Конспект урока «Первый закон Ньютона»

Конспект урока по теме «Причины движения тел. Инерция. Масса тел. Первый закон Ньютона», 9 Б класс, Хамалян Ваган Мкртычович, учитель физики МОБУ лицея № 23 г. Сочи

Цели и задачи:

• Повторение ранее изученного материала, необходимого для контроля знаний учащихся и лучшего усвоения новой темы «Законы Ньютона».

• Познакомить учащихся с первым законом Ньютона. Научить использовать его для объяснения физических процессов.

• Учить школьников пользоваться физическими приборами, выполнять физический эксперимент, делать выводы о наблюдениях.

• Вызвать интерес к изучению физики и биографиям великих людей науки.

Оборудование: Мультимедийная установка, опорные конспекты, бруски, грузы, клубок ниток, динамометры, карточки с описанием эксперимента.

Учитель: Мы сейчас с вами на уроках физике изучаем раздел « Механика». Механика

объясняет закономерности механического движения и причины, вызывающие это движение. Классическую механику называют «Механикой Ньютона». Она включает в себя кинематику, динамику и статику. Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причин, вызывающих эти движения. Мы изучали законы кинематики, которые помогают нам рассчитать, где находиться изучаемое тело, с какой скоростью и по какой траектории оно движется.

А что является причиной движения тел? Приведите примеры движения тел и назовите причины, вызывающие это движение.

Ученики:

• Снег падает на Землю под действием силы тяжести.

• На машину при торможении действует сила трение.

• Мяч отскакивает от земли под действием силы упругости.

• Женщина везёт на санках ребёнка, преодолевая силу трения санок о снег и силу тяжести, действующие на ребёнка и санки.

• При полете самолета на самолёт действуют сила тяги двигателей, сила притяжения Земли, сила воздушных масс.

Учитель: Объясняя причины движения тел, учащиеся использовали слово «сила». Дайте определение этому физическому понятию.

Ученик: Сила является мерой взаимодействия тел. Это – векторная величина. Она имеет точку приложения, направление и величину (модуль). Обозначается буквой F, измеряется в ньютонах.

Учитель: Тело может придти в движение, если на него подействует другое тело или несколько тел. Как нам поступать в этом случае?

Ученик: Необходимо найти R-равнодействующую этих сил.

Учитель: Рассмотрим условия покоя и равномерного прямолинейного движения . Если тело находиться в покое, означает ли это, что на него не действуют другие тела? Приведите примеры.

Ученик: Книга лежит на парте, Она в покое относительно парты, потому что на неё действуют две силы: сила тяжести, и сила упругости стола. Равнодействующая этих сил равна нулю.

Учитель: Машина движется по дороге с постоянной скоростью 60 км/ч. Равнодействующая всех сил равна нулю?

Ученик: На машину действует сила тяги мотора и сила трения колёс о дорогу. Но так как машина не стоит на месте, а движется, то сила тяги – больше.

Учитель: Если машина движется равномерно, не меняя скорости и направления, этот ответ является ошибочным. Позже мы к этому вернёмся и всё разберём. Прошу прокатить металлический шарик по стеклу и ответить на мои вопросы. У него нет мотора, а почему он так долго движется?

Ученик: Шарик по гладкому стеклу движется по инерции.

Учитель: Дайте определение физическому понятию – инерция.

Ученик: Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.

Учитель: Мы будем изучать законы Ньютона. Они относятся к разделу механики – «Динамика»

Ньютон объяснял движение тел в зависимости от действия на тело различных сил. Его труд имел название «Математические начала натуральной философии». Ньютон один из первых использовал формулы для объяснения движения тел.

Первый закон Ньютона называют «Законом инерции».

(Запись на доске или использование мультипроектора – Рисунок 1)

I закон Ньютона.

F=0, R=0  —> V=0 или V=const, (a=0)

Существуют такие системы отсчета (инерциальные системы отсчёта), относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или равнодействующая всех сил равна нулю.

Инерциальная система отсчёта – система отсчёта, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная действию других тел, движется равномерно и прямолинейно (по инерции).

Предлагаю прочитать текст в начале §10 .В нём рассказывается о теории Галилео Галилея и Аристотеля на характер движения тела при отсутствии внешнего воздействия на него.

Учитель: Как называется физическая величина, которая характеризует изменение скорости?

Ученик: Ускорением тела при его равноускоренном движении называется величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло. Ускорение обозначается буквой a, единица измерения – м/с², является векторной величиной.

Учитель: Дайте определение физическому понятию – инертность тела. Сравните тела с разной инертностью.

Ученик: Инертность тел – свойство, присущее всем телам и заключающееся в том, что тела оказывают сопротивление изменению их скорости (как по модулю, так и по направлению).

Большой книжный шкаф обладает большей инертностью, чем детский стул. Этот шкаф сдвинуть с места и привести в движение труднее.

Учитель: Какая физическая величина является мерой инертности?

Ученик: Масса – мера инертности тела. Масса обозначается буквой – m, единица измерения – кг, является скалярной величиной.

Учитель: Приведите примеры, когда тела имеющие разную массу по-разному сохраняют свою скорость.

Ученик: Перед красным светом светофора тормозной путь грузовика больше, чем у легковой машины, если начальные скорости у них были одинаковые. Чем больше масса машины, тем медленнее она меняет свою скорость.

Учитель: Вспомним пример, когда машина двигалась с постоянной скоростью 60 км/ч по дороге. Этот случай объясняется первым законом Ньютона. При каком условии скорость тела бывает постоянной?

Ученик: Скорость тела постоянна, если сумма всех сил, действующих на тело равна нулю. Следовательно: сила тяги мотора машины равна силе трения колёс о дорогу.

Учитель: Назовите силы в природе, с которыми познакомились в 7 классе.

Ученик: Это – сила тяжести, сила упругости и сила трения.

Учитель: Дайте определение силы тяжести (Рисунок 2)

Ученик: Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести. Сила тяжести обозначается буквой F с индексом Fтяж. Это – векторная величина, вычисляется F_тяж= mg, измеряется в ньютонах.

Учитель: Приведите примеры её проявления

Ученик: Выпустим из рук камень, он упадет на землю. То же самое происходит с любым другим телом.

Учитель: Какие особенности действия силы тяжести вы знаете?

Ученик: Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз к поверхности Земли. Человечество не научилось преодолевать эту силу. Она действует на все тела на Земле.

Учитель: Дайте определение силы упругости (Рисунок 3)

Ученик: Сила, возникающая в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости. Сила упругости обозначается буквой F с индексом F_упр. Это векторная величина, вычисляется F_упр = kX, измеряется в ньютонах.

Учитель: Приведите примеры проявления силы упругости

Ученик:

• Когда мы стремимся порвать нить, мы ощущаем её сопротивление. Это проявление силы упругости нити.

• Когда спортсмены прыгают на батуте, они используют упругие свойства этого спортивного снаряда.

Учитель: Дайте определение силы трения. (Рисунок 4)

Ученик: Сила трения возникает на поверхности соприкосновения прижатых друг к другу тел при относительном перемещении их и препятствует их взаимному перемещению. Силу трения обозначают буквой F с индексом F

тр. Это векторная величина, вычисляется F_тр = μN, измеряется в ньютонах. μ -коэффициент трения скольжения, N-сила давления на поверхность.

Учитель: Приведите примеры проявления силы трения.

Ученик: Санки, скатившись с горы, постепенно останавливаются под действием силы трения санок о снег.

Учитель: Действие всех сил, которые мы с вами ранее изучали и сейчас повторили, мы должны будем учитывать при решении задач по динамике.

Учитель: Деревянный брусок лежит на горизонтальной поверхности стола. Назовите тела, с которыми он взаимодействует. Изобразите силы, действующие на брусок.

Ученик: На брусок действуют сила тяжести и сила упругости опоры (поверхности стола). Эти силы равны, но противоположно направлены.

Учитель: Маленький железный шарик подвешен на тонкой шелковой нити. С какими телами он взаимодействует? Изобразите силы, действующие на него.

Ученик:

На шарик действуют сила тяжести и сила упругости нити. Эти силы равны, но противоположно направлены, поэтому шарик в равновесии.

Учитель: Что произойдет, если сила тяжести, действующая на шарик ,будет больше силы упругости нити?

Ученик: Шарик будет падать вертикально вниз под действием его силы тяжести с ускорением =g

Учитель: Предлагаю сделать небольшой эксперимент с предложенными приборами и телами.

Изучение движения тела под действием силы.

Оборудование: Лист с описанием эксперимента, деревянный брусок, грузы, нить, измерительная линейка, секундомер, динамометр.

Указания к работе.

1. Укажите пределы измерения приборов, цену их деления и погрешность измерения.

2. Создайте соединение предметов, имеющих возможность двигаться горизонтально и самостоятельно.

3. Сравните скорость движения этой системы при различных вариантах соединения приборов.

4. Сделайте рисунки полученной установки. Запишите ваши выводы из наблюдений.

Таблица

Дайте ответы на вопросы.

1. Какая существует зависимость скорости движения тела от его массы, если сила тяги является величиной постоянной? (Это зависимость прямо пропорциональная или обратная?)

2. Какая существует зависимость скорости движения тела от силы тяги, если масса является величиной постоянной? (Это зависимость прямо пропорциональная или обратная?)

Выберите правильный вариант записи:

V_ср~1/m; V_ср~m ; V_ср~1/F; V_ср~F;

(Обычно всё заканчивается тем, что мальчики из двух брусков и двух круглых грузов делают машинку и продолжают с ней эксперимент.)

Ученик: Правильные выводы: скорость бруска — обратно пропорциональна его массе, скорость бруска — прямо пропорциональна силе действующей на него.

Учитель: Сегодня вы выполняли эксперимент, который поможет Вам лучше понять 2 закон Исаака Ньютона. Мы с этим законом познакомимся на следующем уроке более подробно.

Учитель: Предлагаю учащимся оценить свою работу и работу своих товарищей на этом уроке.

Домашнее задание: §10 (ответить на вопросы в конце §10), читать §11. Подготовить доклад об Исааке Ньютоне (по желанию).

Дополнительный материал для учащихся: Биография Ньютона

Литература:

1. А.В. Пёрышкин. «Физика 7 класс», Дрофа: – Москва, 2009.

2. А.В. Пёрышкин, Е.М. Гутник «Физика 9 класс», Дрофа: – Москва, 2009.

3. В.Ф. Шаталов, В.М. Шейман, А.А. Хайт «Опорные конспекты по кинематике и динамике», Просвещение: – Москва, 1989.

4. Шелгунова Л.Г. «Первый закон Ньютона».

5. Колбергенов Г. и др. «Физика в таблицах и схемах для школьников», «Лист Нью»: – Москва, 2004.

6. Ю.С. Куперштейн, А.Е. Марон «Физика 9 класс. Опорные конспекты и дифференцированные задачи», С.-Петербург, 1994.

infourok.ru

Конспект урока » Силы. Первый закон Ньютона»

Учитель физики МБОУ «Кустовская СОШ» Топоркова О.М.

Модуль: «Законы Ньютона».

Уважаемый ученик!

Предлагаю для ознакомления занятие №1

Урок№1 Тема: Силы. Первый закон Ньютона.

Цель. Изучение закона и закрепление знаний по теме урока.

Задачи урока :

Образовательные: отработать практические навыки применения первого закона Ньютона.

Развивающие: развивать умения учащихся работать с текстом.

Воспитательные: воспитать любознательность, внимательность, усидчивость.

Ход занятия.

План.

• Биография Ньютона.

• Физическая величина — сила.

• Первый закон Ньютона.

• Практика.

• Тесты.

1.Биография Ньютона. Смотри на сайте http://fizportal.ru/physics-book-18

2. Сила.

Силой в механике называют величину, являющуюся мерой взаимодействия тел. Мы постоянно встречаемся с различными случаями взаимодействия тел друг на друга.

Просто говорят, что на тело действует сила, или к нему приложена сила. Следовательно, силу можно рассматривать как причину изменения скорости движения.

Одно тело может действовать на другое как непосредственным контактом (давление, трение), так и посредством создаваемых телами полей (гравитационное поле, электромагнитное поле).

Сила является векторной величиной, и имеет не только численное значение, но и направление. Обозначается буквой , модуль силы – F. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.

Говоря о силе, действующей на тело, важно указать, к какой точке тела она приложена.

На чертеже силу изображают в виде отрезка прямой со стрелкой на конце. Точка приложения силы – начало отрезка (точка А). Длина отрезка в определенном масштабе обозначает модуль силы. Если речь об абсолютно твердом (недеформируемом) теле, то считается, что сила приложена к любой точке на линии ее действия.

Иное дело – деформируемые тела. Если пальцем надавить на кусок пластилина или ластик, он изменит свою форму (деформируется). Или другой пример –

доска, лежащая на опорах. Доска прогнется, если на нее положить груз, то есть середина доски переместится на большее расстояние, чем ее края.

Итак, результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления и точки приложения. Иными словами, сила – векторная величина, которая характеризуется численным значением, направлением в пространстве и точкой приложения.

3. Первый закон Ньютона.

Единицей силы в СИ принят ньютон (Н). Один ньютон (1 Н) – это сила, которая за 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с. Часто на практике применяются килоньютоны (1 кН = 1000 Н) и миллиньютоны (1 мН = 0,001 Н).

Ньютон сформулировал закон инерции, включив его в основу механики в качестве первого из трех законов. Поэтому этот закон называют первым законом Ньютона.

Первый закон механики, или закон инерции был сформулирован Ньютоном следующим образом:

Любое тело удерживается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока под действием приложенных сил не изменяет это состояние.

 

В окружении любого тела, покоится оно или движется, есть другие тела, некоторые из которых или все как-то действуют на тело, влияют на состояние его движения. Чтобы выяснить влияние окружающих тел, надо исследовать каждый отдельный случай.

ОПЫТ.

Рассмотрим какое-либо покоящееся тело, не обладающее ускорением, а скорость постоянна и равна нулю.

Допустим, это будет шарик, подвешенный на резиновом шнуре. Он находится в покое относительно Земли. Около шарика множество различных тел: шнур, на котором он висит, множество предметов в комнате и других помещениях и, конечно, Земля. Однако, действие всех этих тел на шарик не одинаково. Если, например, убрать мебель в комнате, это не окажет какого-либо влияния на шарик. Но если перерезать шнур, шарик под влиянием Земли начнет падать вниз с ускорением. Но пока шнур не был перерезан, шарик находился в покое.

Этот простой опыт показывает, что из всех тел, окружающих шарик, только два заметно влияют на него: резиновый шнур и Земля. Их совместное влияние и обеспечивает состояние покоя шарика. Стоило устранить одно из этих тел — шнур, и состояние покоя нарушилось. Если бы возможно было убрать Землю, это тоже нарушило бы покой шарика: он стал бы двигаться в противоположном направлении.

Отсюда приходим к выводу, что действия на шарик двух тел — шнура и Земли, компенсируют (уравновешивают) друг друга. Когда говорят, что

действия двух или нескольких тел компенсируют друг друга, то это значит, что результат их совместного действия такой же, как если бы этих тел вовсе не было.

Рассмотренный пример, как и другие подобные примеры, позволяют сделать следующий вывод: если действия тел компенсируют друг друга, то тело под влиянием этих тел находится в состоянии покоя.

Однако, как выяснилось со временем, первый закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчета. Поэтому с точки зрения современных представлений закон Ньютона формулируют следующим образом:

Системы отсчета, относительно которых свободное тело при компенсации внешних воздействий движется равномерно и прямолинейно, называют инерциальными системами отсчета.

Свободным телом в этом случае называют тело, на которое другие тела не оказывают воздействия.

Необходимо помнить, что в первом законе Ньютона рассматриваются тела, которые могут быть представлены в качестве материальных точек.

4.Практика. Рассмотрим задачи на первый закон Ньютона.

Задача №1.

Как объяснить, что бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения, а поскользнувшись, падает в направлении, противоположном направлению своего движения?

Решение: Это явление легко объясняется на основании первого закона Ньютона. Бегущий человек. Споткнувшись, падает в направлении своего движения. Потому что при этом ноги человека замедляют движение. А туловище сохраняет по инерции прежнее состояние движения. В то время как ноги начинают скользить вперед быстрее, потому человек падает назад.

Задача №2.

Парашютист падает с постоянной по модулю скоростью. Чему равен модуль силы сопротивления воздуха при этом движении?

Решение: Движение парашютиста равномерное и прямолинейное, поэтому, на основании 1 закона Ньютона, все силы, действующие на парашютиста, компенсируются. Так как парашютист движется под действием силы тяжести, то сила сопротивления воздуха по модулю равна силе тяжести парашютиста и противоположно направлена.

Задача №3.

Как направленно ускорение самолета, если на него действует 4 силы: по вертикали — сила тяжести = 200кН и подъемная сила 210кН. По горизонтали: сила тяжести мотора 20 кН и сила лобового сопротивления воздуха 10 кН. Чему равна равнодействующая всех сил?

Дано: F1 = 2*10 5 H F2 = 2, 1*10 5 H F3 = 2*10 4 H F4 =10 4 H R-?

Решение: R1 = F2 — F1, (по вертикали) R1 = 2, 1*105 — 2*105 = 104Н R1 = F3 — F4, (по горизонтали) R1 = 2*10 4 -10 4 =10 4 H Найдем равнодействующую всех сил, пользуясь правилом параллелограмма:  = +  Модуль силы R вычислим с помощью теоремы Пифагора: R= R = =1, 4*10 4 Н Ответ: Равнодействующая всех сил направлена под углом под углом 45°к горизонту и равна 1,4*104Н.

5.Тесты. ПРОВЕРЬ СЕБЯ!

1. Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется ли это тело или находится в состоянии покоя?

А. Тело движется равномерно и прямолинейно или находится в состоянии покоя.

Б. Тело движется равномерно или прямолинейно.

В. Тело находится в состоянии покоя.

2.Какая формулировка I закона Ньютона принята в настоящее время?

А. Тело движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действие их скомпенсировано.
Б. Сохранение скорости движения тела неизменной при отсутствии внешних воздействий называется инерцией.
В. Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной (или покоится), если на него не действуют другие тела (или действие других тел скомпенсировано).

3.  I закон Ньютона можно объяснить формулой:

А. F = mg

Б. F = m(v-v_o)/t

В. S = vt
Ответы: А, В, Б.
Литература.

1. http://www.afportal.ru/physics/test/easy/5

2. http://www.calc.ru/Sila-V-Dinamike.html

3. http://festival.1september.ru/articles/581944/

kopilkaurokov.ru

План-конспект урока на тему: «Первый закон Ньютона»

Тип урока: Урок объяснения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Цели:

Образовательная: сформулировать первый закон Ньютона, рассмотреть области применимости первого закона, повторить ИСО.

Воспитательная: стимулировать учащихся к работе на уроке, продолжить формирование познавательного интереса к предмету «Физика», продолжать развивать навыки грамотной, монологической и диалогической речи учащихся с использованием физических терминов. Содействовать развитию у детей умения общаться, приучать учащихся к доброжелательному общению, взаимопомощи, формировать навыки коллективной работы, продолжить работу по развитию внимания учащихся, самостоятельности и целеустремлённости в достижении поставленных целей.

Развивать физическое мировоззрение, воспитывать в учениках уважение к учёным в области физики.

Развивающая: Продолжать развивать умение учащихся проводить анализ и оценку работы одноклассников, способствовать развитию познавательной компетентности: обеспечить развитие у школьников умения объективировать деятельность; продолжать работу по развитию умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты.

Ход урока

1. Изучение нового материала.

Обсуждение вопросов:

— Что изучает динамика?

— Что называется инерцией?

— Возможно ли в земных условиях движение тела без внешних воздействий?

— Объясните опыты:

А) Почему падает брусок, установленный на движущейся тележке при её резком торможении или при резком движении из состояния покоя?

Б) Если поставить друг на друга игральные шашки и резким ударом ребра линейки выбить нижнюю шашку, остальные шашки останутся в покое? Почему?

В) Почему монета, лежащая на открытке, закрывающей горлышко бутылки, падает в бутылку при резком щелчке по открытке?

— Приведите примеры покоящихся тел, когда действие сил компенсируется.

— Действие каких сил компенсируется в следующих случаях?

А) Электромагнит при прохождении по нему электрического тока удерживает стальной шарик в состоянии покоя. Разомкните цепь тока. Что происходит с шариком?

Б) Книга лежит на столе. Действие каких сил компенсируется в этом случае?

— Может ли тело совершать прямолинейное равномерное движение при компенсации действия на него других тел?

— Объясните результаты следующего опыта. На плоское стекло кладут маленький стальной шарик. Почему он находится в покое? Слегка подтолкните шарик, приведя его в состояние прямолинейного равномерного движения. (Трением качения можно пренебречь, т.к. оно очень мало)

Формулировка первого закона Ньютона:

Если на тело не действуют другие тела или действие этих тел компенсируется, то это тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.

Этот закон установлен Г. Галилеем в 16 веке и сформулирован И. Ньютоном в 17 веке.

Проблемный эксперимент:

— В желоб, находящийся на столе, положите шарик и, поддерживая одной рукой, приведите его в равномерное движение. Затем отнимите руку от шарика: шарик будет двигаться вместе с желобом равномерно. Что произойдет, если желоб резко остановить?

(Шарик по инерции продолжит движение в системе, связанной с желобом)

— Выполняется ли закон Ньютона относительно системы отсчета, связанной с Землей? (да)

Относительно системы отсчета связанной с желобом? (Нет. В системе отсчета, связанной с желобом, шарик получает ускорение, не вызванное каким – либо воздействием со стороны Земли или желоба.)

Формирование понятия инерциальной системы отсчета как системы, в которой выполняется закон инерции.

— Таких систем бесчисленное множество, Всякая система отсчета, движущаяся относительно любой инерциальной системы отсчета поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Землю можно считать инерциальной системой отсчета лишь приближенно, так как Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца по криволинейной траектории, т. е. с ускорением; так как эти ускорения невелики по сравнению с теми, что рассматриваются придвижении тел по Земле (например, g=9,8м/с2), то Землю можно считать инерциальной системой отсчета.

Достаточно строгой системой отсчета является система звезды, т.е. система жестко связанная с удаленными неподвижными звездами, например с Солнцем.

Закрепление, с помощью решения качественных задач.

— Почему вымолачивается зерно барабаном комбайна? Какое физическое явление наблюдается при этом?

— Как ослабляют силу удара тяжелого мяча, ловя его руками?

— Почему при выключенном двигателе сверлильного станка патрон ещё некоторое время продолжает вращаться?

— Прыгать в рыхлую песчаную почву с обрыва безопаснее, чем на твердую почву. Почему? Подводим итоги урока.

Домашнее задание: § 22, 24 Подготовить сообщения о жизни и деятельности Г. Галилея и И. Ньютона

infourok.ru

Конспект урока:«Первый закон Ньютона»

14.10.09 10 «Б» класс

Тема урока: «Первый закон Ньютона».

Тип урока: урок изучения нового учебного материала.

Цели урока.

Стратегические:

— Формирование научной картины мира.

— Развитие критического мышления.

— Формирование научного миропонимания.

Тактические:

— Ликвидировать пробелы в знаниях.

— Сформировать умение пользоваться учебной литературой.

— Развить умение обобщать и систематизировать знания.

— Сформировать умение использовать теоретические знания на практике.

— Сформировать интерес к физике как науке.

— Сформировать умение раскрывать взаимосвязь между изученным теоретическим материалом и явлениями в жизни.

— Развить умение анализировать данные и делать вывод.

— Развить общие учебные (в т.ч. познавательные) умения.

Оперативные:

Когнитивная область.

Уровень знания: ученик должен знать определение динамики, инерциальной системы отсчета, материальной точки, свободного тела, формулировку основного утверждения механики, первого закона Ньютона, перечислить условия, при которых тело движется с постоянной скоростью.

Уровень понимания: ученик должен приводить примеры инерциальных систем отсчета, материальных точек, выполнения основного утверждения динамики, понимать отличие инерциальной системы отсчета от неинерциальной, формулировку основного утверждения динамики, материальной точки, первого закона Ньютона, условия движения свободного тела.

Уровень применения: ученик должен уметь применять основное утверждение динамики, первого закона Ньютона для объяснения движения различных тел, отличать инерциальную систему отсчета от неинерциальной, использовать понятие материальной точки при решении задач.

Аффективная область.

Уровень восприятия: ученик осознает важность учения, внимательно слушает высказывания учителя и учащихся, активно участвует в дискуссии.

Уровень реагирования: ученик выполняет домашнее задание, поручения учителя, проявляет интерес к физике, самостоятельность при обучении.

Уровень усвоения ценностной ориентации: ученик целенаправленно изучает различные точки зрения, выносит собственное суждение, проявляет убежденность в защите своего убеждения.

Этапы урока.

Этапы урока

Формы, методы обучения

Средства обучения

Время

Организационный момент.

Фронтальная, словесный (беседа).

Слово учителя и учащихся, журнал, ручка.

2 мин

Проверка ранее изученного учебного материала, домашнего задания.

Фронтальная, словесный, практический, репродуктивный.

Слово учителя и учащихся, мел, доска, текст контрольной работы.

7 мин

Формирование новых знаний умений, навыков.

Фронтальная, словесный (объяснение),

репродуктивный, объяснительно-иллюстративный, наглядный.

Слово учителя и учащихся, мел, доска, печатное слово (учебник), поясняющие рисунки.

25 мин

Закрепление изученного материала.

Фронтальная, словесный, репродуктивный.

Слово учителя и учащихся, учебник.

4 мин

Инструктаж по выполнению домашнего задания.

Фронтальная, словесный (беседа, комментарии).

Слово учителя,

мел, доска, журнал.

2 мин

Ход урока.

1. Приветствие учащихся учителем, выявление отсутствующих учащихся.

2. В начале урока учитель проводит анализ ошибок контрольной работы по разделу «Кинематика». Он разбирает вместе с классом задачи из контрольной работы, которые вызвали наибольшие затруднения при решении.

3.

Основное утверждение механики.

Мы уже знаем, что любое движение следует рассматривать по отношению к определенной системе отсчета.

В кинематике, т. е. при описании движения без рассмотрения причин его изменения, все системы отсчета равноправны. Выбор определенной системы отсчета для решения той или иной задачи диктуется соображениями целесообразности и удобства. В главном разделе механики — динамике — рассматриваются взаимные действия тел друг на друга, являющиеся причиной изменения движения тел, т. е. их скоростей.

Вопрос о выборе системы отсчета в динамике не является простым. Выберем вначале систему отсчета, связанную с земным шаром. Движение тел вблизи поверхности Земли будем рассматривать относительно самой Земли.

Если тело, лежащее на полу или на столе, начинает двигаться, то всегда по соседству можно обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него на расстоянии. Поднятый над Землей камень не остается висеть в воздухе, а падает. Надо думать, что именно действие Земли приводит к этому.

Вся совокупность подобных фактов говорит о том, что изменение скорости тела (т. е. ускорения) всегда вызывается воздействием на данное тело каких-либо тел. Эта фраза содержит главное утверждение механики Ньютона и выражает принцип причинности в механике.

Может оказаться, что тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, т. е. без ускорения, хотя на него и действуют другие тела. Но скорость тела никогда не меняется, если на него ничто не действует.

На столе лежит книга, ее ускорение равно нулю, хотя действие со стороны других тел налицо. На книгу действуют притяжение Земли и стол, не дающий ей падать вниз. В этом случае говорят, что действия уравновешивают (или компенсируют) друг друга. Но книга никогда не придет в движение, не получит ускорение, если на нее не подействовать рукой, сильной струей воздуха или еще каким-нибудь способом.

Перечислить экспериментальные доказательства того, что изменение скорости одного тела всегда вызывается действием на него других тел, нет никакой возможности. Эти доказательства вы можете наблюдать на каждом шагу.

Любой человек понимает, что заставить какой-либо предмет изменить модуль или направление скорости можно, только оказав на него определенное воздействие. Ученики 5 класса, гоняющие шайбу во дворе, не знают законов механики Ньютона. Но поступают они правильно: они стараются, действуя клюшкой на шайбу, так изменить движение шайбы, чтобы она скользила к воротам противника или к партнеру по команде, находящемуся в выгодном положении.

Движение с постоянной скоростью. Однако не следу­ет думать, что основное утверждение механики совершен­но очевидно и уяснить его ничего не стоит.

Если действий со стороны других тел на данное тело нет, то согласно основному утверждению механики уско­рение тела равно нулю, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

Начиная с великого древнегреческого философа Аристотеля, на протяжении почти двадцати веков все были убеждены, что движение тела с постоянной скоростью нуждается для своего поддержания в действиях, производимых на тело извне, т. е. в некоторой активной причине; считали, что без такой поддержки тело обязательно остановится.

В действительности свободное тело, которое не взаимодействует с другими телами, движется всегда с постоянной скоростью или находится в покое. Только действие со стороны другого тела способно изменить его скорость. Действовать на тело, чтобы поддержать его скорость постоянной, нужно лишь потому, что в обычных условиях всегда существует сопротивление движению со стороны Земли, воздуха или воды.

До сих пор мы систему отсчета связывали с Землей, т. е. рассматривали движение относительно Земли. В системе отсчета, связанной с Землей, ускорение тела определяется только действием на него других тел. Подобные системы отсчета называют инерциальными.

Однако в других системах отсчета может оказаться, что тело имеет ускорение даже в том случае, когда на него другие тела не действуют.

В качестве примера рассмотрим систему отсчета, связанную с автобусом. При резком торможении автобуса стоящие в проходе пассажиры падают вперед, получая ускорение относительно стенок автобуса. Однако это ускорение не вызвано какими-либо воздействиями со стороны Земли или автобуса непосредственно на пассажиров. Относительно Земли пассажиры сохраняют свою постоянную скорость, но так как автобус замедляет свое движение, то люди и падают по направлению к его передней стенке.

Таким образом, когда на пассажира не действуют другие тела, он не получает ускорение в системе отсчета, связанной с Землей, но относительно системы отсчета, связанной со стенками автобуса, движущегося замедленно, пассажир имеет ускорение, направленное вперед.

Если относительно какой-нибудь системы отсчета тело движется с ускорением, не вызванным действием на него других тел, то такую систему называют неинерциальной. Так, неинерциальными являются системы отсчета, связанные с автобусом, движущимся по отношению к Земле с ускорением, или с вращающейся каруселью.

В неинерциальных системах отсчета основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается воздействием на него других тел, не выполняется.

Материальная точка.

Возьмите лист плотной бумаги и подбросьте его. Он начнет медленно опускаться, слегка раскачиваясь из стороны в сторону. Если тот же лист скомкать, то он будет падать без раскачивания и гораздо быстрее. Обыкновенный волчок, состоящий из диска, насаженного на тонкую палочку, способен кружиться, не падая набок, пока скорость вращения велика. Заставить же вести себя подобным образом диск и палочку по отдельности просто невозможно.

С помощью подобных простых наблюдений нетрудно убедиться, что движение тел сильно зависит от их размеров и форм. Чем сложнее форма тела, тем сложнее его движение. Трудно поэтому надеяться найти какие-то общие законы движения, которые были бы непосредственно справедливы для тел произвольной формы.

Основные законы механики Ньютона относятся не к произвольным телам, а к точке, обладающей массой, — материальной точке.

Но точек, обладающих массой, в природе нет. В чем же тогда смысл этого понятия? Во многих случаях размеры и форма тела не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на характер механического движения. Вот в этих случаях мы и можем рассматривать тело как материальную точку, т. е. считать, что оно обладает массой, но не имеет геометрических размеров.

Причем одно и то же тело в одних случаях можно считать материальной точкой, а в других нет. Все зависит от условий, при которых происходит движение тела, и от того, что именно вас интересует. Например, при исследовании орбитального движения планет вокруг Солнца как планеты, так и Солнце можно считать материальными точками. Дело в том, что расстояние между ними много больше их собственных размеров, а при этих условиях взаимодействие между телами не зависит от формы тел. Но на движение искусственных спутников Земли форма Земли уже оказывает заметное влияние.

Еще один важный пример. При поступательном движении твердого тела, например кубика, соскальзывающего с доски, все части кубика движутся совершенно одинаково. Кубик вполне можно рассматривать как точку с массой, равной массе кубика. Но если тот же кубик вращается, считать его точкой нельзя: его части будут иметь существенно различные скорости.

Как быть в тех многочисленных случаях, когда тело нельзя считать материальной точкой? Выход есть, и он совсем несложен. Тело можно мысленно разделить на столь малые элементы, что каждый из них допустимо считать материальной точкой.

В механике любое тело можно рассматривать как совокупность большого числа материальных точек. Зная законы движения точки, мы в принципе располагаем методом описания движения произвольного тела.

Первый закон Ньютона.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был, по существу, установлен еще Галилеем. Но общую формулировку этого закона дал Ньютон и включил этот закон в число основных законов механики.

Закон инерции относится к самому простому случаю движения — движению тела, на которое не оказывают воздействие другие тела. Такие тела мы будем называть свободными телами. Ответить на вопрос, как же движутся свободные тела, не обращаясь к опыту, нельзя. Однако нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется ни с чем не взаимодействующее тело, так как таких тел нет. Как же быть? Имеется лишь один выход. Надо поместить тело в условия, при которых влияние внешних взаимодействий можно делать все меньшим и меньшим и наблюдать, к чему это ведет. Можно, например, наблюдать за движением гладкого камня на горизонтальной поверхности, после того как ему сообщена некоторая скорость. При этом легко обнаружить, что, чем более гладкой является поверхность, тем медленнее будет уменьшаться скорость камня. На гладком льду камень скользит весьма долго, заметно не меняя скорость. На основе подобных наблюдений можно сделать вывод: если бы поверхность была идеально гладкой, то при отсутствии сопротивления воздуха (в вакууме) камень совсем не менял бы своей скорости. Именно к такому выводу пришел впервые Галилей.

Нетрудно заметить, что, когда ускорение тела отлично от нуля, обнаруживается воздействие на него других тел.

Отсюда можно прийти к выводу, что тело, достаточно удаленное от других тел и по этой причине не взаимодействующее с ними, будет двигаться с постоянной скоростью.

Но движение относительно, и имеет смысл говорить лишь о движении тела по отношению к системе отсчета, связанной с другими телами. Поэтому сразу же возникает вопрос: движется ли с постоянной скоростью любое свободное тело по отношению к любому другому телу? Ответ будет, конечно, отрицательным. Так, если по отношению к Земле свободное тело движется равномерно и прямолинейно, то по отношению к вращающейся карусели тело заведомо так двигаться не будет.

Таким образом, наблюдения за движением тел и размышления о характере этого движения приводят нас к заключению о том, что свободные тела движутся с постоянной скоростью по отношению к определенным телам и связанным с ними системам отсчета, например по отношению к Земле. В этом состоит главное содержание закона инерции. Поэтому первый закон динамики может быть сформулирован так:

Существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно.

Этот закон, с одной стороны, содержит определение инерциальной системы отсчета: система отсчета, относительно которой свободные тела имеют постоянную скорость, называется инерциальной. С другой стороны, он содержит утверждение (которое с той или иной степенью точности можно проверить на опыте) о том, что инерциальные системы отсчета существуют в действительности. Первый закон механики ставит в особое, привилегированное положение инерциальные системы отсчета.

Но как установить, что данная система отсчета является инерциальной? Это можно сделать только опытом, который подтверждает, что с большой точностью систему отсчета, связанную с Землей (геоцентрическую систему отсчета), можно считать инерциальной. Но строго инерциальной она не является.

С гораздо большей точностью можно считать инерциальную систему отсчета, в которой начало координат совмещено с центром Солнца, а координатные оси направлены к неподвижным звездам. Эту систему отсчета называют гелиоцентрической.

4. Учитель проводит фронтальный опрос с учащимися, содержащий вопросы по изученной теме.

Вопросы.

1) В чем состоит основное положение механики?

Ответ: изменение скорости тела (т. е. ускорения) всегда вызывается воздействием на данное тело каких-либо тел.

2) Сформулируйте первый закон Ньютона.

Ответ: существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно.

3) Какая система отсчета называется инерциальной?

Ответ: система отсчета, в которой тело, не взаимодействующее с другими телами, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

5. На дом учитель задает учащимся прочитать § 22, 23, 24, ответить на вопросы после §.

infourok.ru

Разработка современного урока 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.

infourok.ru

Конспект урока: «Законы Ньютона»

Физика – 9

Тема урока: Законы Ньютона

Тип урока: урок изучение нового материала

Оборудование: мультимедийный проектор, экран, компьютер

Цели урока:

Образовательная: сформировать представления об основных законах динамики, помочь обучающимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений.

Развивающая: развивать познавательную активность, умение логически мыслить, обобщать и делать выводы

Воспитательная: воспитывать чувство уверенности в своих силах, желание учиться и развиваться интеллектуально.

Задачи:

1.Сформировать умение использовать законы Ньютона для решения качественных задач

2. Уметь применять законы Ньютона для объяснения состояния покоя, состояния движения (равномерного и равноускоренного), взаимодействия тел.

I. Организационный момент ( 5 мин)

Постановка цели урока совместно с обучающимися. Проблемная ситуация.

На доске эпиграф к уроку:

«Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше»

«Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другие: но океан неизвестного лежит передо мной» (И. Ньютон)

Педагог: как вы думаете, каков смысл данных слов, что хотел ими сказать учёный?

Обучающиеся: выдвигают свои предположения.

Педагог: к эпиграфу в конце урока мы с вами вернёмся, и, надеюсь, поймём смысл этих слов.

Вывод: по мнению Ньютона, законы были открыты «играючи». Просто необходимо было более внимательно отнестись к окружающему миру, полному неизведанного. Нужно уметь не только смотреть, но и видеть, замечать.

Этим мы с вами сейчас и займемся.

II. Изучение нового материала. (Метод – проблемно-поисковый, работа с ресурсами 9-11, 9-13,9-14) (30 мин)

Проблемный вопрос: как связаны между собой падение камня на Землю, басня Крылова И.А. «Лебедь, Щука и Рак» и транспортная авария?

Хотелось бы вам узнать ответ?

Изучая движение тел, мы отвечали на вопрос «как»? Мы описывали движение с помощью формул, графиков. Но мы с вами не задавались вопросом «почему»:

Почему тело покоится?

Почему тело движется? Что является причиной возникновения ускорения?

Как тела взаимодействуют?

Цель нашего урока – ответить на эти вопросы.

1.Почему тело покоится или движется равномерно прямолинейно? (I закон Ньютона)

1.Показ слайда 3 из ресурса 9-11. Опыт демонстрируется на влияние других тел. Обучающиеся вводят понятия инерция, движение по инерции.

2. Показ слайдов 4-7 из ресурса 9-11. Опыты демонстрируются на понятие инерциальная система отсчета и неинерциальная СО. Совместно с обучающимися на основе наблюдений формулируется Первый закон Ньютона – закон инерции.

3. Применение знаний на практике. Качественные задачи. Тестирование. Показ тестов из ресурса 9-11. Обучающиеся самостоятельно отвечают на 5 тестов. Взаимопроверка: обмен тестами, ответы правильные демонстрирует на экран педагог.

4. Рефлексия: закончить предложения 1. Тело покоится, т.к. ……..

2. Тело движется прямолинейно равномерно, если ………

2. Что является причиной изменения скорости тела? (II закон Ньютона)

1.Показ слайда 2 из ресурса 9-13. Опыты демонстрируются на действие сил. Вводится понятие равнодействующая сила, инертность.

2. Показ слайдов 3-4 из ресурса 9-13. На опытах выясняют от чего зависит ускорение, которое получает тело в результате действия силы. Совместно с обучающимися на основе наблюдений формулируется Второй закон Ньютона.

3. Применение знаний на практике. Расчетные задачи. Тестирование. Показ тестов из ресурса 9-13. Обучающиеся самостоятельно отвечают на 5 тестов. Взаимопроверка: обмен тестами, ответы правильные демонстрирует на экран педагог.

4. Рефлексия: закончи предложение 1. Чем больше сила, действующая на тело, тем….

2. Чем меньше масса тела, тем ……..

3. Как тела действуют друг на друга? (III закон Ньютона)

. Показ слайда 2 из ресурса 9-14. Почему карандаш отскакивает от стола при падении?

Объясняют обучающиеся, дают разные варианты ответов, но один правильный: тела действуют друг на друга.

2. Показ слайдов 3- 11 из ресурса 9-14. На основе опытов и наблюдений на слайдах, обучающиеся выводят Третий закон Ньютона, выясняют особенности сил, действующих в первом и третьем законах Ньютона.

3. Применение знаний на практике. Качественные задачи. Тестирование. Показ тестов из ресурса 9-14. Обучающиеся самостоятельно отвечают на 5 тестов. Взаимопроверка: обмен тестами, ответы правильные демонстрирует на экран педагог.

4. Рефлексия: вставить слова: 1. Тела действуют друг на друга силами, равными по …….., но противоположными по …….

2. Ракета в космосе движется, потому что ракета действует на ……, а ….. на ракету.

III. Закрепление нового материала. Эвристическая беседа (15 мин.)

В начале урока перед вами был поставлен вопрос: как связаны между собой падение камня на Землю, басня Крылова И.А. «Лебедь, щука и рак» и транспортная авария?

Послушаем басню И.А. Крылова «Лебедь, щука и рак»

Когда в товарищах согласья нет,
На лад их дело не пойдёт,
И выйдет из него не дело, только мука.
Однажды Лебедь, Рак да Щука
Везти с поклажей воз взялись,
И вместе трое все в него впряглись;
Из кожи лезут вон, а возу всё нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, — судить не нам;
Да только воз и ныне там.

Скажите, ребята, на воз действуют силы? Можно найти для этих сил равнодействующую? Но сила — это причина ускорения. Значит, воз должен двигаться. Но Крылов утверждает «Воз и ныне там», т.е. он покоится.

Как быть? Кто не прав: Крылов или Ньютон, или есть какое-либо другое объяснение.

Обучающиеся высказывают свои мнения: равнодействующая всех сил в этом случае равна нулю.

a = F/m

Если F=0, значит a = 0, а значит, тело покоится, либо движется равномерно и прямолинейно (1 закон Ньютона).Приведите примеры действия сил, когда тело покоится или движется равномерно прямолинейно (перетягивание каната, равномерное движение парашютиста).

Падение камня на землю – второй закон Ньютона.

Транспортная авария – третий закон Ньютона.

Причина движения – действие сил.

IV. Решение задач. Самостоятельная работа. Тестирование. Тесты предлагаются трех уровней: А, В,С. ( 25 мин.)

Обучающиеся выполняют самостоятельно тестовые задания на практическое применение законов Ньютона. Предлагается шкала оценки тестов. На «5» — 6 заданий; на «4» — 5 заданий; на «3» — 4- 3 задания.

V. Рефлексия. Подведение итогов урока ( 15мин.)

Мы с вами прошли за два урока длинный путь познания человечества.

Что было изучено на уроке?

Какая была основная цель? Достигли ли мы её?

На все ли вопросы мы получили ответы?

А теперь вернёмся к эпиграфу.

Вокруг нас происходят самые разнообразные движения: течёт вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над Землёй ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, плавают корабли по морям, летают в воздухе самолёты, в космическом пространстве движутся галактики, звёзды, планеты и созданные человеком космические корабли. Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различаются и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил в равной мере справедливы законы Ньютона.

Механика Ньютона была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей целый обширный класс явлений — движения тел.

Если известны силы, приложенные к телу, можно найти ускорение тела в любой точке траектории в любой момент времени.

И.Ньютон был признан при жизни, его авторитет был непререкаем. Однако это было не всегда так. Биографы Ньютона рассказывают, что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика — отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с лёгкостью затмил своего соперника. Разбуженного джина познания нельзя снова спрятать в тёмную заплесневелую бутылку. С того счастливого для науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого учёного.

VI. Домашнее задание: пронаблюдать в окружающей вас среде действие трех законов Ньютона. Привести примеры.

infourok.ru

конспект урока по физике «1 закон Ньютона» 9 класс

Введение в динамику

ИСО. Первый закон ньютона

9 класс

Цель урока:

Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта. Изучить первый закон Ньютона. Показать важность такого раздела физики как «Динамика».

Ход урока:

1. Повторение.

— В чём состоит основная задача механики?

— Зачем введено понятие материальной точки?

— Когда тело можно считать материальной точкой? Приведите примеры.

— Что такое система отсчёта? Для чего она вводится?

— Какие виды систем координат вы знаете?

2. Новый материал.

— В главном разделе механики – «Динамика» – рассматривается взаимное действие тел

друг на друга, которое является причиной изменения движения тел, т. е. их скоростей.

Если кинематика отвечает на вопрос: «Как движется тело?», то динамика выясняет,

почему именно так.

В основе динамики лежат три закона Ньютона.

Если неподвижно лежащее тело на земле начинает двигаться, то всегда можно

обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него

на расстоянии (например, если к железному шарику поднесём магнит).

Эксперимент 1

Возьмём кусок мела в руки и разожмём пальцы: мел упадёт на пол.

— Какое тело подействовало на мел? (Земля)

Эти примеры говорят о том, что изменение скорости тела всегда вызывается воздействием на данное тело каких – либо других тел. Если на тело не действуют другие тела, то скорость его никогда не меняется, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

Этот факт помогли осознать великие гении Галилей и Ньютон.

Первый закон механики, или закон инерции, был установлен ещё Галилеем. Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов физики Ньютон. Закон инерции относится к самому простому виду движения – движению тела, на которое не оказывают воздействия другие тела. Такие тела называют свободными телами.

Первый закон Ньютона:

Существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Такие системы отсчёта называют – инерциальными (ИСО).

Чтобы пронаблюдать как движется тело, если на него не действуют другие тела, надо поставить условия, при которых влияние внешних воздействий было бы всё меньше и меньше, и наблюдать к чему это приведёт.

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называется инерцией.

Эксперимент 2

Подвесим шарик на шнуре. Пока шнур не перерезан, шарик находится в покое. Если бы можно было убрать Землю, но при этом сохранить действие натянутого шнура, то он бы стал двигаться с ускорением в противоположную сторону.

— О чём говорит этот пример?

3. Закрепление изученного.

Вопросы для закрепления:

— В чём состоит явление инерции?

— В чём состоит 1 закон Ньютона?

— При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?

— Какие системы отсчёта используются в механике?

— Гребцы, пытающиеся заставить лодку двигаться против течения, не могут с этим справиться, и лодка остаётся в покое относительно берега. Действие каких тел при этом компенсируется?

— Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатывается при резком торможении поезда. Укажите системы отсчёта, в которых первый закон Ньютона:

а) выполняется; б) нарушается.

— Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, движется ли корабль, равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно?

Задачи и упражнения на закрепление:

С целью закрепления материала можно предложить ряд качественных задач по изученной теме, например:

1. Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться равномерно по льду?

2. Назовите тела, действие которых компенсируется в следующих случаях: а) айсберг плывёт в океане; б) камень лежит на дне ручья; в) подводная лодка равномерно и прямолинейно дрейфует в толще воды; г) аэростат удерживается у земли канатами.

3. При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?

Можно предложить и ряд чуть более сложных задач на понятие инерциальной системы отсчёта:

1. Система отсчёта связана с лифтом. В каких из приведённых ниже случаях систему отсчёта можно считать инерциальной? Лифт: а) свободно падает; б) движется равномерно вверх; в) движется ускоренно вверх; г) движется замедленно вверх; д) движется равномерно вниз.

2. Может ли тело в одно и то же время в одной системе отсчёта сохранять свою скорость, а в другой – изменять? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.

3. Строго говоря. Связанная с Землёй система отсчёта не является инерциальной, обусловлено ли это: а) тяготением Земли; б) вращением Земли вокруг своей оси; в) движением Земли вокруг Солнца?

4. Домашнее задание.

1. Параграф 10, ответить на вопросы.

2. Выполнить упражнение 10.

3. Ответить на вопросы микротеста:

— Действие всех сил скомпенсировано. Какова траектория движения этого тела?

А) парабола;

Б) окружность;

В) прямая;

Г) эллипс.

5. Подведение итогов урока.

www.metod-kopilka.ru