Разработка урока 'Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона' 9 кл

Класс: 9.

Тема: Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

Цели урока: сформировать понятие об ИСО; изучить первый закон Ньютона; показать важность такого раздела физики как «Динамика»; воспитывать чувство уважения к различным профессиям.

Оборудование: карточки с заданием для игры «Физическое домино», ПК, карта урока, железный шарик, магнит.

Ход урока:

I. Организационный момент.

II. Сообщение целей и задач урока.

- «В природе нет ничего древнее движения. Кто не знаком с законами движения, тот не может познать природы» Г. Галилей. Мы будем продолжать дальше знакомится с законами движения, чтобы стремиться познать природу.

II. Актуализация знаний.

- Вспомнить термины и понятия, необходимые для успешного освоения нового материала, вам поможет игра «Физическое домино».

Механика

- воображаемая линия, по которой движется тело.

Динамика

- вектор, соединяющей начальное положение тела с его последующим положением.

Кинематика

- тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.

Материальная точка

- наука о движении тел.

Тело отсчета

- раздел механики, изучающий причины движения тела.

Система отсчета

- раздел механики, изучающий движение тела, не указывая причины.

Траектория

- физическое тело, относительно которого рассматривается движение.

Перемещение

- совокупность тела отсчета, системы координат и часов.

- Проверим результаты.

III. Изучение нового материала.

- Изучать новый материал нам поможет «Карта урока». Изучим ее структуру.

Карта урока

№ п/п

Рассматриваемое понятие

Определение, формула

Область применения

1. ИНЕРЦИЯ.

- В главном разделе механики - динамике - 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 на земле тело начинает двигаться, то всегда можно обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него на расстоянии (например, если к железному шарику поднесем магнит).

Демонстрация

- Возьмем кусок мела в руки и разожмем пальцы: мел упадет 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 тела никогда не меняется, т.е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

- Этот факт совсем не является само собой разумеющимся. Понадобился гений Галилея и Ньютона, чтобы его осознать.

- Начиная с великого древнегреческого философа Аристотеля, на протяжении почти двадцати веков, все были убеждены: для поддержания постоянной скорости тела необходимо, чтобы что-то (или кто-то) действовало на него. Аристотель считал покой относительно Земли естественным состоянием тела, не требующим особой причины.

- В действительности же свободное тело, т.е. тело, которое не взаимодействует с другими телами, может сохранять свою скорость постоянной сколь угодно долго или находиться в покое. Только действие со стороны других тел способно изменить его скорость. Если бы не было трения, то шарик сохранял бы свою скорость постоянной.

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

№ п/п

Рассматриваемое понятие

Определение, формула

Примеры

1.

ИНЕРЦИЯ

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

- Приведите примеры, где наблюдается явление инерции. (Насаживание молотка или топора на рукоятку; изготовление массивных пушек, чтобы при отдаче они как можно меньше двигались).

- На каком явлении основано встряхивание медицинского термометра?

2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА.

- Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был установлен еще Галилеем. Первым сформулировал его Рене Декарт, современник Галилея. Декарт так же, как и Галилей не знал о законе Всемирного тяготения и описал этот закон интуитивно. В 1644 г. в своей работе «Начала философии» , он так выразил закон инерции: 1) всякая вещь продолжает по возможности пребывать в одном и том же состоянии и изменяет его не иначе, как от встречи с другой; 2) каждая материальная частица в отдельности стремится продолжать дальнейшее движение не по кривой, а исключительно по прямой.

- Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов физики Ньютон. Закон инерции относится к самому простому случаю движения - движению тела, на которое не оказывают другие тела. Такие тела называют свободными телами.

- Прочитайте формулировку закона на странице 41 в учебнике.

- Обратимся к «Карте урока». СЛАЙД 5

№ п/п

Рассматриваемое понятие

Определение, формула

Примеры

2.

Первый закон Ньютона

- существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Экспериментально подтвердить его невозможно, он - аксиоматичен.

3. ИСО.

- Системы отсчета в которых выполняется первый закон ньютона называют ИСО. Систему отсчета, связанную с Землей можно приближенно считать ИСО, но гораздо точнее брать за ИСО, связанную с Солнцем. Строго говоря, Солнце и Земля не являются ИСО. На самом деле, система, связанная с Землей, неинерциальна. На тела в ней действуют силы, которых в природе не существует - силы инерции. Поэтому на экваторе вес тела меньше, чем на полюсе; реки подмывают в северном полушарии правые берега, а в южном - левые; снаряд, выпущенный из пушки со строго вертикальным стволом, падая не попадает обратно в ствол, как это должно было бы случиться в ИСО, а отклонится в сторону и т.д.

- Но эффекты, вызванные этой неинерциальностью, незначительны. В ряде случаев ими пренебрегают (но далеко не всегда).

- Кроме того, нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется тело, если на него не действуют другие тела. Но имеется один выход: надо поставить тело в условия, при котором влияние внешних воздействий можно делать все меньше и меньше, и наблюдать, к чему это ведет. СЛАЙД 6

№ п/п

Рассматриваемое понятие

Определение, формула

Примеры

3.

ИСО

- системы отсчета, в которых выполняется Первый закон Ньютона

IV. Закрепление.

1. Качественные задачи.

• Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатывается при резком торможении поезда. Укажите системы отсчета, в которых первый закон Ньютона: а) выполняется; б) нарушается. (В СО, связанной с Землей - выполняется, в СО, связанной с вагоном - нет).

• Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться равномерно по льду?

• Если схватить Петю и резко встряхнуть - из карманов у него вылетят гвозди, ножик, рогатка, камешки, пробки, кусочки свинца и сорок четыре рубля мелочью. В чем причина такого удивительного явления? (Инерция).

• Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, движется ли корабль равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно? (Никаким).

2. Тест.

- Проверить успешность усвоения нового материала вам поможет тест.

№ п/п

Вопрос

Варианты ответа

1

Система отсчета жестко связано с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях систему отсчета можно считать инерциальной?

а) лифт свободно падает;

б) лифт движется равномерно вверх;

в) лифт движется ускоренно вверх;

г) лифт движется замедленно вниз.

2

Строго говоря, связанная с Землей система отсчета не является инерциальной. Чем это обусловлено?

а) тяготением Земли;

б) вращением Земли вокруг своей оси;

в) движением Земли вокруг Солнца.

3

Кто первым сформулировал закон инерции?

а) Г. Галилей;

б) Р.Декарт;

в) И.Ньютон

4

Динамика - это раздел механики, который отвечает на вопрос…

а) почему?

б) зачем?

в) как?

г) куда?

5

Поезд движется относительно Земли прямолинейно равномерно, а относительно автомобиля - равноускоренно. Является ли инерциальной системой отсчета «автомобиль»?

а) да;

б) нет

- Проверьте (самопроверка). Если вы ни разу не ошиблись - ставьте пять, четыре верных ответа - четыре, и т.д. У кого все ответы правильные?

Ключ: СЛАЙД 7

1

2

3

4

5

б

а

б

а

б

V. Домашнее задание: §10, вопросы, упражнение 10, задание в «Карте урока».

• Действие всех сил на тело скомпенсировано. Какова траектория движения этого тела?