Ситуационная задача по физике 10 класс по теме Первый закон Галилея - Ньютона

Задача по теме «Первый закон Галилея - Ньютона»

10 класс

ГБООУ «Пушкиногорская санаторная школа-интернат»

Учитель Ягодина Т.С.

Название задачи

Первый закон Галилея - Ньютона

Личностно-значимый познавательный вопрос

В основе современной динамики лежат рассуждения выдающегося итальянского физика и астронома Галилео Галилея (1564-1642), приведшие его к закону инерции - первому закону динамики, обобщенному в дальнейшем выдающимся английским математиком и физиком Исааком Ньютоном (1643-1727).

Задания на работу с данной информацией

Текст 1. Все началось с опытов Галилея с математическим маятником переменной длины. В установке Галилея длина маятника менялась. Ниже точки подвеса маятника на отвесной линии, проходящей через эту точку, выполнялись отверстия, в которые можно вставлять штыри. В первых опытах тело маятника отклонялось на некоторую высоту, и, будучи отпущенным, поднималось на ту же высоту, но с другой стороны. В следующих опытах в отверстие вставлялся штырь. Теперь уже при колебаниях маятника верхняя часть нити после касания штыря оставалась неподвижной, а нижняя продолжала двигаться. В результате новых наблюдений за маятниками с другой длиной нити было отмечено, что тело, будучи отпущенным, вновь поднималось на ту же высоту. Верна и обратная посылка, подтвержденная экспериментально: если тело отклонить в другую сторону, то оно снова поднимется на ту же высоту. Тело маятника не падает вниз лишь потому, что этому движению мешает нить.

Далее в своих рассуждениях Галилей заменил нить опорой-желобом в форме дуги. Шарик, скатившись с дугообразного желоба, поднимался по его противоположной стороне практически на ту же высоту. Подняться точно на ту же высоту шарику не позволяло наличие трения. Вот здесь Галилей предложил удивительно прозорливый шаг: пусть движению шарика ничто не мешает.

Спрогнозируйте, какую гипотезу мог выдвинуть в дальнейшем Галилей?

Текст 2. «Заключите себя с приятелем в простом помещении под палубой большого корабля. Пока не движется корабль, наблюдайте, как рыбы в аквариуме будут плавать безразлично во все стороны, падающие из крана капли будут падать в подставленный сосуд. И вы, бросая приятелю какую-либо вещь в одну сторону, не будете принуждены употреблять силу большую, чем для того, чтобы бросить её в другую сторону. Прыгая, вы будете проходить одинаковые расстояния во все стороны. Наблюдайте хорошенько за всем этим при равномерном движении корабля с любой скоростью. Вы не заметите ни малейшей перемены во всех указанных действиях при равномерном движении корабля и при его стоянке; ни по одному из них не в состоянии будете судить, движется ли корабль или стоит на месте». Какой фундаментальный принцип обосновывает Галилей в этом фрагменте своей книги?

Ознакомление

Выполните эксперимент Галилея, в соответствии с текстом 1.

Понимание

Какова основная заслуга первого закона Галилея - Ньютона в классической динамике?

Система отсчета связана с автомобилем. В каком случае данную систему отсчета можно считать инерциальной?

Применение

Внутри кабины космического корабля, движущегося вокруг Земли, предметы находятся в невесомости. Кроме того, эти же предметы двигаются вместе с кораблем. Является ли это движение тел внутри корабля движением по инерции?

Анализ

Существуют ли экспериментальные примеры, подтверждающие справедливость первого закона Галилея - Ньютона?

Синтез

Какие из физических характеристик (траектория, перемещение, скорость, ускорение, масса, импульс тела, кинетическая энергия) не меняются при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой?

Какие силы в классической механике сохраняют свое значение при переходе из одной ИСО в другую ИСО?

Оценка

Исаак Ньютон, создавая механику, ввел понятия абсолютного времени и пространства. Как с помощью упругой резиновой пленки можно смоделировать пространство Ньютона?

Можно ли с помощью этой мембранной конструкции смоделировать пространство А. Эйнштейна?

Литература

Аганов А.В., Сафиуллин Р.К. Физика вокруг нас. - М.: Дом педагогики,1998.

Джанколи Д.Физика:В 2-х т. Т. 1.:Пер.с англ. - М.: Мир, 1989.