Три закони Ньютона, Контент-платформа

Міністерство освіти та науки

МОУ ЗОШ с. Буличево

Тема уроку:Три закони Ньютона

- сформулювати три закони Ньютона,

- удосконалювати вміння проводити фізичний експеримент;

- Розвивати пізнавальний інтерес до предмета.

- продовжити вчитися працювати у групі,

- показувати свої знання у нестандартних ситуаціях,

- Продати творчі здібності.

Обладнання:математичний маятник, штативи, динамометри, два лабораторні візки, будь-який вантаж.

Оформлення:комп'ютер або ноутбук, проектор.

Форма організації діяльності учнів:індивідуальна робота та робота в групах.

1. Перевірка домашнього завдання. Повторення.

1) Що вивчає динаміка?

2) Який рух називається рухом за інерцією?

3) Яку систему відліку називають інерційною?

4) Чому рівномірний прямолінійний рух і стан спокою фізично еквівалентні та взаємозамінні лише в інерційних системах відліку?

5) Отримайте перетворення Галілея та закон складання швидкостей.

6) Сформулюйте принцип відносності Галілея. Поясніть його зміст.

2. Вивчення нового матеріалу

Ісаак Ньютон народився у містечку Вульсторп біля міста Грантема, що у центрі Британії, у ній небагатого фермера. Вже в дитинстві Ісаак любив будувати складні механічні іграшки, моделі машин, сонячний та водяний годинник. До наших днів на одній із будівель Грантема зберігся зроблений ним сонячний годинник. Ці заняття сприяли з того що у ньому розвивалася фантазія експериментатора.

Своїм першим фізичнимдосвідом Ньютон вважав вимір сили вітру під час бурі 1658 року. Досвід проводився так: спочатку Ісаак стрибав у напрямку вітру, а потім проти. Вимірявши довжини стрибків, він вирахував силу вітру. Ньютон увійшов до історії як геніальний математик та фізик.

Основну частину своїх відкриттів Ньютон зробив протягом двох років після закінчення Кембриджського університету. Ісааку Ньютону належить відкриття трьох законів. Тема сьогоднішнього уроку «Три закони Ньютона».

Дії тіл одна на одну, що створюють прискорення, називаються силами. Усі сили можна розділити на два основні типи: сили, що діють при безпосередньому зіткненні, і сили, які діють незалежно від того, чи стикаються тіла, чи ні, тобто на відстані.

Візьмемо в руки шматок крейди, розтиснемо пальці, і крейда впаде. (Земля притягує, діє з відривом.)

Наелектризовану паличку піднесемо до висячої гільзи. Гільза притягнеться. (Взаємодія з відривом.)

Катне м'яч. (Безпосередня взаємодія.)

Демонстрація сегнетового колеса. (Взаємодія.)

Спостерігаючи прискорення, отримане будь-яким тілом під впливом різних сил, бачили, що прискорення можуть бути різними як у модулю, і у напрямку. Сила векторної величини. Силу вимірюють динамометром. Сили діють при безпосередньому зіткненні, діють по всій поверхні тіла, що стикається. Молоток, що ударяє по капелюшку цвяха, діє на весь капелюшок. Але якщо площа мала. Тобто тіло діє на одну точку. Ця точка називаєтьсяточкою програми.

Якщо ж тіло діє кілька сил, їх дію на тіло можна замінити однієї. Заміннусилуназивають сумою аборівнодіючої.

Ι закон Ньютона

Матеріальна точка (тіло)зберігає стан спокою мул рівномірного прямолінійного руху доти, доки вплив з боку пружних тіл не змусить її (його) змінити цей стан.

Тіло рухається прямолінійно і рівномірно, тому що всі сили, що діють на нього, скомпенсовані. (Рівнодіюча дорівнює нулю)

У Всесвіті практично неможливо знайти тіло, яке не відчуває зовнішнього впливу.

Якщо сума всіх негравітаційних сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, то існує така система відліку, щодо якої тіло, що поступально рухається, зберігає свою швидкість незмінною. Така система відліку називається інерційною системою відліку (ІСО). Іноді перший закон Ньютона називають законом інерції, а рівномірний рух тіла щодо ІСО називають рухом інерції.

Будь-яка система відліку, що рухається щодо ІСО рівномірно і прямолінійно, також є інерційною. Таким чином, існує нескінченно багато ІСО, які рухаються відносно один одного з незмінними за величиною та напрямком швидкостями.

Ι закон – закон інерції. Безпосередньо експериментально підтвердити його неможливо, він аксіоматичний. Однак можна пояснити низку дослідів, що є непрямим підтвердженням справедливості цього закону.

Експеримент 5

Монета, що лежить на плексигласі, що закриває пляшку, при різкому натисканні на плексиглас в горизонтальній площині монета впаде в пляшку. (Монета охороняє стан спокою за інерцією.)

Наслідок Ι закону Ньютона у тому, що тіло може рухатися як за наявності, і за відсутності зовнішнього впливу.

Експеримент 6

Рухомий візок прикріплений за допомогою пружинного динамометра до перекинутого через нитки з вантажем на кінці. Вантаж розтягує пружину,що повідомляє своєю силою пружності прискорення візку. Чим більше підвішуємо вантаж, тим більше розтягнута пружина і тим більше прискорення візка.

Досвід показує, що напрям прискорення збігається з напрямом сили, що викликала прискорення:

F = ma

Сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення, що створюється тією силою, причому напрямки сили і прискорення збігаються :

Закон можна висловити у іншій формі. Прискорення, що повідомляється тілу, що прямо пропорційно діє на тіло силі, обернено пропорційно масі тіла і спрямоване так само, як і сила.

Особливості ΙΙ закону Ньютона:

1) Вірний для будь-яких сил.

2) Сила – причина, що визначає прискорення.

3) Векторасонаправлен з векторомF.

4) Якщо діють на тіло кілька сил, то береться і діюча.

5) Якщо рівнодіюча сила дорівнює нулю, то прискорення дорівнює нулю. (Перший закон Ньютона)

6) Можна застосовувати лише стосовно тіл, швидкість яких мала порівняно зі швидкістю світла.

ΙΙΙ закон Ньютона

Візьмемо два динамометри, і зачепимо один за одного їхні гачки, і, взявшись за кільця, розтягуватимемо їх, стежачи за показаннями обох динамометрів.

Що побачимо? Свідчення співпадатимуть. Сила, з якою перший діє другий, рана силі, з якою другий діє перший.

Експеримент 8

Зміцнимо на одному візку магніт, на інший - шматок заліза і прикріпимо до візків динамометри. Візки можуть залишатися на різній відстані один від одного, сила взаємодії між магнітом і шматком заліза буде більшою або меншою залежно від відстані. Але у всіх випадках виявиться, що динамометри дадуть однакові.свідчення.

Сили, з якими два тіла діють один на одного, рівні за модулем, протилежні за напрямом і діють вздовж прямої, що з'єднує ці тіла.

F12 = - F21

Особливості ΙΙΙ закону Ньютона:

1) Сили виникають лише парами.

2) Завжди під час взаємодії.

3) Лише сили однієї природи.

4) Чи не врівноважують.

5) Вірний всім сил у природі.

3. Закріплення вивченого

(Клас сідати за бажанням у три групи.)

Перша група називається "Перший закон Ньютона", друга група "Другий закон Ньютона", третя "Третій закон Ньютона".

1 завдання.Знайди картинку до свого закону та поясни свій вибір

2 завдання.Кожна група по черзі відповідає на запитання.

1) Сформулюйте Ι закон Ньютона.

2) У чому полягає явище інерції?

3) Як рухається тіло, до якого прикладена сила, постійна за модулем та напрямком?

4) Чи правильне твердження – сили є, а прискорення немає?

5) Якщо на тіло діє кілька сил, як визначається рівнодіюча сил?

6) Запишіть ΙΙΙ закон Ньютона.

7) Як спрямоване прискорення взаємодії між собою тіл?

8) Чи виконується ΙΙΙ закон Ньютона при взаємодії на відстані або лише шляхом безпосереднього контакту?

9) Запишіть ΙΙ закон Ньютона.

3 завдання.Приступаємо до вирішення завдань. Кожна група вирішує завдання, що відповідає її закону та захищає своє рішення.

Висновок. Значення законів Ньютона

Сформульовані вище закони Ньютона в принципі дозволяють вирішити будь-яку задачу руху тіла або кількох тіл. Пошуком та аналізом цих рішень досізаймаються цілі наукові інституції. Що означає вирішити рівняння Ньютона? Це означає, за відомими силами знайти залежність координат тіла, що рухається від часу, тобто вирішити основне завдання механіки.

Точнісінько вирішити рівняння Ньютона можна лише у кількох найпростіших випадках. Величезна більшість практичних важливих завдань доводиться вирішувати приблизно. По суті, для вирішення таких завдань були створені обчислювальні машини, що дозволили розраховувати траєкторії та керувати польотами ракет і літаків.

Успіхи в освоєнні ближнього космосу та технічний прогрес багато в чому пов'язані з простими, здавалося б, законами Ньютона.

4. Домашня робота

Волков поурочні розробки з фізики: 10 клас. - М.: «ВАКО», 2007
матеріали із сайту http://www. physfac. bspu. *****/
, , Шефер курс фізики. М., Просвітництво, 1979.