Конспект урока по физике "применение законов ньютона". Конспект урока по физике "применение законов ньютона" на тему «Законы 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?

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:

Б. F = m(v-v o)/t

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

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

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

Обобщающий урок по теме «Законы Ньютона»

Цели урока : обобщить и систематизировать знания обучающихся о законах Ньютона; учить применять полученные ранее знания для объяснения изучаемых явлений при решении задач; подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.

Оборудование : компьютерная презентация .

Эпиграф

«Знать физику - значит уметь решать задачи»

Э.Ферми

1 слайд

Ход урока

1. Организационный момент
2. Повторение изученного материала

Кроссворд – наоборот

Слайд 2

Дать пояснение к словам. Ключевое слово « механика»

Механика была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей обширный класс явлений – движение тел. Один из современников Ньютона, А. Поп,так выразил свое восхищение этой теорией в стихах (перевод С. Маршака) :Был этот мир

Глубокой тьмой окутан.

Да будет свет!

И вот явился Ньютон.

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 равномерное движение или находится в покое?.Ответ дает 1-й закон Ньютона.
2. Почему и при каких условиях тело движется равноускоренно? Ответ дает на этот вопрос 2-й закон Ньютона.
3. Как вообще возникает сила? Ответ на этот вопрос дает 3-й закон Ньютона.
4. От единичного факта – падения яблока – Ньютон приходит к грандиозному обобщению. Какому?

Законы движения выражаются простыми, на первый взгляд, формулами, но содержится в них необыкновенно много. Ведь вокруг нас происходят самые разнообразные движения. Приведите примеры. 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.

А теперь давайте повторим изученные понятия и применим законы Ньютона для объяснения некоторых явлений.

Продолжите предложения

1. Сила – величина…
2. Сила характеризуется тремя параметрами...
3. Равнодействующей называется сила…
4. Сила – причина… Слайд 5

Согласны ли вы со следующими утверждениями?

1. Если на тело не действует сила, то оно не двигается
2. Если на тело действует сила, то скорость тела изменяется
3. Если на тело перестает действовать сила, то оно останавливается
4. Тело обязательно двигается туда, куда направляется сила
5. Все тела падают с одинаковым ускорением. Слайд 6
6. Массу одного из взаимодействующих тел увеличили в 5 раз. При этом сила взаимодействия увеличилась в 5 раз

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) поезд движется равномерно на прямолинейном участке дороги.

Слайд 7

Для каждого участка охарактеризуйте движение . Слайд 8

Законы Ньютона позволяют людям не только изучать движения, но и управлять ими. Например, ученым, которые управляют полетом космического корабля, необходимо знать положение корабля в любой момент времени. Им известно начальное положение корабля на стартовой площадке и его начальная скорость. Им известны и силы. Действующие на корабль в любой точке траектории. Пользуясь этими данными, они решают задачу механики применительно к космическому кораблю. Но сил, действующих на корабль, очень много. Они все время меняются. И вычислять надо не одну. а три координаты. Движение происходит в пространстве. Мы же с вами решаем более простые задачи.

1. Решение задач (самостоятельно)

1-й уровень

1.Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 м\с 2 .

2.К телу приложены две силы: F 1 =0,5Н, F 2 =2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.

F 1 F 2

2-й уровень

1.Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м\с. Найти начальную скорость тела.

2. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м\с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.

Дополнительная задача

По графику зависимости проекции силы от времени начертите график зависимости проекции ускорения от времени.

F х

О А В С t

Подведение итогов

Законы Ньютона важно знать и помнить машинистам поездов, водителям автомашин и вообще всем, кто управляет транспортным средством, а также пешеходам, пересекающим оживленную улицу. Почему? (Для остановки движущихся тел нужны время и пространство).

Боевое применение танков часто основано на их способности создавать значительную ударную силу. Обладая огромной массой, танки на большой скорости могут легко разбивать прочные стены. Таранить укрепления врага. Чтобы как-то снизить эту ударную силу. Противотанковая оборона стремиться в первую очередь уменьшить скорость танков вблизи обороняемых объектов. С этой целью распахивают или разжижают грунт, вырывают канавы.

Если нет противодействия, нет и действия. Поэтому, чтобы просверлить отверстие в тонкой детали, ее зажимают в тисках.

Бурно развивающаяся техника требует решения ряда научных проблем, в первую очередь в механике. Ньютон видел в науке важный способ совершенствования производства. Вот что об этом он написал: «Если дети будут хорошо обучены и воспитаны опытными учителями, то со временем народ получит более умных моряков, кораблестроителей, архитекторов, инженеров и лиц всевозможных математических профессий для работы, как на море, так и на суше».Слайд 9.

Научный подвиг Ньютона по достоинству оценен и современниками и потомками. Новая физика изменила представления Ньютона о пространстве и времени, массе и действии, но не отбросила его механику, а только определила границы ее применимости.И тем не менее «мы восхищаемся гением Ньютона, сумевшим в пестром многообразии явлений открыть простые и глубокие законы. Без знания их человек никогда бы не достиг того господства над силами природы, свидетелями которого мы являемся»(П.С. Кудрявцев). Сам Ньютон сказал: «Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше». Слайд 10.

Домашнее задание: Сборник задач Лукашика № 319, 321,322(желающим)

Обобщающий урок по теме « Законы Ньютона», 9 класс

Цели урока: обобщить и систематизировать знания обучающихся о законах Ньютона. Задачи урока: научить применять полученные ранее знания для объяснения изучаемых явлений, при решении задач; показать мировоззренческое и практическое значение законов Ньютона.

Оборудование: компьютерная презентация.

1. Организационный момент

2. Повторение изученного материала

Кроссворд – наоборот

Дать пояснение к словам. Ключевое слово « механика »

Механика была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей обширный класс явлений - движения тел . Приведите примеры движения тел (не только транспорта или людей). Как видите, эти движения и совершающие их тела разнообразны. Различны и силы, действующие на них.

Но для всех движений и тел справедливы законы Ньютона . Слайд 1

Один из современников Ньютона так выразил свое восхищение этой теорией в стихах (перевод С. Я Маршака):

Был этот мир
Глубокой тьмой окутан.
Да будет свет!
И вот явился Ньютон.

А теперь давайте повторим изученные понятия и законы Ньютона и применим их

для объяснения некоторых явлений.

Посмотрите на слайд 2. Какие силы действуют на парашютиста? Когда он движется равномерно?

Как движется космическая станция?

Продолжите предложения .

1 .Сила - величина... 2.Сила характеризуется тремя параметрами... 3. Равнодействующей называется сила... 4. Сила - причина...

Слайд 3 Согласны ли вы со следующими утверждениями?

1 .Если на тело не действует сила, то оно не движется.

2. Если на тело действует сила, то скорость тела изменяется.

3. Если на тело перестает действовать сила, то оно останавливается. 4. Тело обязательно движется туда, куда направлена сила. Слайд 6

5. Массу одного из взаимодействующих тел увеличили в 5 раз. При этом сила взаимодействия увеличилась в 5 раз.

6. Законы Ньютона действуют во всех системах отсчёта …

Как формулируются законы Ньютона и как записать их математически? (1 ученик читает формулировки, 2-й ученик записывает на доске)

1-й закон: v =0; v =const; F=0; a=0 (в векторном виде)
2-й закон: F=ma
3-й закон: F1= - F2

Подумайте и ответьте: 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) поезд движется равномерно на прямолинейном

участке дороги

3.Физкультминутка.

4. Давайте ещё раз повторим и обобщим всё сказанное по таблице. Слайд 4,5

Слайд 6

Посмотрите на график. Для каждого участка опишите движение. Какова равнодействующая всех сил, действующих на тело на каждом участке? Решите устно, какая сила действует на тело на 1-м участке, если масса тела= 2 кг. Слайд 8

Решим ещё задачи.

Задача1. Буксирным тросом перемещают автомобиль массой 2,5т по прямолинейному участку пути. Определите ускорение автомобиля, если сила тяги 5кН.

Задача2 . Тело массой 2кг движется по прямолинейной траектории под действием равнодействующей силы. График движения представлен на рисунке. Чему равна проекция ускорения тела в следующие моменты времени: 0-20c; 20-35с; 35-50с?

Земная механика многим обязана гению Ньютона. С помощью законов движения тел механики до сих пор рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств и их координаты, оценивают прочность конструкций.

Мы же с вами решаем более простые задачи.

Решение задач (самостоятельно) слайд 7

1-й уровень

1.Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 мс 2 .

2.К телу приложены две силы: F 1 =0,5Н, F 2 =2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.

F 1 F 2

2-й уровень

1.Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 мс. Найти начальную скорость тела.

2. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 мс. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.

Сдаём свои работы.

Кто испытывал затруднения? Какие?

Вот слова самого Ньютона:

«Первое время в школе я учился очень посредственно. И вот однажды меня обидел лучший ученик в классе. Я решил, что самая страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие во мне способности, проснулись, и я с легкостью затмил своего соперника.» С этого счастливого дня для мировой науки начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.

Д.З. Таблицу (выданный вам бланк) заполните.

6. Итоги урока.

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?

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.