тремя значащими цифрами. Поэтому мы округлить \(\vec{N}\) от \(\text{445,58}\) \(\text{N}\) до \(\text{446}\) \(\text{N}\ ) перпендикулярно поверхности вверх и \(\vec{T}\) от \(\text{543,955}\) \(\text{N}\) вверх до \(\text{544}\) \(\text{N}\) параллельно плоскости вверх по склону.

временный текст
Лифты и ракеты

До сих пор мы рассматривали объекты, которые тянут или толкают по поверхности, другими словами, движение. параллельно поверхности, на которой лежит предмет. Здесь мы рассмотрели только силы, параллельные поверхности, но мы также можем поднимать предметы или позволять им падать. Это вертикальное движение, при котором действуют только вертикальные силы. рассматриваются.

Рассмотрим лифт \(\text{500}\) \(\text{kg}\) без пассажиров, подвешенный на тросе. цель троса — тянуть лифт вверх, чтобы он мог добраться до следующего этажа или опустить поднять так, чтобы он мог двигаться вниз на этаж ниже. Мы рассмотрим пять возможных этапов во время движение лифта и применить наше знание второго закона движения Ньютона к ситуации. 5 этапов:

  1. Стационарный подъемник, подвешенный над землей.
  2. Лифт ускоряется вверх.
  3. Лифт движется с постоянной скоростью.
  4. Лифт тормозит (тормозится).
  5. Лифт, ускоряющийся вниз (трос рвется!).

Мы выбрали восходящее направление в качестве положительного направления для этого обсуждения.

Этап 1:

Лифт \(\text{500}\) \(\text{kg}\) стоит на втором этаже высотного здания.

Лифт не ускоряется. Должно быть натяжение \(\vec{T}\) троса, действующего на подъемник и должна быть сила тяжести, \(\vec{F}_g\). Других сил нет, и мы можно нарисовать схему свободного тела:

Применим второй закон Ньютона к вертикальному направлению: \начать{выравнивать*} \vec{F}_R & = m_{\text{лифт}} \vec{a}\ \text{(мы используем знаки для указания направления)} \\ T — F_g & = m _ {\ text {подъем}} (0) \\ Т & = F_g \end{выравнивание*} 9{-2}$}\).

Если лифт ускоряется, это означает, что в направлении движения действует равнодействующая сила. Это означает, что сила, действующая вверх, теперь больше, чем сила тяжести \(\vec{F}_g\) (вниз). Чтобы найти величину \(\vec{T}\), применяемую кабелем, мы можем сделать следующее. расчет: (Помните, что мы выбрали вверх как положительное значение.)

Применим второй закон Ньютона к вертикальному направлению: \начать{выравнивать*} \vec{F}_R & = m_{\text{лифт}} \vec{a}\ \text{(мы используем знаки для указания направления)} \\ T — F_g & = m _ {\ text {подъемник}} (\ text {1}) \\ T & = F_g + m _ {\ text {подъем}} (\ text {1}) \end{выравнивание*}

Ответ имеет смысл, так как нам нужна большая сила вверх, чтобы нейтрализовать эффект гравитации, а также иметь положительную результирующую силу.

Этап 3:

Лифт движется с постоянной скоростью.

Когда лифт движется с постоянной скоростью, ускорение равно нулю, \начать{выравнивать*} \vec{F}_R & = m_{\text{лифт}} \vec{a}\ \text{(мы используем знаки для указания направления)} \\ T — F_g & = m _ {\ text {подъем}} (0) \\ Т & = F_g \end{выравнивание*} 9{-2}$}\). Лифт двигался вверх так что это означает, что он замедляется или ускоряется в направлении, противоположном направлению движения. движение. Это означает, что ускорение имеет отрицательное направление. \начать{выравнивать*} \vec{F}_R & = m_{\text{лифт}} \vec{a}\ \text{(мы используем знаки для указания направления)} \\ T — F_g & = m _ {\ text {подъем}} (- \ text {2}) \\ T & = F_g — \ text {2} m _ {\ text {подъем}} \end{выравнивание*}

Поскольку лифт теперь замедляется, результирующая сила направлена ​​вниз. Это означает, что сила сила, действующая вниз, больше силы, действующей вверх.

Это имеет смысл, так как нам нужна меньшая сила, направленная вверх, чтобы результирующая сила была направлена ​​вниз. Сила тяжести теперь больше, чем тяга троса вверх, и лифт замедлится.

Этап 5:

Трос обрывается.

Когда трос обрывается, силы, которая раньше действовала вверх, больше нет. Единственная сила то, что присутствует, было бы силой тяжести. Лифт будет падать свободно и его ускорение.

Кажущийся вес

Ваш вес – это величина гравитационной силы, действующей на ваше тело. Когда вы стоите в лифте то есть канцтовары а потом начинает ускоряться вверх чувствуешь что тебя вдавливают в пол пока лифт разгоняется. Вы чувствуете, что вы тяжелее, и ваш вес больше. Когда вы находитесь в канцелярский подъемник, который начинает разгоняться вниз, вы чувствуете себя легче на ногах. Вы чувствуете себя ваш вес меньше.

Вес измеряется нормальными силами. Когда лифт ускоряется вверх, вы чувствуете себя более нормальным. сила, действующая на вас как сила, необходимая для ускорения вас вверх в дополнение к уравновешиванию сила гравитации.

Когда лифт ускоряется вниз, вы чувствуете меньшую нормальную силу, действующую на вас. Это потому, что чистая сила вниз требуется, чтобы ускорить вас вниз. Это явление называется кажущийся вес потому что ваш вес на самом деле не изменился.

временный текст
Ракеты

Как и в случае с лифтами, ракеты также являются примерами объектов в вертикальном движении. Сила тяжести тянет ракета вниз, а тяга двигателя толкает ракету вверх. Сила, с которой двигатель сила тяжести должна преодолеть силу тяжести, чтобы ракета могла двигаться вверх. Работал В приведенном ниже примере рассматривается применение второго закона Ньютона при запуске ракеты. 9{-2}$}\) вверх.

\(\vec{F}_g\)=\(\text{49 000}\) \(\text{N}\) вниз.

Нас просят найти тягу ракетного двигателя \(\vec{F}\).

Найдите тягу двигателя

Применим второй закон Ньютона: \начать{выравнивать*} \vec{F}_R & = m\vec{a}\ \text{(используя знаки для указания направления)} \\ F — F_g & = (\text{5 000})(\text{20}) \\ Ф — (\текст{49000}) & = (\text{5 000})(\text{20}) \\ F &= \text{149 000}\text{ N} \конец{выравнивание*}

Процитируйте свой окончательный ответ

Сила тяги направлена ​​\(\text{149 000}\) \(\text{N}\) вверх.

Рабочий пример 17: Ракеты

Как ракеты разгоняются в космосе?

  • Внутри ракеты взрывается газ.

  • Этот взрывной газ воздействует на каждую сторону ракеты. (как показано на рисунке ниже взрывной камеры внутри ракета).

  • Из-за симметрии положения все приложенные силы на ракете уравновешиваются силами противоположной стороны, кроме силы напротив открытой стороны. Эта сила на верхней поверхности неуравновешена.

  • Следовательно, это результирующая сила, действующая на ракету, и она заставляет ракету двигаться вперед.

Учебник Упражнение 2.5

Буксир способен тянуть корабль с силой \(\text{100}\) \(\text{кН}\). Если два таких буксира тянут за один корабль, они могут создавать любую силу в пределах от от \(\text{0}\) \(\text{кН}\) до максимального \(\text{200}\) \(\text{кН}\). Дайте подробное объяснение, как это возможно. Используйте диаграммы, чтобы поддержать ваши результат.

Начнем с того, что два буксира тянут в противоположных направлениях:

Результирующая сила равна \(\text{0}\) \(\text{кН}\), так как буксиры тянут с равными силами в противоположных направлениях.

Если два буксира тянут в одном направлении, то получим:

Результирующая сила равна \(\text{200}\) \(\text{кН}\), так как буксиры тянут с равными силами в одном направлении. {-2}$} \end{выравнивание*} 9{-2}$}\).

\begin{выравнивание*} F & = ма \\ m & = \frac{F}{a} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {40}} {\ текст {2}} \\ & = \text{20}\text{ кг} \end{align*}

Найдите ускорение тела массой \(\text{1 000}\) \(\text{kg}\), которое сила с величиной \(\text{150}\) \(\text{N}\), действующая на него. 9{-2}$}\) силой величины \(\text{25}\) \(\text{N}\).

\begin{выравнивание*} F & = ма \\ m & = \frac{F}{a} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {25}} {\ текст {3}} \\ & = \text{8,33}\text{ кг} \end{align*}

Определить ускорение массы \(\text{24}\) \(\text{кг}\) при воздействии силы величина \(\text{6}\) \(\text{N}\) действует на него. Чему равно ускорение, если сила удвоилась, а масса уменьшилась вдвое? 9{-2}$}\).

Вы можете проверить это, удвоив силу и уменьшив вдвое массу.

Определите результирующую силу, вызывающую ускорение.

\begin{выравнивание*} F & = ма \\ & = (\текст{8})(\текст{5}) \\ & = \текст{40}\текст{N} \end{align*}

Какое ускорение возникло бы, если бы мы удвоили силу и уменьшили массу на половину? 9{-2}$} \end{align*}

С какой скоростью он будет двигаться после \(\text{20}\) \(\text{s}\)?

Мы можем использовать уравнения движения (вспомним из 10 класса: движение в одном размер), чтобы определить, как быстро он будет двигаться:

\начать{выравнивать*} v_{f} & = v_{i} + at \\ & = 0 + (5)(20) \\ & = \text{100}\text{ м·с$^{-1}$} \конец{выравнивание*} 9{-1}$}\)?

Опять же, мы можем использовать уравнения движения (вспомним из 10 класса: движение в одном размер), чтобы определить, сколько времени потребуется для достижения заданной скорости:

\начать{выравнивать*} v_{f} & = v_{i} + at \\ 35 & = 0 + (5)t \\ т & = \ гидроразрыва {\ текст {35}} {\ текст {5}} \\ & = \текст{7}\текст{ы} \конец{выравнивание*} 9{2} \\ & = \text{562,5}\text{м} \конец{выравнивание*}

Рассчитать составляющую силы \(\text{200}\) \(\text{N}\), которая ускоряет блок горизонтально.

\begin{выравнивание*} F_{x} & = F \cos\тета\\ & = (\текст{200}) \cos(60) \\ & = \текст{100}\текст{N} \end{выравнивание*} 9{-2}$}\), рассчитать величину силы трения на бруске.

\begin{выравнивание*} F_{R} & = ма \\ F_{x} + F_{f} & = ma \\ \text{100} + F_{f} & = (50)(\text{1,5}) \\ F_{f} & = \text{75} — \text{100} \\ & = -\текст{25}\текст{N} \end{выравнивание*}

Рассчитайте вертикальную силу, действующую на плоскость блока.

\begin{выравнивание*} F_{y} & = F \sin\theta\\ & = (\текст{200}) \sin(60) \\ & = \text{173,2}\text{N} \end{align*}

Игрушечная ракета испытывает гравитационную силу \(\text{4,5}\) \(\text{N}\) поддерживается вертикально, помещая его в бутылку. {-2}$}\).

Принятие положительного направления вверх:

\начать{выравнивать*} F_{R} & = ма \\ F_{1} + F_{g} & = ма \\ F_{1} — \text{4,5} & = (\text{0,5})(\text{8}) \\ F_{1} & = \text{4} + \text{4,5} \\ & = \текст{8,5}\текст{N} \конец{выравнивание*}

Постоянная сила величины \(\text{70}\) \(\text{N}\) приложена вертикально к блок, как показано. На блок действует сила тяжести \(\text{49}\) \(\текст{N}\). Вычислите ускорение блока.

Положительное направление вверх:

\начать{выравнивать*} F_{R} & = ма \\ F_{1} + F_{g} & = ма \\ \текст{70} — \текст{49{-2}$} \конец{выравнивание*}

Лифт движется вверх или вниз? Обоснуйте свой ответ. {-2}$}\). Сила трения \(\text{700}\) \(\text{N}\) препятствует его движению. Какую силу развивает двигатель автомобиля?

\begin{выравнивание*} \vec{F}_{R} & = m\vec{a} \\ \vec{F}_{f} + \vec{F}_{E} & = m\vec{a} \\ -\text{700} + F_{E} & = (\text{800})(4) \\ F_{E} & = \text{3 200} + \text{700} \\ & = \text{3 900}\text{ N} \end{align*}

Два объекта массой \(\text{1}\) \(\text{kg}\) и \(\text{2}\) \(\text{kg}\ ) соответственно, укладываются на гладкую поверхность и соединяются ниткой. А горизонтальная сила \(\text{6}\) \(\text{N}\) приложена с помощью пружины баланс на объект \(\text{1}\) \(\text{kg}\). Игнорируя трение, что будет сила, действующая на массу \(\text{2}\) \(\text{kg}\), измеренная второй пружиной баланс, быть?

Сила, действующая на блок \(\text{2}\) \(\text{kg}\), равна \(\text{6}\) \(\текст{N}\). Поскольку предполагается, что поверхность не имеет трения, приложенная к ней сила блок \(\text{1}\) \(\text{kg}\) равен силе, которую испытывает \(\text{2}\) \(\text{kg}\) блок.

Каково его ускорение на Земле, где на него действует гравитационная сила из \(\text{1 960}\) \(\text{N}\)?

Сила, действующая на ракету, направлена ​​вверх, а сила, сила тяжести направлена ​​вниз. Принятие вверх как положительное:

\начать{выравнивать*} F_{R} & = ма \\ F_ {g} + F _ {\ text {ракета}} & = ma \\ -\text{1 960} + \text{4 000} & = ма \\ а & = \ гидроразрыва {\ текст {2 040}} {\ текст {200}} \\ & = \text{10,2}\text{ м·с$^{-2}$} \конец{выравнивание*}

Какую движущую силу ракетный двигатель должен воздействовать на заднюю часть ракеты на земле?

На Земле ракетные двигатели должны преодолевать силу гравитации и поэтому должны прилагать силу \(\text{1 960}\) \(\text{N}\) или больше. {-2}$} \конец{выравнивание*}

Если автомобиль весит \(\text{1 000}\) \(\text{кг}\), какое усилие действуют на тормоза прилагать?

\begin{выравнивание*} F & = ма \\ & = (\текст{1 000})(\текст{10}) \\ & = \text{10 000}\text{ N} \end{align*}

На брусок на наклонной плоскости действует сила тяжести, \(\vec{F}_g\) \(\text{300}\) \(\text{N}\) прямо вниз. Если склон имеет уклон \(\text{67,8}\)\(\text{°}\) к горизонтали, какова составляющая сила тяжести перпендикулярна и параллельна склону? Под каким углом будет перпендикулярная и параллельная составляющие силы тяжести равны?

Составляющая, параллельная уклону:

\начать{выравнивать*} F_{gx} & = F \sin\theta\\ & = (\текст{300})\sin(\текст{67,8}) \\ & = \текст{277,76}\текст{N} \конец{выравнивание*}

Компонент, перпендикулярный уклону:

\начать{выравнивать*} F_{gy} & = F \cos\theta\\ & = (\текст{300})\cos(\текст{67,8}) \\ & = \текст{113,35}\текст{N} \конец{выравнивание*}

Чтобы два компонента были равны, угол должен быть равен \(\text{45}\)\(\text{°}\). (\(\sin (45) = \cos(45)\)).

Блок на наклонной плоскости подвергается действию силы тяжести, \(\vec{F}_g\) \(\text{287}\) \(\text{N}\) прямо вниз. Если составляющая гравитационного сила, параллельная наклону, равна \(\vec{F}_{gx}\)=\(\text{123,7}\) \(\text{N}\) в отрицательное \(х\)-направление (вниз по склону), каков наклон склона?

\begin{выравнивание*} F_{gx} & = F \sin\theta\\ \text{123,7} & = (\text{287})\sin \theta \\ \sin\theta&=\text{0,431}\ldots\\ \тета & = \текст{25,53}\текст{°} \end{align*}

На брусок на наклонной плоскости действует сила тяжести, \(\vec{F}_g\) \(\text{98}\) \(\text{N}\) прямо вниз. Если наклон наклонен в неизвестном направлении угла к горизонтали, но нам говорят, что отношение компонентов сила тяжести, перпендикулярная и параллельная склону, составляет 7:4. Что это угол наклона образует с горизонталью?

Сначала запишем уравнения для параллельной и перпендикулярной составляющих:

\начать{выравнивать*} F_{gx} & = F \sin\theta\\ & = (98)\sin\тета \конец{выравнивание*} \начать{выравнивать*} F_{gy} & = F \cos\theta\\ & = (98)\cos\тета \конец{выравнивание*}

Теперь отметим следующее:

\начать{выравнивать*} 7F_{gx} & = 4F_{gy} \\ \следовательно, 7(98)\sin\theta & = 4(98)\cos\theta \конец{выравнивание*}

Теперь нам нужно найти тета:

\начать{выравнивать*} \sin \theta & = \frac{\text{392}}{\text{686}} \cos \theta \\ & = \text{0,5714} \cos\тета\\ \ гидроразрыва {\ греха \ тета} {\ соз \ тета} & = \ текст {0,5714} \\ \загар \тета & = \текст{0,5714} \\ \тета & = \текст{25,53}\текст{°} \конец{выравнивание*}

Напомним из тригонометрии, что \(\frac{\sin \theta}{\cos \theta} = \tan \theta\). {-2}$}\)). Выберите направление движения, которое будет положительное направление (вправо положительное).

\начать{выравнивать*} F_{R} & = ма\\ F _ {\ text {применяется}} + F_ {f} & = ma \\ \text{1 500} + {F}_{f} & = (30+50)(2)\\ F_{f} & = \text{160} — \text{1 500}\\ F_{f} & = -\text{1 340}\text{N} \конец{выравнивание*}

величина натяжения каната при Т.

Заметим, что \(m_{1} = \frac{\text{5}}{\text{3}} m_{2}\), поэтому \ (F_{f1} = \frac{\text{5}}{\text{3}} F_{f2}\).

Чтобы найти натяжение веревки, нам нужно посмотреть на один из двух ящиков на их собственный. Давайте выберем ящик \(\text{30}\) \(\text{kg}\).

Сила трения на блоке \(\text{30}\) \(\text{kg}\) указана выше. Мы может вычислить \(F_{f2}\):

\начать{выравнивать*} F_{f} & = F_{f1} + F_{f2} \\ \text{1 340} & = F_{f2} + \frac{\text{5}}{\text{3}} F_{f2} \\ \text{1 340} & = \frac{\text{8}}{\text{3}} F_{f2} \\ F_{f2} & = \text{502,5}\text{N} \конец{выравнивание*}

Если применить второй закон Ньютона:

\начать{выравнивать*} F_{R} & = ма \\ T + F_{f} & = (30)(2) \\ Т + -\текст{502,5} & = 60 \\ T & = \text{562,5}\text{N} \конец{выравнивание*}

величина и направление общей силы трения. {2} + \frac{\text{9}{2} & = \text{63 555,88} \\ F_{gx1} & = \text{252,10}\text{N} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем написать выражение для результирующей силы, действующей на каждый ящик:

\начать{выравнивать*} \vec{F}_{R} & = ма \\ F_{A} — F_{gx1} — F_{f} — T & = ma \\ \text{500} — \text{420,17} — F_{f1} — T & = (\text{50})(\text{7})\\ -T & = \text{420,17} + F_{f} \конец{выравнивание*} \начать{выравнивать*} \vec{F}_{R} & = ма \\ T — F_{gx2} — F_{f} & = ma \\ T — \text{252,10} — F_{f} & = (\text{30})(\text{7})\\ T & = \text{462,1} + F_{f} \конец{выравнивание*}

И одновременно решить для силы трения:

\начать{выравнивать*} -T + T & = \text{420,17} + F_{f} + \text{462,1} + F_{f} \\ 0 & = \text{882,27} + 2F_{f} \\ F_{f} & = -\text{441,14}\text{N} \конец{выравнивание*}

Величина натяжения каната при Т.

Мы можем использовать любое из двух приведенных выше выражений, чтобы найти натяжение. Мы будем использовать выражение для ящика 1:

\начать{выравнивать*} -T & = \text{420,17} + F_{f} \\ & = \текст{420,17} + -\текст{441,14} \\ T & = \text{20,97}\text{N} \конец{выравнивание*}

Третий закон движения Ньютона (ESBKV)

Третий закон движения Ньютона касается взаимодействия между парами объектов. Например, если вы держите книгу у стены, вы прикладываете силу к книге (чтобы удержать ее там), и книга воздействуя на вас силой (чтобы вы не провалились сквозь книгу). Это может показаться странным, но если книга не отталкивала тебя, твоя рука проталкивала книгу! Эти две силы (сила силы руки на книгу (\({F}_{1}\)) и силу книги на руку (\({F}_{2}\))) называют пара сил действие-противодействие. Они имеют одинаковую величину, но действуют в противоположных направлениях и действуют на различные предметы (одна сила действует на книгу, а другая — на вашу руку).

В этой ситуации присутствует еще одна пара сил действие-противодействие. Книга выступает против стена (сила действия) и стена отталкивает книгу (противодействие). Сила книги на стена (\({F}_{3}\)) и сила воздействия стены на книгу (\({F}_{4}\)) показаны на диаграмме.

Рисунок 2.8: Пары действие-противодействие Ньютона.
Третий закон движения Ньютона

Если тело А действует на тело В с силой, то тело В действует на тело А с такой же силой, но в противоположном направлении.

Видео: 23J9

Эти пары действие-противодействие имеют несколько свойств:

  • один и тот же тип силы действует на объекты,
  • силы имеют одинаковую величину, но противоположное направление, и
  • силы действуют на разные объекты.

Ньютоновские пары действие-противодействие можно найти везде в жизни, где два объекта взаимодействуют с одним еще один. Следующие рабочие примеры иллюстрируют это:

Рабочий пример 18: третий закон Ньютона — ремень безопасности

Динео сидит на пассажирском сиденье автомобиля с пристегнутым ремнем безопасности. Машина внезапно останавливается и он движется вперед (первый закон Ньютона — он продолжает свое движение) до тех пор, пока ремень безопасности не останавливает его. Нарисуйте помеченную диаграмму силы, определяющую две пары действие-противодействие в этом ситуация.

Нарисуйте диаграмму силы

Начните с рисования рисунка. Вы будете использовать стрелки для обозначения сил, так что изображение достаточно большое, чтобы можно было добавить подробные метки. Картинка должна быть точно, но не художественно! Используйте человечков-палочек, если нужно.

Подпишите схему

Берите по одной паре и тщательно маркируйте их. Если на чертеже недостаточно места, затем используйте ключ сбоку.

Рабочий пример 19: Третий закон Ньютона: силы в лифте

Тэмми едет с первого этажа на пятый этаж отеля в лифте, движущемся с постоянной скоростью. скорость. Какое ОДНО из следующих утверждений о величине приложенной силы ВЕРНО на полу лифта на ногах Тэмми? Используйте третий закон Ньютона, чтобы обосновать свой ответ.

  1. Это больше, чем величина веса Тэмми.

  2. По величине она равна силе, с которой ноги Тэмми воздействуют на пол лифта.

  3. Он равен тому, что был бы в стационарном подъемнике.

  4. Это больше, чем в стационарном подъемнике.

Проанализируйте ситуацию

Это вопрос третьего закона Ньютона, а не второго закона Ньютона. Нам необходимо сосредоточиться на пары сил действие-противодействие, а не движение лифта. Следующая диаграмма покажет пары действие-противодействие, которые присутствуют, когда человек стоит на весах в лифте.

Рисунок 2.9: Ньютоновские пары действие-противодействие в подъемной силе.

В этом вопросе делается утверждение о силе пола (лифта) на ноги Тэмми. Этот сила соответствует \({F}_{2}\) на нашей диаграмме. Сила реакции, которая сочетается с этой равно \({F}_{1}\), то есть силе, с которой ноги Тэмми воздействуют на пол лифта. величины этих двух сил одинаковы, но они действуют в противоположных направлениях.

Выберите правильный ответ

Важно сначала проанализировать вопрос, прежде чем смотреть ответы. Ответы могут запутать вас, если вы посмотрите на них в первую очередь. Убедитесь, что вы понимаете ситуацию и знаете, что задается перед просмотром вариантов.

Правильный ответ: число \(\text{2}\).

Рабочий пример 20: третий закон Ньютона: книга и стена

Бриджит прижимает книгу к вертикальной стене, как показано на фотографии.

  1. Начертите диаграмму сил с обозначением всех сил, действующих на книгу.

  2. Изложите словами третий закон движения Ньютона.

  3. Назовите пары сил действие-противодействие, действующие в горизонтальной плоскости.

Нарисуйте диаграмму сил

Диаграмма сил будет выглядеть следующим образом:

Обратите внимание, что нам нужно было нарисовать все силы, действующие на книгу, а не пары действие-противодействие. Ни одна из нарисованных сил не является парой действие-противодействие, поскольку все они действуют на один и тот же объект (т. книга). Когда вы маркируете силы, будьте как можно более конкретными, включая направление силы. и оба задействованных объекта, например, не говорят о гравитации (что является неполным ответом), а скорее скажем «Нисходящая (направление) гравитационная сила Земли (объекта) на книгу (объект)’.

Сформулируйте третий закон Ньютона

Если тело А действует на тело В с силой, то тело В будет действовать с такой же по величине силой, но в противоположном направлении, на кузов А.

Назовите пары действие-противодействие

В вопросе задаются только силы действия-противодействия в горизонтальной плоскости. Следовательно:

Пара 1: Действие: Бриджит приложила силу к книге; Реакция: сила книги на девочка.

Пара 2: Действие: Сила книги на стене; Реакция: Сила стены на книге.

Обратите внимание, что пара третьего закона Ньютона всегда будет включать одну и ту же комбинацию слов, например «книга». на стене» и «стена на книге». Объекты «меняются местами» при именовании пар.

временный текст

Воздушный шар ракеты

Цель

В этом эксперименте для всего класса вы будете использовать ракету-шар, чтобы исследовать Ньютона. третий закон. Леска будет использоваться в качестве дорожки, а пластиковая соломка, прикрепленная скотчем к воздушному шару, будет помогите прикрепить воздушный шар к дорожке.

Аппарат

Для этого эксперимента вам понадобятся следующие предметы:

  1. воздушных шаров (по одному на каждую команду)

  2. пластиковые соломинки (по одной на каждую команду)

  3. лента (целлофановая или малярная)

  4. леска, \(\text{10}\) метров в длину

  5. секундомер — опционально (можно также использовать мобильный телефон)

  6. измерительная лента — опционально

Метод

  1. Разделитесь на группы не менее чем по пять человек.

  2. Прикрепите один конец лески к доске скотчем. Пусть один товарищ по команде держит другой конец лески, чтобы он был натянут и примерно горизонтален. Линия необходимо держать устойчиво и нельзя перемещать вверх или вниз во время эксперимент.

  3. Попросите одного из товарищей надуть воздушный шарик и зажать его пальцами. Иметь другой товарищ по команде прикрепляет соломинку к воздушному шару. Проденьте леску через соломинку и держите воздушный шар в дальнем конце линии.

  4. Отпустите ракету и посмотрите, как ракета движется вперед.

  5. При желании ракеты каждой группы можно засечь, чтобы определить победителя самой быстрой ракета.

    1. Назначьте одного товарища по команде для измерения времени события. Воздушный шар следует отпустить, когда время Вратарь кричит: «Вперед!» Наблюдайте, как ваша ракета движется к доска.

    2. Попросите другого члена команды встать рядом с доской и кричать «Останавливаться!» когда ракета попадает в цель. Если баллон не дойти до доски: «Стой!» следует вызывать, когда воздушный шар перестает двигаться. Хронометрист должен зафиксировать время полета.

    3. Измерьте точное расстояние, пройденное ракетой. Вычислите среднюю скорость на который путешествовал воздушный шар. Для этого разделите пройденное расстояние на время, когда воздушный шар находился «в полете». Введите свои результаты для пробной версии 1. в таблице ниже.

    4. Каждая команда должна провести еще две гонки и заполнить разделы таблицы для испытаний 2 и 3. Затем рассчитайте среднюю скорость для трех испытаний, чтобы определить время входа в гонку вашей команды.

Результаты

9{-1}$}\))

Испытание 1

Испытание 2

Испытание 3

В среднем:

Выводы

Победителем этой гонки становится команда с наибольшей средней скоростью воздушного шара.

Видео: 23JB

Во время эксперимента вам следует подумать о том,

  1. Что заставило вашу ракету двигаться?

  2. Как эта деятельность демонстрирует третий закон движения Ньютона?

  3. Нарисуйте изображения с помощью стрелок, чтобы показать силы, действующие на внутреннюю часть воздушного шара перед он был выпущен и после того, как он был выпущен.

Видео: 23JC

Видео: 23JD

Saturn V (произносится как «Сатурн Пять») — американская ракета одноразового использования, предназначенная для людей. Программы НАСА «Аполлон» и «Скайлэб» с 1967 до 1973 года. Многоступенчатая ракета-носитель на жидком топливе, НАСА. запустил 13 самолетов Saturn V из Космического центра Кеннеди, Флорида, без потери экипажа или полезной нагрузки. Это остается самая высокая, самая тяжелая и самая мощная ракета, когда-либо доведенная до рабочего состояния и до сих пор удерживающая Рекорд по самой тяжелой полезной нагрузке ракеты-носителя.

Учебник Упражнение 2.6

Муха попала в лобовое стекло движущегося автомобиля. По сравнению с величиной силы муха давит на ветровое стекло, величина силы, с которой ветровое стекло действует на муха во время столкновения, составляет:

  1. ноль.

  2. меньше, но не ноль.

  3. больше.

  4. то же.

то же самое

Какая из следующих пар сил правильно иллюстрирует третий закон Ньютона?

А или В

Равновесные силы (ESBKW)

В начале этой главы упоминалось, что равнодействующие силы заставляют объекты ускоряться в прямая линия. Если объект неподвижен или движется с постоянной скоростью, то либо

Другими словами, для неподвижных объектов или объектов, движущихся с постоянной скоростью, результирующая сила действие на объект равно нулю.

Равновесие

У объекта, находящегося в равновесии, сумма действующих на него сил равна нулю.

временный текст

Предыдущий

2.2 Сила

Оглавление

Следующий

2. 4 Силы между массами

Законы движения Ньютона — Исследовательский центр Гленна

Законы движения сэра Исаака Ньютона объясняют взаимосвязь между физическим объектом и силами, действующими на него. Понимание этой информации дает нам основу современной физики.

На этой странице:

Что такое законы движения Ньютона?

  1. Объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а объект в движении остается в движении с постоянной скоростью и по прямой, если на него не действует неуравновешенная сила.
  2. Ускорение объекта зависит от массы объекта и величины приложенной силы.
  3. Всякий раз, когда один объект воздействует на другой объект, второй объект оказывает равную и противоположную силу на первый.

Сэр Исаак Ньютон работал во многих областях математики и физики. Он разработал теорию гравитации в 1666 году, когда ему было всего 23 года. В 1686 году он представил свои три закона движения в «Principia Mathematica Philosophiae Naturalis».

Разработав свои три закона движения, Ньютон произвел революцию в науке. Законы Ньютона вместе с законами Кеплера объяснили, почему планеты движутся по эллиптическим орбитам, а не по кругу.

Ниже представлен короткий фильм с участием Орвилла и Уилбура Райт и обсуждение того, как законы движения Ньютона применимы к полету их самолетов.

Первый закон Ньютона: инерция

Объект в состоянии покоя остается в покое, а объект в движении остается в движении с постоянной скоростью и по прямой, если на него не действует неуравновешенная сила.

Первый закон Ньютона гласит, что каждый объект будет оставаться в покое или в равномерном прямолинейном движении, если он не будет вынужден изменить свое состояние под действием внешней силы. Эта склонность сопротивляться изменениям в состоянии движения есть инерция . Если все внешние силы уравновешивают друг друга, то результирующая сила не действует на объект. Если все внешние силы уравновешивают друг друга, то результирующая сила не действует на объект. Если на объект не действует результирующая сила, то объект будет поддерживать постоянную скорость.

Примеры инерции, связанные с аэродинамикой:

  • Движение самолета, когда пилот меняет положение дроссельной заслонки двигателя.
  • Движение мяча, падающего сквозь атмосферу.
  • Модель запуска ракеты в атмосферу.
  • Движение воздушного змея при смене ветра.

Второй закон Ньютона: сила

Ускорение объекта зависит от массы объекта и величины приложенной силы.

Его второй закон определяет, что сила равна изменению импульса  (массы, умноженной на скорость) за изменение во времени. Импульс определяется как произведение массы m объекта на его скорость V .

Предположим, что у нас есть самолет в точке «0», определяемой его местоположением X 0 и временем t 0 . Самолет имеет массу м 0 и движется со скоростью В 0 . Внешняя сила F , действующая на показанный выше самолет, перемещает его в точку «1». Новое местоположение самолета X 1 и время t 1 .

Масса и скорость самолета изменяются в процессе полета до значений м 1 и V1 . Второй закон Ньютона может помочь нам определить новые значения V 1 и m 1 , если мы знаем, насколько велика сила F  есть. Давайте просто возьмем разницу между условиями в точке «1» и условиями в точке «0».

F = (M 1 * V 1 — M 0 * V 0 ) / (T 1 — T 0 )

66 — T 0 )

66666. м*В). Итак, на данный момент мы не можем разделить, насколько изменилась масса и насколько изменилась скорость. Мы знаем только, насколько изменился продукт (m * V).

Предположим, что масса остается неизменной, равной м . Это допущение довольно хорошо для самолета, потому что единственное изменение массы будет связано с расходом топлива между точкой «1» и точкой «0». Вес топлива, вероятно, невелик по сравнению с весом остальной части самолета, особенно если мы рассматриваем только небольшие изменения во времени. Если бы мы обсуждали полет бейсбольного мяча, то, конечно, масса оставалась бы постоянной. Но если бы мы обсуждали полет ракеты-бутылки, то масса не остается постоянной и мы можем смотреть только на изменение импульса. Для постоянной массы м , второй закон Ньютона выглядит так:

F = m * (V 1 – V 0 ) / (t 1 – t 0 ) разделить на изменение скорости в изменение во времени — это определение ускорения и . Затем второй закон сводится к более знакомому произведению массы на ускорение:

F = m * a

Помните, что это соотношение справедливо только для объектов с постоянной массой. Это уравнение говорит нам, что объект, на который действует внешняя сила, будет ускоряться и что величина ускорения пропорциональна величине силы. Величина ускорения также обратно пропорциональна массе объекта; при равных силах более тяжелый объект будет испытывать меньшее ускорение, чем более легкий. Учитывая уравнение импульса, сила вызывает изменение скорости; и точно так же изменение скорости порождает силу. Уравнение работает в обе стороны.

Скорость, сила, ускорение и импульс имеют как величину , так и направление  связанное с ними. Ученые и математики называют это векторной величиной. Уравнения, показанные здесь, на самом деле являются векторными уравнениями и могут применяться в каждом из направлений компонентов. Мы смотрели только в одном направлении, а вообще объект движется во всех трех направлениях (вверх-вниз, влево-вправо, вперед-назад).

Пример силы, связанной с аэродинамикой:

  • Движение самолета в результате действия аэродинамических сил, веса самолета и тяги.

Третий закон Ньютона: действие и противодействие

Всякий раз, когда один объект воздействует на другой объект, второй объект оказывает равную и противоположную силу на первый.

Его третий закон гласит, что на каждое действие (сила) в природе существует равное и противоположное противодействие . Если объект A воздействует на объект B, объект B также оказывает равную и противоположную силу на объект A. Другими словами, силы возникают в результате взаимодействий.

Примеры действия и противодействия, связанные с аэродинамикой:

  • Движение подъемной силы от аэродинамического профиля, воздух отклоняется вниз под действием аэродинамического профиля, и в ответ крыло толкается вверх.
  • Движение вращающегося шара, воздух отклоняется в одну сторону, а мяч реагирует движением в противоположную сторону
  • Движение реактивного двигателя создает тягу, и горячие выхлопные газы выходят из задней части двигателя, а сила тяги создается в противоположном направлении.

Обзор законов движения Ньютона
1. Первый закон движения Ньютона (Инерция) Объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а объект в движении остается в движении с постоянной скоростью и по прямой линии, если на него не действует неуравновешенная сила.
2. Второй закон Ньютона (Сила) Ускорение объекта зависит от массы объекта и величины приложенной силы.
3. Третий закон движения Ньютона (Действие и противодействие) Всякий раз, когда один объект воздействует на другой объект, второй объект оказывает равную и противоположную силу на первый.

Этот план урока работает особенно хорошо f

Законы Ньютона

ПОДТЕМА: Демонстрация теории Ньютона Три закона движения и закон всемирного тяготения

ЦЕЛИ:

Учащиеся будут:

1) приведите примеры каждого из Три закона Ньютона, как они проявляются в повседневном опыте

2) визуализировать и различать разницу между прямой пропорцией и обратной пропорцией по формуле F=ма

3) понять, как действует гравитация закон влияет на приливы земли

4) рассчитать фактическое гравитационное сила между солнцем и землей и луной и землей, чтобы заключить, что имеет более сильное влияние


Справочная информация

Исаак Ньютон сформулировал движение в трех законах. Сегодня мы принимаем эти законы как должное, когда растем, предполагая, что они верны. Мы не осознают, через какие трудности прошли ученые, пытаясь понять мир вокруг них. В следующих упражнениях используется мозговой штурм, обсуждение, и простые лабораторные работы для иллюстрации законов.

Три закона Ньютона:

1) Объект, движущийся с постоянной скорости или в состоянии покоя не изменяет своего состояния, если сила действует на него.

2) Ускорение объекта увеличивается на величину сила, вызывающая ускорение, увеличивается, когда масса постоянна.

3) Для каждой силы существует равная и противоположная сила.


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №1:

Первый закон Ньютона
20 мин

МАТЕРИАЛЫ: МЕЛ И ДОСКА

ПРОЦЕДУРА:

1) Придумайте повседневные примеры первого закона.

2) Представить студентам лекцию, включающую следующее необходимая справочная информация:

Незадолго до появления Ньютона Галилей работал с идея ускорения. Галилей мог только догадываться о времени, поскольку точное часы не были изобретены. Вот почему он катал металлические шарики гладко пандусы. Так как он заметил, как замедлился мяч, катясь по полу, он пришел к выводу, что причиной было трение. Таким образом, трение было ответственно за идею о том, что движущиеся объекты естественным образом останавливаются. Но «отдыхать» это всего лишь один из видов постоянной скорости. Понятие инерции и Ньютона. Из этого понимания возник 1-й закон.

3) Используйте некоторые из следующих примеров, чтобы объяснить студенты, как первый закон Ньютона проявляется в повседневных событиях:

а) машина резко останавливается и вы напрягаетесь ремень безопасности

б) при езде на лошади лошадь внезапно останавливается и ты летаешь над его головой

в) фокусник вытаскивает скатерть из-под стол полный блюд

г) трудность толкания мертвой машины

д) боулинг на скошенном и рулонном газоне нескошенный газон

е) машина поворачивает налево, а вы скользите вправо


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ #2 :

Отношения в теории Ньютона Второй закон
20 минут

МАТЕРИАЛЫ: ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СТОЙКИ, УКАЗАТЕЛЬ КАРТЫ, ЛЕНТА, МАРКЕРЫ

ПРОЦЕДУРА:

1) Второй закон Ньютона касается F=MA. Когда написано A = F/M на видно, что ускорение будет напрямую зависеть от силы применяется и обратно пропорционально массе тела. Поскольку у студентов проблемы с этими терминами им может помочь простое наглядное пособие.

2) Возьмите три каталожные карточки и напишите буквы A, F и M. на них, а затем приклейте карту F к метровой палке на отметке 50 см, чтобы что он висит. Затем приклейте карту A на 0 см и карту M на Отметка 100 см.

3) Объясните учащимся, что если сила постоянна (либо переверните карту вверх, либо прикройте ее рукой), при ускорении увеличивается (поднимите конец измерительной палки на 0 см под углом 30°) масса должна снижаться.

4) Обратите внимание, что конец 100 см теперь наклонен вниз. Этот показывает обратно пропорциональную зависимость.

5) Теперь закройте карту ускорения рукой. Когда сила или масса увеличиваются или уменьшаются, другая переменная будет делать то же самое. такой же. Это показывает прямо пропорциональную зависимость.

6) Наконец, сделайте то же самое для карты M.

7) Подставьте числа и проработайте несколько простых F=MA проблемы.

8) Используйте метр, чтобы визуализировать то, что ответ будет (больше или меньше). Наконец, мозговой штурм повседневных приложений, некоторые примеры перечислены ниже.

а) удар по бейсбольному мячу, тем сильнее удар, тем быстрее мяч летит

б) ускорение или замедление автомобиля

в) Позиционирование футболистов — массовых игроков на линии с более легкими (быстрее разгоняющимися) игроками в тылу

d) груженый и порожний грузовик


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №3:

Увеличение постоянной силы Скорость
25 минут

МАТЕРИАЛЫ: СКЕЙТБОРД И ПРУЖИНА ШКАЛА

ПРОЦЕДУРА:

1) Попросите ученика принести скейтборд.

2) Попросите одного ученика встать на скейтборд в перед классом и держите один конец пружинных весов.

3) Другой ученик должен тянуть первого ученика на постоянной силой 10 ньютонов.

4) Наблюдайте за скоростью учеников, когда они держат силовая постоянная.

5) Объясните, что это показывает прямую связь между силой и ускорением.


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №4:

Третий закон Ньютона
10 минут

МАТЕРИАЛЫ: МЕЛ И ДОСКА

ПРОЦЕДУРА:

1) Придумайте повседневные примеры третьего закона с класс. Ниже перечислены некоторые примеры:

а) ракеты покидают Землю — многие физики из девятнадцати сотен (время Годдарда) сказал, что ракеты никогда не смогут покинуть землю. Обсудите, как космический корабль летает в космосе.

b) стрельба из пушек — обсудите, почему они бьют пропорционально по размеру пули. Почему приклад винтовки такой большой? какая произойдет, если приклад дробовика вернется к форме острия?

c) две машины столкнулись лоб в лоб

г) космонавты в космосе

д) пул или бильярд

е) прыжок из лодки на причал

г) спринклеры вращающиеся


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №5:

Гонки на воздушных шарах
50 минут

МАТЕРИАЛЫ: 3 ДЛИННЫХ ШАРА, 1 ПЛАСТИКОВАЯ СОЛОМКА, 60 СМ (ИЛИ БОЛЕЕ) ИЗ ТОНКОЙ ПРОВОЛОКИ ИЛИ РЫБАЛКИ, ЛЕНТА, МОДЕЛЬ САМОЛЕТ (БАЛЬЗА), МАРКЕР

ПРОЦЕДУРА:

1) Предложите учащимся выполнить перечисленные процедуры ниже:

а) Надуть воздушные шары, закрепить их резинкой полосы и обозначьте их буквами А, В и С.

b) Прикрепите соломинку вдоль к воздушному шару B и запустите провод через соломинку.

c) Приклейте воздушный шар C к верхней части фюзеляжа модель самолета, поместив отверстие воздушного шара в сторону хвоста самолета.

d) Очень медленно ослабьте резинку на воздушном шаре А. и зафиксировать скорость и направление движения.

e) Теперь на воздушном шаре B пусть партнер держит каждый конец проволоки через соломинку и держите проволоку натянутой.

Быстро разрежьте резинку и посмотрите на шарик. Запишите наблюдения.

f) Нарисуйте эскиз, показывающий направление движения воздуха. воздушный шар двинулся. Также на этом же эскизе нарисуйте схему того, как воздушный шар двигался по проволоке.

g) Чтобы проверить воздушный шар C, попросите партнера удерживать самолет. свободно. Разрежьте резинку, когда ваш партнер выпускает самолет. Записывать полет. Вы можете организовать соревнования олимпийского типа между лабораториями партнеры.

Подсказка: попробуйте разные формы воздушных шаров. Удлиненный должен работать лучше всех. Также может быть спроектирована ракета туда и обратно.

2) Предложите учащимся ответить на следующие вопросы:
а) Опишите реакцию резиновой ленты когда его вырезали.

b) Опишите полет воздушного шара B.

c) Какая сила двигала шарик B?

d) Почему воздушный шар B двигался не так, как воздушный шар А?

e) Почему воздушные шары B и C двигались быстрее чем воздушный шар А?

f) Назовите третий закон Ньютона и объясните, как эта деятельность иллюстрирует это.


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №6:

Обратный мир
20 — 30 минут

МАТЕРИАЛЫ: КАРАНДАШ И БУМАГА

ПРОЦЕДУРА:

1) Попросите учащихся написать научное исследование на 2–3 страницы. художественная история, описывающая, какие различия мы наблюдали бы, если бы три закона Ньютона были верны на Земле. Например, пушки не иметь отдачу, и масса пушки не должна быть больше, чем у пушки мяч. Вас также не будет отбрасывать назад на сиденье при ускорении. в машине.

2) В качестве альтернативы вы можете сделать устную мозговой штурм о том, как все на земле было бы иначе, если бы мы жили под противоположность законам Ньютона.


ЗАДАНИЕ №7:

Что на самом деле вызывает приливы
35 минут

МАТЕРИАЛЫ: МЕЛ И ДОСКА

Исходная информация о деятельности

Сила притяжения Луны и Солнца играет важную роль в приливах. Когда солнце, земля и луна находятся на одной прямой линии, их объединенное гравитационное притяжение вызывает сверхприливы и отливы известны как весенние приливы. Это происходит всякий раз, когда наступает полнолуние или новолуние. Краткосрочные приливы образуются, когда солнце, земля и луна образуют правильную угол, в результате чего полумесяц. Вопрос в том, что, солнце или луна, имеет более сильное гравитационное притяжение?

ПРОЦЕДУРА:

1) Используя гравитационную формулу Ньютона, имеем учащиеся исследуют (домашнее задание) необходимые данные и выполняют классный проект в доска делает расчеты.

2) В зависимости от способностей учащихся каждый учащийся может произвести собственные расчеты.
Масса Земли 5,98 x 10 24 кг

Масса Солнца 1,98 x 10 30 кг

Масса Луны 7,36 x 10 22 кг

Расстояние от Земли до Солнца 1,50 x 10 11 м

Расстояние от Земли до Луны 3,84 x 10 8 м

F = G м 1 м 2 где G = 6,67 x 10 -11 м 3

d 2 кг сек 2

1) Солнце к Земле

F = 6,67 x 10 -11 м 3 x 1,98 x 10 30 кг x5,98 x 10 24 кг

кг сек 2 (1,55 x 10 11 м) 2

F = 3,51 x 10 22 м/с 2

2) Луна на Землю

F = 6,67 x 10 -11 м 3 x 7,36 x 10 22 кг x 5,98 x 10 24 кг

кг сек 2 (3,84 x 10 8 м) 2

F = 1,99 x 10 19 м/с 2

2) Объясните учащимся, что солнце, следовательно, должно обладают большей силой тяги. Приливная выпуклость, создаваемая солнцем, составляет 46%. из того, что произведено Луной. Приливы в основном вызываются гравитационным притяжение луны. Помимо океанских приливов, Луна также вызывает приливы в твердое тело земли целых 25 см. Эти земные приливы очень трудно заметить или обнаружить. Вода на стороне земли возле Луна притягивается к Луне с силой большей, чем средняя, ​​вода на дальней стороне тянет с силой меньше средней. Кроме того, вращение Земли помогает поднять приливную выпуклость сбоку от Луна. Таким образом, в воде появляются две выпуклости по разные стороны земной шар. Приливные выпуклости возникают на 3 впереди линии, проходящей между центрами земли и луны.

Сила притяжения между Солнцем и Землей составляет около 180 раз сильнее, чем притяжение между Луной и Землей. Итак, наши расчеты верны, но почему солнце не вызывает приливов в 180 раз больше? Потому что большого расстояния солнца от земли, нет большой разницы на расстояниях от солнца до ближней и дальней стороны земли. Это означает что нет большой разницы в гравитационном притяжении солнца на ближайшем к нему океане и на самом дальнем от него океане. Относительно небольшая разница в тягах на противоположных сторонах земли лишь незначительно удлиняет форму Земли. Таким образом, Солнце производит приливные выпуклости меньше, чем те, что на Луне.

Наклон земли также влияет на приливы. Наклон приводит к тому, что 2 прилива в день, наблюдаемые в большинстве частей океана, быть неравными по высоте.


ЗАДАНИЕ №8:

Дополнительный расчет силы тяжести для отличников
5 минут

ПРОЦЕДУРА:

1) Так как Юпитер 7,8 х 10 11 м от Солнце и имеет массу 1,8 х 10 27 кг. Предложите учащимся рассчитать гравитационная сила Юпитера и определить, вызывает ли солнце приливы на Юпитере.

F = 6,67 x 10 -11 м 3 x 1,98 x 10 30 кг x 1,8 x 10 27 кг

кг сек 2 (7,8 x 10 11 м) 2

F = 3,9 x 10 23 м/с 2


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №9:

Форма Земли
15 минут

МАТЕРИАЛЫ: ВОДА, МАЛЕНЬКАЯ КРУГЛАЯ ВОЗДУШНЫЕ ШАРЫ И СТРУНА

ПРОЦЕДУРА:

1) Продемонстрируйте форму Земли, сначала заполнив воздушный шар с водой. Возможно, лучше рассмотреть возможность выполнения этого снаружи, на случай, если баллон лопнет.

2) Затем завяжите его и надежно прикрепите веревку.

3) Покрутите шар над головой и наблюдайте форма воздушного шара. Он должен выглядеть удлиненным.

4) Объясните, что это тот же самый процесс, который происходит на Земле, пока она вращается вокруг Солнца. Вода, покрывающая землю искажается и выпячивается, как воздушный шар.

5) Прочитать о спорах о форме Земли между последователями Ньютона и Декарта в Томе Б. Джонсе, Рисунок Земли , 1967 год.


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №10:

Почему Барби носит ремень безопасности
30 минут

МАТЕРИАЛЫ: 2 ТЕЛЕЖКИ, 2 ШКИВА, 2 ДЕРЖАТЕЛЯ КРЮЧКА, 2 БАРБИ, СТРУНА, 2 ДЕРЕВЯННЫХ БЛОКА (2X4X8″)

ПРОЦЕДУРА:

1) Поместите куклу Барби на каждую тележку. На одном из тележки, используйте резинку, чтобы надежно прикрепить Барби (ремень безопасности).

2) Прикрепите 2 метра веревки к каждой тележке. Прикреплять 200 г. к держателю груза крюка. Прикрепите шкивы к краю стола.

3) Поместите деревянный брусок перед шкивом и поместите струну над шкивом.

4) Теперь прикрепите держатель груза к струне, пока кто-то держит тележку на месте.

5) Оттяните тележки назад и дайте весу ускориться. тележки.


ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ №11:

Инерция с гайками
30 минут

МАТЕРИАЛЫ: 500 МЛ КОЛБА, 8 ДЮЙМОВ ПЯЛЬЦА ДЛЯ ВЫШИВАНИЯ, ГАЙКИ 10-1/8 ДЮЙМА

ПРОЦЕДУРА:

1) Сбалансируйте пяльцы вертикально на фляжке. рот.

2) Установите гайки на верхнюю часть пялец. Используя одну руку, быстро вырвите обруч, чтобы орехи упали в колбу.

3) Предложите учащимся выполнить задание и создать соревнование, чтобы увидеть, кто может получить больше орехов сразу в фляжку.

4) Свяжите это с первым законом Ньютона и знаменитым фокусник вытаскивает скатерть из-под посуды.


Библиография

Хьюитт, Пол Г. Концептуальная физика .
Джонс, Том Б. Фигура Земля . 1967.
Джонс и Чайлдерс. Современный Колледж физики .
Росс, Дэвид А. Введение в океанографию .

 

Урок в шестом классе Второй и третий законы движения Ньютона: исследование бамперных лодок

Блок 5lesson 13

Цель

Engage

Explore

Объясните

Extend

Оценка

88 Учителя, такие как этот урок

Урок печати

Объектив

Swbat. .

Большая идея

Столкновения «лодок-бамперов» — интересный способ изучить 2-й и 3-й законы Ньютона.

Автор урока

Эрин Гринвуд

Boulder, CO

Уровень класса

Шестой класс

Субъекты

Science

Физическая наука

Первый закон Ньютона

и Законы Ньютона

Второй закон Ньютона

Третий закон Ньютона

Accelare. Accelare. Acceshare. Acceloration Acceloration Acceloration Acceloration Acceloration Frmulaser7

666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666

. Движение

Ускорение массы

столкновения (физика)

скорость (физика)

скорость (движение)

Законы Ньютона

Использование и анализ данных

Стандарты

MS-PS2-1

Применение третьего закона Ньютона для разработки решения задачи о движении двух сталкивающихся объектов.

MS-PS2-2

Спланируйте исследование, чтобы получить доказательства того, что изменение движения объекта зависит от суммы сил, действующих на объект, и массы объекта.

SP3

Планирование и проведение исследований

SP5

Использование математики и вычислительного мышления

XC-CE-MS-2

Причинно-следственные связи могут использоваться для прогнозирования явлений в естественных или искусственных системах.

XC-SPQ-MS-3

Пропорциональные отношения (например, скорость как отношение пройденного расстояния к затраченному времени) между различными типами величин предоставляют информацию о величине свойств и процессов.

XC-SPQ-MS-4

Научные взаимосвязи можно представить с помощью алгебраических выражений и уравнений.

Engage

10 минут

Столкновения — любимая тема в средней школе. Все, что вам нужно делать, это пытаться ориентироваться в коридорах! Физические столкновения бывает трудно измерить в лаборатории, а математика, связанная с вычислением ускорения и силы, является камнем преткновения для многих молодых физиков. Этот урок можно использовать для изучения любого из законов движения Ньютона, относящихся к PS2.A: Силы и движение ; Я сосредоточился на том, чтобы помочь учащимся понять, как масса влияет на ускорение двух объектов, когда сила поддерживается постоянной (при попытке упростить математику).

В то время как учащиеся изучают основные дисциплинарные идеи о силах и движении, они проводят исследование, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательств, отвечающих целям расследования ( SP3 ). Одной из целей исследования является применение математических понятий и процессов (таких как основные операции и простая алгебра, встроенная во 2-й закон Ньютона) к этому научному вопросу ( SP5 ).

Пока учащиеся сталкиваются с бамперными лодками (сделанными из шаффлбордных шайб), причинно-следственные связи отношения могут быть использованы для прогнозирования явлений в проектируемой системе ( CCC ), которые могут быть представлены пропорциональными отношениями (сила как произведение массы и ускорения) для предоставления информации о величине процессов столкновения ( CCC Масштаб, пропорции и количество ). Эту научную взаимосвязь можно представить с помощью алгебраических выражений и уравнений: сила = масса x ускорение ( CCC Масштаб, пропорция и количество ).

Чтобы ВОВЛЕЧИТЬ учащихся к этому уроку, учащиеся отвечают на эту подсказку:

Подумайте о ситуации, в которой вы или кто-то другой столкнулись с чем-то.

Примечание для учителя: Если учащиеся испытывают трудности с созданием ситуаций столкновения, можно начать думать, посмотрев соответствующий видеоролик «Эпический провал». Обязательно предварительно просмотрите любое видео с эпическим провалом, которое вы хотите показать.

Учащиеся рассказывают несколько историй, а я рассказываю о том, как врезался в дерево, катаясь на санках. Вместе обсуждаем:

1. Почему столкновение с ______________ причиняет больше боли, чем с _______________?

2. Как скорость вашего движения влияет на силу, действующую на ваше тело?

3. Изменяет ли масса ударяемого предмета силу удара?

Эти подсказки обеспечивают переход между рассказами учащихся о столкновениях и началом изучения физики взаимодействующих объектов. Чтобы представить исследование, учащиеся просматривают это видео о лодках с бамперами. Некоторые учащиеся, возможно, не сталкивались с бамперными лодками, поэтому видео помогает подогреть интерес к расследованию.

Изучить

50 минут

Разработка возможностей фонового исследования в структурированном исследовании

Этап ИССЛЕДОВАНИЯ заключается в том, чтобы вовлечь учащихся в тему, чтобы они начали формировать собственное понимание. Чтобы помочь учащимся исследовать в группах, учащиеся планируют свое исследование, используя План экспериментального проектирования бамперных лодок, чтобы ответить на вопрос:

Как масса влияет на ускорение объекта?

Это структурированная исследовательская лаборатория, в которой учащиеся заполняют некоторые разделы плана, в то время как другие разделы предоставляются. План дизайна может быть изменен, чтобы включать больше или меньше структуры в зависимости от уровня ваших учеников. На данный момент в этом году мои студенты разработали несколько экспериментов, поэтому минимальные инструкции или рекомендации в процессе, кроме как научить их использовать точную научную лексику в таких разделах, как «Фоновые исследования», и завершать рассуждения в таких разделах, как «Гипотеза», как показано в студенческой работе по исследованию бамперных лодок. Дополнительную информацию о разработке вопросов «Исследование фона» в рамках структурированного запроса см. в размышлении этого раздела: «Разработка возможностей исследования фона в структурированном запросе».

Я просматриваю работы учащихся, прежде чем перейти к испытаниям бамперных лодок. После того, как учащиеся завершили план эксперимента, они готовы провести исследование и собрать данные, используя экспериментальную процедуру бамперных лодок.

Примечание учителя: Как всегда, во время этого расследования следует уделять особое внимание безопасности. Бамперные лодки могут легко превратиться в снаряды. Сдвигая лодки друг в друга, очень заманчиво ударить их с максимальной силой. По этой причине процедура определяет ограниченное расстояние, на которое студенты могут скользить в лодках. Это попытка удерживать силу постоянной в качестве контролируемой переменной, в то время как учащиеся изменяют массу (независимая переменная), чтобы увидеть, как реагирует ускорение (зависимая переменная). Чтобы свести к минимуму математическую трудность, мы обсудим, как измерение расстояния приближается к ускорению.

Объяснение

20 минут

На этапе ОБЪЯСНЕНИЕ учащиеся могут рассказать о том, что они уже узнали, и понять, что это значит. Этот этап урока представляет собой прекрасное место для быстрой формирующей оценки. Вот три возможности для объяснения:

1) Первая стратегия помощи учащимся в объяснении того, что они узнали, состоит в том, чтобы индивидуально заполнить Раздаточный материал для учащихся «Заметки о законах Ньютона» по 2-му и 3-му законам Ньютона. Заполняя эти заметки, учащиеся могут обобщить основные понятия, связанные с инерцией. По завершении учащиеся просматривают свои записи с копией заполненного раздаточного материала для учащихся «Заметки по законам Ньютона».

2) Вторая стратегия «объяснения» состоит в том, чтобы проводить короткие интервью с каждым учеником, когда он заканчивает свои записи. Несмотря на то, что эти обсуждения во время исследования важны для проверки понимания студентом, контрольные вопросы еще более важны во время этой части лабораторной работы, посвященной индивидуальной ответственности. До сих пор у учащихся были свои группы, на которые они могли положиться при объяснении своего понимания. При групповой работе важно сбалансировать «групповое мышление» с индивидуальной ответственностью. Вот некоторые подсказки, которые помогают учащимся объяснить свое понимание:

1. Как масса бамперной лодки повлияла на ее ускорение?

2. Когда сила, действующая на лодки, остается неизменной, что происходит при увеличении массы?

3. Что произойдет, если приложить большее усилие к бамперу лодки?

4. Какие силы действуют на лодки при столкновении лодок?

5. Является ли единственной силой в этой системе сила, действующая на шайбу-мишень?

6. Прилагает ли шайба силу?

7. Где вы видите уравновешенные или неуравновешенные силы в этой системе?

3) Третья стратегия «объяснения» состоит в том, чтобы учащиеся ответили на вопрос:

Совпали ли ваши результаты с вашей гипотезой? Почему или почему нет?

Студенты могут написать или ответить на вопрос устно. Этот вопрос является мощным, потому что он требует, чтобы студенты анализировали свои данные, делали утверждения и приводили доказательства в качестве аргументов.

Расширение

Этап РАСШИРЕНИЯ позволяет учащимся применить новые знания в новой ситуации. Новая ситуация в этом случае состоит в том, чтобы завершить:

Процедура, часть 2: Если у вас есть время, измените свое исследование, чтобы ответить на этот вопрос:

Как трение влияет на ускорение лодки с бампером?

Для этого расширения учащиеся пишут новую гипотезу, создают список материалов и разрабатывают процедуру, которая поможет им изучить новый вопрос. Учащиеся проводят свое расследование и заполняют Таблицу данных 2. Учащиеся представляют аргумент, отвечающий на вопрос о разногласиях, с доказательствами утверждений и рассуждениями в качестве конечного продукта. Чтобы узнать больше о написании аргументов, посетите: Написание аргументов на основе доказательств.

Примечание учителя: Первоначальная идея этого расширения заключалась в том, чтобы дать учащимся возможность намочить свои бамперные лодки. Я подумал, что некоторые студенты захотят попробовать воду, чтобы проверить трение. Предоставление учащимся краткого обзора различных материалов, которые они могут использовать (пластиковая пленка, вощеная бумага, ковер, войлок, оргстекло или искусственный газон), помогает им овладеть некоторыми идеями, которые может быть трудно реализовать в классе (лед — распространенное идея).

Оценка

10 минут

Этап ОЦЕНКИ предназначен как для учащихся, так и для учителей, чтобы определить степень усвоения и понимания материала. Существует множество способов оценки обучения в зависимости от ваших целей обучения. Традиционные методы оценки включают в себя написание учащимися лабораторного заключения RECALL (часть 1 и часть 2) или прохождение онлайн-викторины, подобной этой: викторина Ньютона по 2-му и 3-му законам движения.

Предоставляя учащимся возможность выбора окончательного проекта, учащиеся могли выбирать из областей «Оценить», «Анализировать» или «Применить» пересмотренной таксономии Блума.

Если необходимо расширение или исправление обучения, мы также можем использовать интерактивную презентацию Newton’s Laws of Motion Interactive Presentation в качестве дополнительного инструмента для изучения законов. Эта презентация включает ссылки на модели, примеры и вопросы, которые можно использовать для оценки.

Похожие уроки

Что такое первый закон Ньютона? — Урок

(2 оценки)

Нажмите здесь, чтобы оценить

Quick Look

Уровень: 6 (5-7)

Необходимое время: 1 час

Зависимость урока: Нет

Тематические области: Физические науки, физика

Ожидаемые характеристики NGSS:

МС-ПС2-2

Доля:

TE Информационный бюллетень

Резюме

Студенты знакомятся с понятиями силы, инерции и первого закона движения Ньютона: объекты в состоянии покоя остаются в состоянии покоя, а объекты в движении остаются в движении, если на них не действует неуравновешенная сила. Приведены примеры контактных и бесконтактных видов сил, специально приложенных, пружинных, сил сопротивления, сил трения, а также магнитных, электрических, гравитационных сил. Студенты изучают разницу между скоростью, скоростью и ускорением и приходят к выводу, что изменение движения (или ускорения) объекта вызвано неуравновешенными силами. Они также узнают, что инженеры учитывают и используют эти силы и законы движения в своих проектах. С помощью презентации PowerPoint® и нескольких простых демонстраций для учителей эти фундаментальные научные концепции объясняются и иллюстрируются. Этот урок является первым в серии из трех уроков, которые должны преподаваться как единое целое.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Инженеры применяют основные физические концепции, такие как законы движения Ньютона, к широкому кругу задач, включая проектирование конструкций и транспортных средств. Например, инженеры разрабатывают ремни безопасности в автомобилях, чтобы пассажиры не выбрасывались из машины в случае аварии, что происходит в результате действия первого закона Ньютона. Изучение того, как законы Ньютона применяются в повседневных ситуациях, позволяет учащимся описывать движение объектов и помогает подготовить их к изучению более сложных концепций физики.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Сформулируйте и объясните первый закон движения Ньютона.
  • Определите и приведите примеры (типов) сил.
  • Сравните и сопоставьте скорость, скорость и ускорение.
  • Примените первый закон Ньютона, чтобы объяснить эффект приложения силы к объекту.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука
Ожидаемая производительность NGSS

МС-ПС2-2. Спланируйте исследование, чтобы предоставить доказательства того, что изменение движения объекта зависит от суммы сил, действующих на объект, и массы объекта. (6-8 классы)

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика Ключевые дисциплинарные идеи Концепции поперечного сечения
Планируйте расследование индивидуально и совместно, а также в ходе разработки: определяйте независимые и зависимые переменные и элементы управления, какие инструменты необходимы для сбора данных, как будут записываться измерения и сколько данных необходимо для обоснования заявления.

Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!

Научные знания основаны на логических и концептуальных связях между фактами и объяснениями.

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Движение объекта определяется суммой действующих на него сил; если общая сила, действующая на объект, не равна нулю, его движение изменится. Чем больше масса объекта, тем большая сила необходима для достижения такого же изменения движения. Для любого данного объекта большая сила вызывает большее изменение движения.

Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!

Все положения объектов и направления сил и движений должны быть описаны в произвольно выбранной системе отсчета и произвольно выбранных единицах размера. Для того, чтобы поделиться информацией с другими людьми, эти выборы также должны быть разделены.

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Объяснение стабильности и изменений в естественных или искусственных системах может быть построено путем изучения изменений во времени и сил в различных масштабах.

Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология
ГОСТ
Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписывайся

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Рабочие листы и вложения

Презентация сил и первого закона Ньютона (pptx)

Презентация сил и первого закона Ньютона (pdf)

Билет на выход из первого закона Ньютона (docx)

Билет на выход из первого закона Ньютона (pdf)

Ключ ответа на выходной билет по первому закону Ньютона (docx)

Ответ на выходной билет по первому закону Ньютона (pdf)

Посетите [www. teachengineering.org/lessons/view/ucd_newton_lesson01], чтобы распечатать или загрузить.

Больше учебных программ, подобных этому

Высший элементарный урок

Что такое второй закон Ньютона?

Студенты знакомятся со вторым законом движения Ньютона: сила = масса x ускорение. Обсуждаются как математическое уравнение, так и физические примеры, в том числе машина Этвуда для иллюстрации принципа. Учащиеся приходят к пониманию того, что ускорение объекта зависит от его массы и силы…

Что такое второй закон Ньютона?

Урок средней школы

Убери меня с этой планеты

Цель этого урока — научить учащихся тому, как космический корабль попадает с поверхности Земли на Марс. Студенты сначала исследуют ракеты и то, как они могут доставить нас в космос. Наконец, обсуждается природа орбиты, а также то, как орбиты позволяют нам перемещаться с планеты на планету — спец…

Убери меня с этой планеты

Урок средней школы

Повесть о трениях

Учащиеся старших классов узнают, как инженеры математически проектируют дорожки для американских горок, используя подход, согласно которому криволинейная дорожка может быть аппроксимирована последовательностью множества коротких уклонов. Они применяют основное исчисление и теорему о работе-энергии для неконсервативных сил для количественной оценки трения вдоль кривой…

Сказка о трениях

Высший элементарный урок

Ньютон заставляет меня двигаться

Студенты изучают движение, ракеты и движение ракет, помогая космонавту Тесс, космонавту Рохану и Майе в их исследованиях. Сначала они узнают некоторые основные факты о транспортных средствах, ракетах и ​​о том, почему мы их используем. Затем они обнаруживают, что движение всех объектов, включая полет ракеты и движение…

Ньютон заставляет меня двигаться

Предварительные знания

Учащиеся должны быть знакомы с понятиями массы, свойств материи (восемь, плотность, объем) и основными алгебраическими уравнениями.

Введение/Мотивация

авторское право

Copyright © Корпорация Microsoft, 2004 г., One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены. http://office.microsoft.com/en-us/images/results.aspx?qu=boxes&ex=1#ai:MP

6477|

Инженеры применяют основные физические концепции инерции и силы в различных ситуациях, например, при проектировании конструкций и транспортных средств всех форм и размеров. Понимание этих концепций необходимо для точного объяснения движения или отсутствия движения объектов.

Сила — это толчок, натяжение или скручивание объекта. Все силы могут быть идентифицированы как контактные или бесконтактные. Контактные силы возникают в результате взаимодействия между соприкасающимися объектами. Примеры контактных сил включают приложенные силы, пружинные силы, силы сопротивления, силы трения и нормальные силы. Бесконтактные силы притягивают или отталкивают объекты на расстоянии, включая магнитные, электрические и гравитационные силы. Приложенная сила может заставить объект ускоряться, что означает изменение скорости объекта. Ускорение объекта зависит от силы, действующей на объект, а также от массы объекта.

Сэр Исаак Ньютон заявил в Principia Mathematica , книге, которую он написал в 1687 году, что «Каждое тело сохраняется в своем состоянии покоя, двигаясь равномерно прямо вперед, за исключением случаев, когда оно вынуждено изменить свое состояние под действием приложенной силы. » (Он написал «каждое тело», имея в виду «каждый объект», а не «всех».) Сегодня мы знаем это как первый закон движения Ньютона и просто формулируем этот естественный физический закон как «объекты в состоянии покоя остаются в покое, а объекты в движении остаются в покое». в движении, если на него не действует неуравновешенная сила». Давайте подумаем над примером. Представьте себе студента на скейтборде. Если на ученика на скейтборде не действует никакая сила, например, другой ученик толкает его вперед, ученик остается неподвижным. Однако, если продвигаться вперед, ученик ускоряется. После движения сила трения действует на скейтборд, замедляя скейтборд и ученика, пока он снова не остановится.

Copyright

Copyright © 1971 NASA, Wikimedia Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Apollo_15_descends_to_splashdown.jpg

Первый закон Ньютона также часто называют законом инерции. Галилео Галилей впервые написал об этой концепции, заявив: «Тело, движущееся по ровной поверхности, будет продолжать двигаться в том же направлении с постоянной скоростью, если его не потревожить». Проще говоря, инерция — это сопротивление объекта изменению его движения.

Ключом к ускорению объекта является то, что на него действует неуравновешенная сила. Как правило, на объекты действует несколько сил одновременно. Например, на коробку, стоящую на земле, действует гравитационная сила, тянущая ее вниз, и нормальная сила, толкающая ее вверх. Эти силы уравновешиваются, поэтому ускорение не происходит. С другой стороны, на объект, падающий по воздуху, например на парашют, действуют две силы, но они неуравновешенные. Сила гравитации тянет парашют вниз, а сила сопротивления толкает его вверх. Однако сила гравитации больше силы сопротивления, поэтому парашют движется вниз, хотя и медленнее, чем если бы на него не действовала сила сопротивления.

(Продолжите, показав презентацию и предоставив содержание в разделе «Предыстория урока».)

Предыстория урока и концепции для учителей

Подготовка учителя

  • Будьте готовы показать учащимся презентацию о силах и Первом законе Ньютона (презентация PowerPoint® из 11 слайдов) для проведения урока.
  • (необязательно) Подготовьте компьютер/проектор с доступом в Интернет, чтобы показать учащимся два онлайн-видео в рамках презентации.
  • Для двухклассной демонстрации подготовьте следующие материалы: маркер для белой доски, деревянные пяльцы для вышивания, 2-литровую бутылку из-под газировки (или бутылку Nalgene), наполненную песком, гравием или водой (для стабильности), и 2 яйца, 1 сырое, 1 сваренное вкрутую. . Потренируйтесь на демонстрациях (слайды 2 и 10) заранее. Примечание. Используйте легкие деревянные пяльцы, которые иногда называют пяльцами для вышивания или вязания крючком. В качестве альтернативы можно использовать металлический хомут для шланга со снятым зажимным механизмом. Больше всего впечатляет, когда диаметр маркера всего на несколько миллиметров меньше отверстия бутылки. Любое количество настроек работает хорошо; просто возьмите тот, который работает, и потренируйтесь несколько раз заранее. В качестве альтернативы покажите учащимся онлайн-видео с демонстрацией обруча; адреса двух веб-сайтов указаны в разделе «Дополнительная мультимедийная поддержка».
  • Заранее сделайте копии билета на выход из первого закона Ньютона (по одной на ученика).

Общие понятия

Авторские права

Авторские права © Корпорация Microsoft, 2004 г., One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены. http://office.microsoft.com/en-us/images/results.aspx?qu=ball&ex=1#ai:MP

0588|mt:2|

Законы движения Ньютона являются фундаментальными понятиями макрофизики. Силы объясняют движение тел. Сила — это толчок или притяжение объекта в результате взаимодействия с другим объектом. Если два тела взаимодействуют, то на каждый объект всегда действует сила. Как только взаимодействие заканчивается, прекращается и сила, действующая на объекты. Это можно продемонстрировать на многих примерах, даже таких простых, как камень, лежащий на земле, пока его что-то не толкнет. Силы гравитации можно продемонстрировать, бросая предметы. Магнитные силы можно продемонстрировать с помощью двух магнитов.

Первый закон Ньютона гласит, что «объект, находящийся в состоянии покоя, останется в покое, если на него не действует неуравновешенная внешняя сила». Эту концепцию обычно называют инерцией, и впервые ее выдвинул Галилео Галилей в конце 1500-х годов. Ньютон впервые сформулировал это так: «Каждое тело сохраняется в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, за исключением случаев, когда оно вынуждено изменить свое состояние под действием приложенной силы». Этот физический закон объясняет множество повседневных явлений, например, почему мы пристегиваем ремни безопасности. Это также может быть продемонстрировано движением объектов в спорте, например, ударом ногой или мячом или захватом других игроков.

Силы и первый закон движения Ньютона План презентации (слайды 1-11)

Откройте презентацию о силах и Первом законе Ньютона для всех учащихся, чтобы просмотреть и представить содержание урока, руководствуясь приведенным ниже сценарием и текстом в примечаниях к слайду. Слайды анимированы, поэтому при нажатии открывается следующий текст/изображение/ответ.

Цель: Понять, что изменение движения (или ускорения) объекта вызвано неуравновешенными силами.

( слайд 2 ) Познакомить с концепцией инерции посредством короткой демонстрации в классе. Сбалансируйте обруч на верхней части утяжеленной бутылки и маркер на обруче, как показано на рисунке на слайде. Спросите учащихся: Как вы думаете, что произойдет, если я сброшу обруч с бутылки? После обсуждения и предсказаний учеников быстро сбейте обруч с места между бутылкой и маркером. Если все сделано правильно, маркер падает прямо в бутылку (как показано на слайд-анимации). Объясните, что это демонстрирует инерцию; маркер сопротивляется изменению направления, когда обруч сбивается.

( слайд 3 ) Этот слайд является учебником по скорости, скорости и ускорению. Несмотря на то, что весь урок можно было бы посвятить этой теме, целью здесь является быстрое введение (или повторение) понятий.

Кратко повторим понятие скорости: скорость – это пройденное расстояние, деленное на время. Подкрепите это примером задачи: если гоночный автомобиль едет со скоростью 120 миль в час, сколько времени потребуется, чтобы проехать одну милю? (Ответ: 30 секунд.)

Чтобы узнать скорость гоночного автомобиля, нужно знать не только его скорость, но и направление, в котором он движется. Мы знаем скорость автомобиля (120 миль в час) по спидометру, но нам нужно определить направление движения автомобиля. Направление может быть направлением по компасу (север, юг, северо-восток и т. д.), вверх и вниз или положительным и отрицательным (как в строке целых чисел). Давайте начнем с назначения гоночному автомобилю направления по компасу. Учитывая ориентацию компаса, гоночная машина движется на восток. Итак, скорость гоночного автомобиля в этом случае составляет 120 миль в час на восток.

Затем укажите положительное и отрицательное направления. Они также будут использоваться позже на уроке. В этом случае скорость гоночного автомобиля теперь составляет 120 миль в час в положительном направлении. Если бы водитель вел машину задним ходом, скорость автомобиля была бы 120 миль в час в отрицательном направлении, или -120 миль в час.

Используйте спидометр, чтобы представить ускорение как изменение скорости. Представьте себе, что гоночный автомобиль изначально находится в состоянии покоя (0 миль в час), затем водитель нажимает на педаль газа, и автомобиль начинает двигаться в положительном направлении. Изменение скорости есть ускорение. Вы когда-нибудь слышали, как кто-то заявляет, что действительно мощный автомобиль может «разогнаться до 60 миль в час (например) за 4 секунды»? Это описание является мерой ускорения. Кроме того, помните, что, поскольку скорость состоит из скорости И направления, ускорение может повлечь за собой изменение скорости ИЛИ направления ИЛИ того и другого.

Прочитайте несколько практических примеров. Например: «Если вы идете на север со скоростью 3 мили в час, это ваша скорость или скорость? Откуда вы знаете?» (Ответ: скорость, потому что указано направление [на север] и скорость [3 мили в час]. )

Чтобы сделать концепцию более осязаемой, попросите нескольких студентов-добровольцев пройтись — с увеличением или уменьшением скорости — чтобы проиллюстрировать понятия скорости и ускорения, включая величину + направление/вектор против скалярных величин.

( слайд 4 ) Сила – это толчок или притяжение объекта в результате взаимодействия объекта с другим объектом. Это взаимодействие может быть связано с контактом или нахождением рядом — различие, о котором мы поговорим позже. Всякий раз, когда два объекта взаимодействуют, на каждый из них действует некоторая сила. Когда взаимодействие прекращается, два объекта больше не испытывают никакой силы между собой. Если объект не взаимодействует ни с какими другими объектами, то на него не действуют никакие силы. Силы существуют только в результате взаимодействий.

Сила, действующая на объект, может вызвать изменение скорости этого объекта. Это то же самое, что сказать, что силы могут заставить объект ускоряться. (Условие здесь состоит в том, что объект должен испытывать неуравновешенную силу, чтобы ускориться, но об этом позже.) Ускорение объекта основано не только на действующей на него силе, но и на его массе.

На левой фотографии хоккеист прикладывает силу, чтобы заставить мяч двигаться вперед. На средней фотографии ступня футболиста прикладывает силу к мячу, в результате чего мяч ускоряется. Потянув за веревку в игре «перетягивание каната» (как показано на правом изображении), можно ускорить всю систему. (Примечание: это может быть подходящим моментом для демонстрации перетягивания каната, чтобы проиллюстрировать системы, испытывающие уравновешенные и неуравновешенные силы, для дальнейшего объяснения первого закона Ньютона.) В качестве перехода к следующему слайду упомяните, что все три изображения изображают контактные силы.

( слайд 5 ) Познакомьте учащихся с различными типами сил с помощью простых демонстраций. Дайте краткое описание каждого типа силы (предложите учащимся записать эти определения в свои тетради) и продемонстрируйте простую демонстрацию каждого из них. Цель состоит в том, чтобы студенты могли различать контактные и бесконтактные силы и получать представление о различных силах, а не осваивать тонкости трения или магнетизма.

Copyright

Copyright © Корпорация Microsoft, 2004 г., One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 США. Все права защищены. http://office.microsoft.com/en-us/images/results.aspx?qu=hit&ex=1#ai:MP

0614|mt:2|

Контактные силы — это взаимодействия, возникающие между объектами, когда они соприкасаются. Приложенная сила, сила пружины, сила сопротивления и сила трения — все это различные типы контактных сил. Приложенная сила — это сила, которую человек или объект прикладывает к другому объекту или человеку. Например, раскачивающаяся бейсбольная бита воздействует на бейсбольный мяч. Сила пружины возникает, когда механическая пружина сжимается или растягивается. Когда объект движется через жидкость (например, воду или газ), контакт между объектом и молекулами жидкости создает силу сопротивления, противодействующую движению объекта. Парашют использует силу сопротивления, чтобы замедлить спуск объекта. Когда два твердых тела соприкасаются, сила трения противодействует движению одного тела относительно другого. Когда учебник скользят по столу, именно сила трения замедляет его движение.

Бесконтактные силы — это взаимодействия, происходящие даже при наличии расстояния между объектами. Примеры бесконтактных сил включают магнитные, электрические и гравитационные силы. В каждом из них объекты не должны соприкасаться, чтобы между ними возникала бесконтактная сила. Например, магнит может притягивать или отталкивать другой магнит, вызывая изменение движения без соприкосновения магнитов. Точно так же электрически заряженный воздушный шар может заставить волосы человека встать дыбом, не касаясь волос. И, как классно предположил Исаак Ньютон, яблоко падает на землю, а Луна вращается вокруг Земли из-за действия гравитационной силы. Во всех этих случаях сила силы зависит от расстояния между объектами.

Глядя на все примеры сил, показанные на слайде, спросите учащихся: Какие силы могут использовать инженеры в своих интересах? Как они могут это сделать? Например, инженеры используют силы сопротивления при проектировании парашютов.

( слайд 6 ) Расскажите о первом законе движения Ньютона, помогая учащимся перевести исходный язык Ньютона на «язык шестого класса». Убедитесь, что учащиеся не путают «каждое тело», то есть «каждый объект», со «всем». Предложите учащимся перевести формулировку Ньютона в более распространенное определение: «Если на объект не действует неуравновешенная сила, объект в состоянии покоя остается в покое, а объект в движении остается в движении».

Copyright

Copyright © Корпорация Microsoft, 2004, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены. http://office.microsoft.com/en-us/images/results.aspx?qu=astronaut&ex=1#ai:MP

8714|mt:2|

( слайд 7 ) Объект ускоряется только в том случае, если на него действует неуравновешенная сила (чистая сила ≠ 0). Если силы, действующие на объект, уравновешены (или на объект не действуют никакие силы), то объект сохраняет свою скорость (если она не равна нулю). Подкрепите концепцию примерами; попросите учащихся объяснить, как каждая картинка на слайде иллюстрирует первый закон движения Ньютона.

  • Пирамида — массивный неподвижный объект; отсутствие неуравновешенных сил.
  • В космосе, когда астронавты движутся, они продолжают двигаться (вспомните кадры с Международной космической станции).
  • Если переднее колесо байкера ударится о препятствие (например, бревно или бордюр), оно перелетит через руль.

(необязательно) Обсудите велосипедный шлем-невидимку, классное инженерное изобретение, и покажите о нем видео продолжительностью 3:36 минуты. Видео можно интерпретировать как демонстрацию первого закона Ньютона в случае аварии на велосипеде; видео на https://www.youtube.com/watch?v=A9wGA9Bno68.

( слайд 8 ) Дайте элементарное объяснение векторов, подчеркнув, что силы складываются. Используйте анимированную диаграмму на этом слайде в качестве примера неуравновешенных сил. Начните с обсуждения строки с целыми числами, которую учащиеся видели на уроке математики. Затем сориентируйте эту линию вертикально положительной стороной вниз. Рассмотрите зонт, показанный на слайде; сила 3 ​​Н действует в отрицательном направлении, а сила 7 Н действует в положительном направлении. Две силы, действующие на зонт, неуравновешены, потому что их сумма не равна нулю. Поскольку сила сопротивления воздуха меньше силы тяжести, возникает результирующая сила в положительном направлении, и зонт ускоряется в этом направлении.

Перейдем к обсуждению сопротивления воздуха и того, что произойдет в его отсутствие. В ситуации отсутствия сопротивления воздуха, если два предмета падают с одной и той же высоты в одно и то же время, они одновременно ударяются о землю. (необязательно) Покажите учащимся 47-секундное видео Feather & Hammer Drop on Moon , в котором астронавт программы «Аполлон» выполняет демонстрацию выхода в открытый космос в 1971 году по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk. Это пример того, что происходит, когда сила сопротивления отсутствует; молоток и перо ударились о землю одновременно, как и предсказывала теория Галилея, согласно которой все объекты в данном гравитационном поле падают с одинаковой скоростью, независимо от массы — при отсутствии сопротивления среды, через которую они падают.

( слайд 9 ) Вернуться к понятию инерции. Инерция была впервые описана Галилео Галилеем, «отцом современной физики». Инерция описывает тот же принцип, что и первый закон движения Ньютона, но был сформулирован так: «Тело, движущееся по ровной поверхности, будет продолжать двигаться в том же направлении с постоянной скоростью, если его не потревожить».

( слайд 10 ) Проведите еще одну простую демонстрацию класса; используйте два яйца, чтобы продемонстрировать инерцию. Раскрутите как сваренное вкрутую, так и сырое яйцо. Остановите каждый пальцем, затем быстро отпустите. Сваренное вкрутую яйцо остается неподвижным, а сырое яйцо снова вращается (желток продолжает вращаться внутри скорлупы). Объясните учащимся, что (невидимый, мягкий) желток продолжал вращаться.

( слайд 11 ) Повторите основные положения сегодняшнего урока . Завершите презентацию кратким обзором ключевых понятий, перечисленных на слайде, с пропусками для ответов учащихся. Основная идея для студентов заключается в том, что неуравновешенные силы вызывают изменение движения объекта. Напомним, что существует множество различных сил, и что инженеры учитывают и используют эти силы в своих проектах.

Завершите урок, раздав выходной билет и домашнее задание, как описано в разделе «Оценка».

Словарь/Определения

ускорение: величина изменения скорости объекта.

сила: Толчок, тяга или скручивание объекта.

инерция: сопротивление объекта изменению его движения.

Первый закон Ньютона: если на объект не действует неуравновешенная сила, объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а объект в движении остается в движении.

скорость: пройденное расстояние, деленное на время.

скорость: скорость и направление объекта.

Оценка

Оценка перед уроком

Прогнозы: В сочетании с демонстрацией инерционного обруча (слайд 2) спросите учащихся, что, по их мнению, произойдет с маркером, когда обруч будет вырван. Ожидайте, что учащиеся, разбирающиеся в инерции, предсказывают, что маркер упадет прямо вниз, а те, кто не знаком с инерцией, предсказывают, что маркер будет тянуться в том направлении, в котором был удален обруч. Ответы учащихся раскрывают их базовые знания о концепции.

Оценка после внедрения

Встроенные вопросы: Неформально оцените глубину понимания учащихся по их ответам на вопросы на слайдах презентации Силы и Первый закон Ньютона и сценарии. Например, на слайде 8 ожидайте, что учащиеся смогут определить силы, действующие на зонт.

Оценка итогов урока

Проверка концепции: В конце урока задайте учащимся шесть контрольных вопросов на слайде 11. Попросите их ответить на пропуски в предложениях. Ответы учащихся показывают их понимание представленных понятий.

Выходной билет: В качестве заключительного упражнения дня попросите учащихся заполнить пропуски в выходном билете по Первому закону Ньютона. Используйте этот выходной билет после полного обзора соответствующих свойств материи — массы, веса, плотности, объема — и после изучения темы сил и первого закона Ньютона. Вопросы требуют от учащихся различать скорость, скорость и ускорение. Просмотрите ответы учащихся, чтобы оценить их индивидуальную глубину понимания.

Домашнее задание

Планирование эксперимента: Поручите учащимся разработать эксперимент, который проверит, зависит ли движение объекта от действующих на него сил и его массы. При этом предложите им подумать о том, что они узнали на этом уроке, включая различные типы сил, которые могут действовать на объект, и демонстрации, которые они наблюдали. Напомните учащимся продумать все силы, которые будут присутствовать в их экспериментах, и то, как они могут проверить влияние массы объекта. Поскольку на самом деле эксперимент проводиться не будет, предложите учащимся проявить творческий подход к его планированию. Это домашнее задание помогает подготовить учащихся к следующему уроку по второму закону Ньютона.

Приближается: После презентации очередного урока по второму закону Ньютона в качестве приложения к этому уроку дается домашнее задание Первый и второй законы Ньютона Домашнее задание , в котором учащиеся демонстрируют то, что они узнали из обоих уроков.

Дополнительная мультимедийная поддержка

Демонстрация обруча также доступна в Интернете, чтобы помочь попрактиковаться перед уроком или показать ученикам.

  • Домашний эксперимент: Первый закон Ньютона/Закон инерции (55-секундное видео; полезно для практики) на https://www.youtube.com/watch?v=uOSBC0SXVR4
  • Демонстрация инерционного обруча (видео продолжительностью 1:06 минуты; подходит для учащихся) на странице https://www.youtube.com/watch?v=—MDILG7Znk
  • .

использованная литература

Лувьер, Джорджия. «Законы движения Ньютона». 2006. Университет Райса. По состоянию на 1 апреля 2014 г. http://teachertech.rice.edu/Participants/louviere/Newton/index.html

«Законы Ньютона». 2014. Учебник по физике, Класс физики. По состоянию на 1 апреля 2014 г. http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws

Другая связанная информация

Просмотрите центр учебных программ по физике, ориентированных на инженеры NGSS, чтобы найти дополнительную учебную программу по физике и физическим наукам, посвященную инженерии.

Авторские права

© 2014 Регенты Университета Колорадо; оригинал © Калифорнийский университет в Дэвисе, 2013 г.

Авторы

Элизабет Энтони, Скотт Стробел, Джейкоб Тетер

Программа поддержки

Программа RESOURCE GK-12, Инженерный колледж Калифорнийского университета в Дэвисе

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках проекта «Возможности систем возобновляемой энергии для объединенного исследовательского сотрудничества и образования» (RESOURCE) в Инженерном колледже при Национальном научном фонде, грант GK-12 №. ДГЭ 0948021. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 14 января 2021 г.

рабочих листов и онлайн-упражнений по законам движения Ньютона

рабочих листов по законам движения Ньютона и онлайн-упражнений

Логин:

Результаты заказа: Самые популярные сначалаСначала новые


Гравитация, силы и вес
Класс/уровень: 8
Палмергм
Первый закон Ньютона: инерция
Класс/уровень: 6, 7, 8 класс
по Профессор Корралес
PS-10-Третий закон Ньютона
Класс/уровень: 8
Палмергм
Законы движения Ньютона
Класс/уровень: 5
по Mizpah247
PS-10-Force Проблемы
Класс/уровень: 8
по палмергм
Третий закон Ньютона: действие — реакция
Класс/уровень: 6, 7, 8 классы
по Профессор Корралес
PS-10-Оценка стр. 2
Класс/уровень: 8
Палмергм
PS-10-Оценка, стр. 3
Класс/уровень: 8
Палмергм
Блок 9Учебное пособие стр. 3
Класс/уровень: 8
Палмергм
PS-10-Обзор законов Ньютона стр. 2
Класс/уровень: 8
Палмергм
PS-10-Оценка стр. 4
Класс/уровень: 8
Палмергм
Силы и движения
Класс/уровень: 8
от Teacher_EEC_01
Блок 1 законы движения
Класс/уровень: 10 КЛАСС
по великийвелейнштайн
Расстояние время График
Класс/уровень: 8
Палмергм
PS-10-Обзор законов Ньютона стр. 3
Класс/уровень: 8
Палмергм
Законы движения
Класс/уровень: 10 КЛАСС
по варункумар
Колыбель Ньютона, параграф
Класс/уровень: 9
от rebeccahill8284
Законы Мотона
Класс/уровень: 10 КЛАСС
по варункумар
Рабочий лист Ньютона
Класс/уровень: 12
Тассибаденхорст
Блок 1 законы движения
Класс/уровень: 10 КЛАСС
по великийвелейнштайн
Деятельность Ньютона
Класс/уровень: 5
Мэримонро
Движение
Класс/уровень: 8 КЛАСС
от Лагрио
PS-10-Силы Ключевые термины
Класс/уровень: 8
Палмергм
Glencoe — Виртуальная лаборатория законов Ньютона
Класс/уровень: 8
Сархьюз
Второй закон Ньютона: ускорение
Класс/уровень: 6, 7, 8 классы
по Профессор Корралес
Законы движения
Класс/уровень: 10 класс
Касадаравагуппараи
Законы движения Ньютона
Класс/уровень: 5 КЛАСС
КГЕРРЕРОБ
PS-10-Обзор законов Ньютона стр. 1
Класс/уровень: 8
Палмергм
Учебное пособие по Девятому блоку стр. 2
Класс/уровень: 8
Палмергм
PS-10-Оценка, стр. 1
Класс/уровень: 8
Палмергм

Поделиться на Facebook

Поделиться в Твиттере

Поделиться на Pinterest

Этот веб-сайт использует файлы cookie

Мы и наши партнеры по рекламе используем файлы cookie и другие технологии отслеживания, чтобы улучшить ваш просмотр на нашем веб-сайте, показать вам персонализированный контент и целевую рекламу, проанализировать трафик нашего веб-сайта и понять, где наши посетители исходят из.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.