Урок физики для 9 класса «Законы Ньютона»

МБОУ Черёмуховская СОШ Новошешминского муниципального района РТ

Разработала: учитель физики и математики

Горбунова В.А

Цели урока:

В интересной форме обобщить, закрепить знания, полученные по теме, научить видеть проявления изученных закономерностей в окружающей жизни, совершенствовать навыки решения качественных и расчетных задач, расширить кругозор учащихся, развить коммуникативные способности.

Задачи урока:

образовательные: сформировать знания определения понятий; «механическое движение», «материальная точка», «система отсчета», «перемещение», «ускорение», знание законов механики;

развивающие: формировать мотивацию постановкой познавательных задач, раскрытием связи опыта и теории, формировать умение решать поставленную проблему, анализировать факты при наблюдении явлений, продолжить развивать умения осуществлять самооценку своей учебной деятельности.

воспитательные: продолжить работу по воспитанию самостоятельности, активности, дисциплинированности, внимательности, самокритичности

Эпиграфы 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 удалость найти более красивый камешек, чем другим: но океан неизвестного лежит передо мной. /Исаак Ньютон/

Оборудование: демонстрационные и лабораторные динамометры, набор грузов, портреты Ньютона и Аристотеля, тесты, презентация.

Оформление:

Плакат с эпиграфом, портрет Ньютона, выставка литературы для дополнительного чтения.

Ход урока

1.Орг. момент

2.Повторение (фронтальный опрос):

- механическое движение;

- материальная точка;

- поступательное движение;

- система отсчета;

- перемещение;

- ускорение;

- равноускоренное движение.

Вступительное слово учителя

Учитель зачитывает и поясняет слова эпиграфа, отмечает, что, по мнению Ньютона, законы были открыты «играючи». Просто необходимо было более внимательно отнестись к окружающему миру, полному неизведанного.

Актуализация опорных знаний учащихся

А начать наш урок я хотела бы с небольшой викторины, которая называется «Великие физики». Я буду называть некоторые факты из жизни какого-то учёного, его труды, а вы должны угадать о ком идёт речь.

1. Этот древнегреческий философ создал первую картину мира. Практически все положения его учения находятся в противоречии с современной картиной мира. Слово "физика" впервые появилось в его сочинениях. Кто это? (Аристотель)

2. Итальянский физик. Он утверждал, что все законы теории справедливы только для абстрактных моделей, а потому должны проверяться экспериментом и уточняться. Он явился основоположником теории свободного падения, открыл явление инерции. Вспомните Пизанскую башню. ( Галилео Галилей)

3. Этот русский учёный создал на основе механики Ньютона теорию космических летательных аппаратов. ( Константин Эдуардович Циолковский)

Хорошо, вы неплохо помните имена учёных. А какой ученый внёс огромнейший вклад в развитие физики? Конечно же, это Исаак Ньютон. Вспомните какой вклад он внёс в развитие не только механики, а всей физики.

Посмотрите вокруг себя. Вы увидите множество тел, неподвижных относительно земли. Рассмотрев силы, действующие на каждое из этих тел, вы сможете убедиться в том, что они компенсируют друг друга. Конечно, вывод о том, что тело сохраняет состояние покоя, если силы, действующие на него, скомпенсированы, для вас прост и понятен. Трудность состоит в другом: много столетий в науке и сознании людей преобладало мнение, высказанное еще несколько веков назад древнегреческим ученым Аристотелем. Он утверждал, что способно двигаться только такое тело, которое двигают.

Однако итальянский ученый Галилео Галилей убедительными опытами опроверг эту точку зрения. Он указал на существование в природе явления инерции. Согласно Галилею, тела могут двигаться не только под действием других тел, но и сами по инерции. Опыты подтверждают правоту Галилея.

Земная механика многим обязана гению Ньютона. Он сформулировал три закона движения тел, с помощью которых механики до сих пор рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств, оценивают прочность конструкций.

Законы Ньютона позволяют нам теперь ответить на многие вопросы «почему», которые я задаю вам:

1. Почему, при каких условиях тело совершает прямолинейное равномерное движение или находится в покое? Ответ дает 1-й закон Ньютона /ученик дает формулировку закона/.

2. Почему и при каких условиях тело движется равноускоренно? Ответ дает на этот вопрос 2-й закон Ньютона /ученик зачитывает формулировку закона/.

3. Как вообще возникает сила? Ответ на этот вопрос дает 3-й закон Ньютона/ ученик зачитывает формулировку закона/.

Приведите примеры на законы Ньютона.

Примеры: течет вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над землей ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, ходят по морям корабли, летают в воздухе самолеты, в космическом пространстве движутся галактики, звезды, планеты, созданные человеком космические корабли/.

И эти движения, и тела, которые их совершают, не похожи друг на друга! Различны и силы, действующие на них. Но для всех движений и тел справедливы законы Ньютона.

Следует отметить, что законы движения надо и знать и помнить машинистам поездов, водителям автомашин и вообще всем, кто управляет транспортными средствами, а также пешеходам, пересекающим оживленную улицу, - ведь для остановки движущихся тел нужны время и пространство. В школе при изучении механики мы решаем более простые задачи.

Решить задачи.

Вариант 1

1. Определите силу, действующую на стрелу подъемного крана, если груз массой 800 кг двигается в начале подъема с ускорением 2 м/с2.

Вариант 2

1. На тело массой 200 г действует постоянная сила, сообщающая ему в течение 5 с скорость 1 м/с. Определите силу, действующую на тело.

Вариант 3

1. Трос выдерживает нагрузку 2,5 кН. С каким наибольшим ускорением с помощью троса можно поднимать вверх груз массой 200 кг?

Учитель. Один человек из каждой группы выходит к доске и выбирает слова подходящие к своему закону и дает формулировку своего закона

Система отсчета; сохраняет свою скорость; a=F|m ; F1 = - F2; существуют; инерция;

Сила; не действует, неинерциальные; обратно пропорционально; ускорение; масса; неизменной; друг на друга; если из них; прямо пропорционально; сила; действуют; два тела; инерциальные; равной по модулю; противоположные по направлению;

Тестирование

1. Как формулируется III закон Ньютона?
Тело движется равномерно и прямолинейно (или покоится), если на него не действуют другие тела (или действие других тел скомпенсировано)
Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине абсолютного удлинения
Действие равно противодействию
Тела действуют друг на друга силами равными по абсолютному значению, направленными вдоль одной прямой и противоположными по направлению

2. III закон Ньютона математически можно записать так: (векторы не указаны)
F = ma F = μN F₁ = −F₂ F_x = −kx

3. Как формулируется II закон Ньютона?
Тело движется равномерно в инерциальной системе, если воздействие других тел не скомпенсировано
Ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратнопропорционально его массе
Направление ускорения тела совпадает с направлением равнодействующей всех сил, действующих на тело
Модуль ускорения тела прямо пропорционален модулю равнодействующей всех сил и обратно пропорционален массе тела
затрудняюсь ответить

3. Какая формулировка I закона Ньютона принята в настоящее время?
Тело движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действие их скомпенсировано
Сохранение скорости движения тела неизменной при отсутствии внешних воздействий называется инерцией
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);
I закон Ньютона определяет инерциальные системы и утверждает их существование
затрудняюсь ответить

4. В каких системах отсчета выполняются законы Ньютона?

А. неинерциальных Б.инерциальных В. В любых Г. подвижных

Итак, тело может двигаться не только под действием силы, но и по инерции. Сила создает ускорение, изменяет скорость тела. В отсутствие силы ни одно тело не могло бы прийти в движение и не могло бы остановиться. Поэтому всем видам транспорта необходим двигатель.

Многие примеры помогают проследить тесную взаимосвязь между тремя основными величинами динамики: силой, массой и ускорением.

Поскольку характеристикой взаимодействия является сила, то равноправие тел при взаимодействии выражается в равенстве сил, с которыми тела действуют друг на друга. Вопрос: Какова народная формулировка закона?

Ответ: Как аукнется, так и откликнется!

Пословицы:

Долг платежом красен.

Что посеешь, то и пожнешь.

Задача: Две лошади растягивают пружинный динамометр с силой по 1000 Н каждая. Что показывает стрелка динамометра?

Ответ: 1000 Н. При отсутствии одной лошади вторая не произвела бы на динамометр ровно никакого действия. Одну лошадь можно было бы заменить просто достаточно устойчивой стеной.

Учащимся предлагается ответить на три вопроса следующего содержания.

Учащиеся отвечают: все эти примеры показывают, что в природе не бывает так, чтобы только одно тело действовало на другое, а это другое тело на первое не действовало бы. Тела взаимодействуют, то есть взаимно действуют друг на друга.

Все приведенные примеры указывают на то, что тела действуют друг на друга с силами. Но каковы силы, с которые тела действуют друг на друга? Для ответа на это вопрос воспользуемся одним из важнейших инструментов физика - экспериментальным методом научного познания.

Экспериментальное задание:

На каждой парте лежит пара динамометров. Зацепите друг за друга их крючками и растягивая, следите за показаниями обоих динамометров. Каковы показания обоих динамометров?

Учащиеся отвечают: как бы мы ни растягивали соединенные динамометры, показания обоих динамометров будут совпадать. Следовательно, сила, с которой первый динамометр действует на второй, равна силе, с которой второй динамометр действует на первый.

Вопрос учителя: Тогда какого продолжение фразы «тела действуют друг на друга с силами…

Учащиеся отвечают: «равными по модулю и противоположными по направлению».

Какие из пар сил могут оказаться действием и противодействием?

Сила тяжести и сила упругости

Вес тела и сила упругости

Вес тела и сила тяжести

.Какую силу называют силой реакции опоры?

Силу, приложенную к телу и равную по модулю и направлению силе тяжести.

Силу, с которой тело действует на опору или растягивает подвес.

Силу, с которой опора или подвес действуют на тело.

Силу, с которой на тело действует Земля.

Конкурс «Доверяй, но проверяй»

Задание №1.

Положите на стакан открытку, монетку на открытку, чтобы она находилась над серединой стакана. Резко с силой щелкните по открытке пальцем, чтобы она отлетела в сторону. Повторите это несколько раз. Иногда прищепка падает в стакан в своем прежнем положении, а иногда, падая, переворачивается. Почему?

( Щелкая пальцем по открытке, вы прилагаете к ней силу. Открытка сдвигается с места так быстро, что не успевает увлечь монетку за собой. Монетка падает вниз благодаря силе тяжести, потому что открытка больше не поддерживает ее. Если Вы толкнете открытку с недостаточной силой, то она потащит монетку за собой, а сила тяготения монетку вниз, в результате чего она перевернется.)

Конкурс «Головоломка».

Прочитайте изречение И. Ньютона, двигаясь по часовой стрелке, пропуская определенное количество кружков. (ответ «Гипотез не сочиняю»)

ИН

ПО

ЗН

ЕС

ЯЮ

ТЕ

ОЧ

От единичного факта - падения яблока - Ньютон приходит к грандиозному обобщению. Какому? (В 1667г. Ньютон формулирует закон всемирного тяготения, лежащий в основе небесной механики.)

Физкультминутка.

Ряд упражнений на укрепление опорно-двигательного аппарата, зрения и дыхательные упражнения.

Конкурс. Интересные вопросы.

Яблоко падает на Землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой, же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. Почему же мы говорим, что яблоко падает на землю, вместо того чтобы сказать: «Яблоко и земля падают друг на друга"?

(Яблоко и земля действительно падают друг на друга, но скорость этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с², а земному шару - во столько же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно, масса земного шара в неимоверное число раз больше массы яблока, и потому земля получает перемещение настолько ничтожное, что практически его можно считать равным 0.)

--История о том как "лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись", известна всем. И результат тоже известен» а воз и ныне там". Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова.

Напоминаю:

...Лебедь рвётся в облака,

Рак пятится назад,

А щука тянет в воду.

(Басня утверждает, что "воз и ныне там", другими словами, что равнодействующая всех приложенных к возу сил равна О.Лебедь помогает раку и щуке её тяга направлена против силы тяжести, она уменьшает трение колёс о землю и об оси, облегчая тем самым вес воза. Остаются две силы: тяга рака и тяга щуки. Они направлены под углом друг к другу, и их равнодействующая не может =0.)

Конкурс. «Цепочка».

1. Тело массой до 5 кг движется с ускорением 0,5 м/с². Чему равна сила, сообщающая телу это ускорение?

2.Сила 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с². Какая сила сообщит этому телу ускорение 2 м/с²?

3.Определите массу тела, которому сила 50 мН сообщает ускорение 0,20 м/с². Чему равен модуль перемещения тела за 30 с прямолинейного движения из состояния покоя?

Тест. Законы Ньютона.

Вариант 1.

1. Как будет двигаться тело массой 10 кг под действием силы 20 Н?

А) равномерно со скоростью 2 м/с.

Б) равноускоренно с ускорением 2 м/с2.

В) будет покоиться.

2. Вагон массой 30т столкнулся с другим вагоном. В результате столкновения первый вагон получил ускорение, равное 6 м/с2, а второй - ускорение, равное 12 м/с2. Определите массу второго вагона.

А) 30т. Б) 20т. В) 15т

3. Какова масса тела, которому сила 40Н сообщает ускорение 2 м/с2?

А) 20кг. Б) 80кг. В) 40кг.

4. К концам нити прикрепили динамометры, которые тянут два мальчика.

Каждый прилагает силу 100Н. Что покажет каждый динамометр?

А) 0 Н. Б) 200 Н. В) 100 Н

5. Сила 40 Н сообщает телу ускорение 0,5 м/с2. Какая сила сообщит этому телу ускорение 1 м/с2?

А) 20 Н. Б) 80 Н. В) 60 Н.

Вариант 2.

1. Как будет двигаться тело массой 5 кг под действием силы 5Н ?

А) равноускоренно. Б) равномерно. В) тело будет покоиться.

2. При столкновении двух тележек массами 2 кг и 4 кг, первая получила ускорение, равное 1 м/с2 . Определите модуль ускорения второй тележки.

А) 0,5 м/с2 . Б) 2 м/с2 . В) 1,5 м/с2 .

3. Определите силу, под действием которой тело массой 2 кг движется с ускорением 0,5 м/с2 .

А) 2 Н. Б) 1 Н. В) 0,5 Н.

4. Два человека тянут шнур в противоположные стороны с силой 50 Н. Разорвётся ли шнур, если он выдерживает нагрузку 60 Н ?

А) да, разорвётся Б) нет, не разорвётся.

5. Тело массой 1кг под действием некоторой силой приобрело ускорение 0,2 м/с2

Какое ускорение приобретает тело массой 5 кг под действием той же силы?

А) 0,04 м/с2 . Б) 4 м/с2 . В) 1 м/с2 .

Итог урока.

Учитель. Сегодня на уроке был обобщен материал по теме "Законы Ньютона". Мы повторили законы, посмотрели опыты, где применяются и выполняются законы Ньютона, применили их при решении качественных и количественных задач. Все группы работали активно, творчески и заслуживают высокой оценки.

Рефлексия
1. Был ли полезен для вас урок?
2. Какие новые знания вы приобрели?
3. Понравился урок?

Домашнее задание.

Составить пословицы. Решить задачи.