Конспект урока Всемирное тяготение

МОБУ «СОШ №4»

урок физики в 9 классе

«Закон всемирного тяготения»

учитель физики

Лавкова В.Н.

Цели урока:

• Изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость.

• Ввести понятие гравитационной постоянной как одной из фундаментальных констант.

• Учить решать задачи на применение закона всемирного тяготения.

Тип урока: Комбинированный урок

Демонстрации: компьютерная презентация.

Ход урока:

1. Оргмомент.

2. Актуализация знаний:

Экспресс опрос (За каждый правильный ответ ученик получает 0,5 балла)

1. Что называется свободным падением тел?

2. Что такое ускорение свободного падения?

3. Кто первым пришел к выводу о том, что свободное падение является равноускоренным движением?

4. Почему в воздухе кусочек ваты падает с меньшим ускорением, чем железный шарик?

5. Действует ли сила тяжести на подброшенное вверх тело во время подъема?

6. С каким ускорением движется подброшенное вверх тело во время его подъема?

7. Отчего зависит наибольшая высота подъема брошенного вверх тела, если сопротивлением воздуха можно пренебречь?

8. Чему равна скорость тела, брошенного вертикально вверх, в наивысшей точке его подъема?

На столах учеников лежат мини тесты. Взаимопроверка на доске.

5 заданий - «5»

4 задания - «4»

3 задания - «3»

+ баллы за фронтальный опрос

3. Изучение нового материала:

Слайд 1. Наблюдения и опыты.

Датский астроном Тихо Браге, многие годы, наблюдая за движением планет, накопил многочисленные данные, но не сумел их обработать. Это сделал его ученик Иоганн Кеплер. Кеплер установил законы движения планет вокруг Солнца. Но Кеплер не сумел объяснить динамику движения. Почему планеты обращаются вокруг Солнца именно по таким законам? На этот вопрос сумел ответить Исаак Ньютон.

Изучая в течение многих лет движение тел, в частности движение Луны, вокруг Земли и планет вокруг Солнца, Ньютон пришел к смелой мысли о том, что все тела во Вселенной взаимно притягивают друг друга.

Взаимное притяжение между всеми телами было названо всемирным тяготением. Силы всемирного тяготения иначе называют гравитационными.

Слайд 2. Закон всемирного тяготения.

«Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними»

Слайд 3.Гравитационная постоянная.

В современной физике есть постоянные величины, которые называют фундаментальными. Фундаментальность этих постоянных в том, что их значения не изменяются. Где бы мы ни измеряли эти постоянные, мы всегда получим одни и те же значения. Первую фундаментальную постоянную - гравитационную постоянную G - ввел в физику Исаак Ньютон. Появилась она с открытием закона всемирного тяготения.

Гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей на тело массой 1кг со стороны другого тела такой же массы при расстоянии между телами равном 1м.

Измерения показывают, что G = 6,67·10^-11 Н·м²/кг².

Слайд 4.Опыт Кавендиша

Впервые гравитационная постоянная была измерена английским физиком Г.Кавендишем в 1788 г. С помощью прибора, называемого крутильными весами. Кавендиш закрепил два маленьких свинцовых шара (d = 5см и массой 775 г) на тонкой проволоке. Два больших свинцовых шара (d =20 см и массой 45,5 кг) близко подводились к маленьким. Силы притяжения больших шаров заставляли перемещаться маленькие, при этом проволока закручивалась. По углу закручивания определяли силу, действующую между шарами.

Слайд 5. Современные торсионные весы в Вашингтонской лаборатории.

Слайд 6. Пределы применимости закона всемирного тяготения:

• Тела являются материальными точками;

• Тела являются однородными шарами;

• Одно из взаимодействующих - шар, размеры и масса которого значительно больше, чем второго тела.

Слайд 7 Применение закона всемирного тяготения

• Обращение планет вокруг Солнца и их спутников;

• Падение тел на Землю;

• Орбиты комет и метеоров;

• Приливы и отливы.

В истории закона всемирного тяготения много удивительного и интересного. Забавна легенда о том, что ньютон открыл этот закон, сидя под яблоней, когда ему на голову упало яблоко.

Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но 9 лет не публиковал, т.к. неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. И только когда было уточнено это расстояние, Ньютон в 1667г опубликовал этот закон.

Но самым удивительным было, с какой смелостью Ньютон объявил, что закон тяготения есть всеобщий закон, который определяет взаимодействие любых тел во Вселенной.

Ньютон предложил, что ряд явлений, казалось бы, не имеющих ничего общего, вызваны одной причиной.

На вопрос о том, какова природа сил тяготения, Ньютон отвечал: «не знаю, а гипотез измышлять не желаю»

В разное время были предложены гипотезы о причинах тяготения, которые не подтверждались фактами.

В настоящее время механизм гравитационного взаимодействия представляется следующим образом. Каждое тело массой М создает вокруг себя поле, которое называют гравитационным. Если в некоторую точку этого поля поместить другое тело массой m, то гравитационное поле действует на него силой F, зависящей от свойств поля в этой точке и от величины массы второго тела.

Гравитационное поле является одним из видов материи. Оно характеризует изменение физических и геометрических свойств пространства вблизи массивных тел и может быть обнаружено по силовому воздействию на другие физические объекты.

4. Закрепление пройденного материала:

Решение задач:

1. Закон всемирного тяготения носит универсальный характер, почему мы не наблюдаем притяжение двух людей, все же обладающих массой?

(Даже если масса людей - участников взаимодействия - составляет несколько сотен килограммов, сила притяжения между ними на расстоянии 1м составит ~10^-6 Н. Это очень маленькая сила, которую могут зафиксировать только высокочувствительные приборы)

2. Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку?

( Согласно III закону Ньютона два тела взаимодействуют с силами равными по модулю и противоположными по направлению. Когда яблоко отрывается от ветки, то оба тела - Земля и яблоко - движутся навстречу друг другу. Так как масса Земли во много раз больше массы яблока, то ее ускорение практически равно нулю.)

3. Космическая ракета удаляется от Земли. Как изменится сила тяготения, действующая со стороны Земли на ракету, при увеличении расстояния до центра Земли в 3 раза?

( Уменьшится в 9 раз )

4. Сила тяготения между двумя шарами 0,0001 Н. Какова масса одного из шаров, если расстояние между их центрами 1 м, а масса другого шара 100 кг?

V. Домашнее задание:

Подготовить сообщения на тему «Открытие планет Нептун и Плутон», «Комета Галлея».

§ 15, упр.15