Цикл уроків з теми «Закони Ньютона»

Відділ освіти Петровської у місті Донецьку ради

Донецька загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 108

Донецької міської ради Донецької області

Цикл уроків фізики

«Закони Ньютона»

1о клас

Підготувала

вчитель фізики

Каулавічуте

Ірина Леонасівна

Урок № 1. Механічна взаємодія тіл. Сила. Види сил. Інерція та інертність. І закон механіки Ньютона.

Мета. Формувати уявлення про фундаментальні поняття динаміки як маса, сила, інерція, інертність; поглибити знання про взаємодію тіл; формувати науковий світогляд на прикладі І закону Ньютона; розвивати вміння спостерігати та аналізувати явища природи, уважність.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Демонстрації: 1. Явище інерції.

2. Комп'ютерна презентація.

План вивчення нового матеріалу.

1. Що вивчають кінематика та динаміка.

2.Досліди Галілея.

3. Інерція.

4. І закон Ньютона.

5. Сила.

6. Інертність і маса.

1. Що вивчають кінематика та динаміка. При вивченні першої частини механіки - кінематики, ми з вами описували рух тіла (рівномірний або нерівномірний), не з'ясовуючи причин цього руху. З'ясувати, коли тіло може рухатися рівномірно, а коли нерівномірно, нам допоможе розділ механіки, який називається динамікою.

Динаміка - розділ механіки, який вивчає рух матеріальних тіл під дією прикладених до них сил. Основний зміст динаміки полягає в трьох законах Ньютона.

2. Аристотель стверджував, щоб тіло рухалося, його необхідно весь час «рухати»: «Тіло, яке рухалося, зупиняється, якщо сила, що штовхає його припиняє свою дію».

Італієць Галілей першим з вчених перейшов від спостережень до дослідам. Він помітив: коли куля котиться по похилій площині вниз, то її швидкість збільшується, а коли вгору - зменшується. Він вважає: якщо кулі буде котитися по горизонтальній поверхні, її швидкість повинна залишатися незмінною. Поставивши нові досліди, він побачив, що при русі по горизонтальній поверхні куля все ж таки зупиняється. Галілей зрозумів, що причина замедлення руху - тертя між кулею та площиною. Він зробив висновок: якби площина була ідеально рівною, куля котилася б завжди. Це означає, що здатність «зберігати рух» відноситься до самого тіла, а дія інших тіл приводить до зміни швидкості.

3. Явище зберігання швидкості тілом, якщо на нього не діють інші тіла, називають інерцією. Закон, відкритий Галілеєм, називають законом інерції.

Системи відліку, в яких виконується закон інерції, називають інерціальними.

4. Аналізуючи рух планет навколо Сонця, а також рух тіл на Землі, Ньютон прийшов до висновку: якщо будь-яке тіло рухається відносно Сонця з прискоренням, то це прискорення завжди викликає дія на нього іншого тіла або декількох тіл.

З прискоренням рухаються планети навколо Сонця. Прискорення падаючого на Землю тіла викликано впливом Землі. Прискорення тіла, що коливається на пружині, викликано впливом пружини тощо.

За вченням Ньютона сила - причина зміни руху тіла. Якщо на тіло не діють інші тіла, то воно або у спокої, або рухається рівномірно та прямолінійно. В цьому і полягає І закон Ньютона.

Сформулюємо цей закон з урахуванням системи відліку та компенсації дії інших тіл.

І закон Ньютона. Існують такі системи відліку, відносно яких тіло, на яке не діють інші тіла (або їх дія компенсує одна одну), знаходиться у спокої або рухається прямолінійно та рівномірно.

Демонстрація дослідів з обговоренням результатів.

1. Книга, що лежить на столі, у спокої (дія Землі компенсується дією стола).

2.Електромагніт утримує сталеву кульку в спокої при проходженні по ньому електричного струму. Якщо коло розімкнути, кулька впаде.

3. Кулька в жолобі на столі. Притримуючи кульку рукою, іншою рухаємо жолоб по столу. Якщо раптово зупинити жолоб, то кулька по інерції продовжує рухатися.

5. Сила - міра взаємодії тіл. Внаслідок дії сили тіло змінює свою швидкість або деформується. Сила - векторна величина. Позначається буквою F. Одиниця вимірювання - Н.

Щоб змінити свою швидкість різ ним тілам потрібен різний час.

6. Дослід. Дві кульки різної величини рухаються на столі. Яка зупиниться першою? (обговорення результату.)

Інертність - властивість тіла, яка полягає в тому, що для зміни швидкості тілу потрібен деякий час: чим більше цей час, тім більш інертніше тіло.

Фізична величина, яка характеризує цю властивість називається масою. Позначається m, одиниця вимірювання - кг.

Питання для обговорення для закріплення матеріалу.

1.Який рух можна вважати «рухом по інерції»?

2. Навести приклади «збереження швидкості в природі та техніці».

3. Чому пасажира «штовхає назад» при різкому початку руху транспорту?

4. Дія яких тіл на м'яч компенсується, коли він лежить на Землі? Плаває в річці?

Завдання додому.

Підручник. Є.В.Коршак. Фізика - 10,§15,16.

Урок № 2. ІІ закон Ньютона.

Мета. Ознайомити учнів із залежністю між прискоренням, що набуває тіло,діючою на нього і силою; сприяти формуванню пізнавальних здібностей учнів; розвивати вміння застосовувати свої знання при розв'язуванні задач різного типу.

Тип уроку: комбінований.

Демонстрації. 1. Залежність прискорення тіла від діючої на нього сили.

2. Комп'ютерна презентація.

План уроку.

І. Актуалізація опорних знань (обговорення питань).

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Залежність прискорення тіла від діючої на нього сили.

2. ІІ закон Ньютона.

3. Приклади використання ІІ закону Ньютона.

ІІІ. Розв'язування задач.

ІV. Підсумки уроку.

І. Актуалізація опорних знань (обговорення питань).

1. У чому сутність явища інерції?

2. Приклади явища, пояснити його.

3. Що характеризує інертність?

4. У чому полягає зміст І закону Ньютона?

5. Чи можна миттєво змінити швидкість тіла?

6. Що є мірою взаємодії тіл?

7. Що відбувається з тілом, якщо на нього діє сила?

8. Інерціальні системи відліку. Можна потяг, який їде криволінійною ділянкою залізниці, вважати ІСВ?

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Демонстрація. Залежність прискорення тіла від діючої на нього сили.

На стіл поставити візок, який з'єднаний з динамометром, ниткою через нерухомий блок з'єднуються важки різної маси. Якщо візок відпустити, він починає рухатися під дією сили натягування нитки. Динамометр показує, що при русі візка діюча на нього сила залишається незмінною. Діючу на візок силу можна змінювати за допомогою важків різної маси. Дослід доводить, що модуль прискорення прямо пропорційний модулю діючої сили. Якщо діяти силою в різних напрямках, на досліді можна впевнитися, що напрямок прискорення та сили співпадають.

За допомогою важків, які можна ставити на візок, можна довести, що модуль прискорення обернено пропорційний масі візка.

2. ІІ закон Ньютона.

Співвідношення між силою, що діє на тіло, його масою та прискоренням встановлює ІІ закон Ньютона: прискорення, якого набуває тіло під дією сили, прямо пропорційне силі, обернено пропорційне масі тіла і має той самий напрямок, що й сила:

Або: сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення, якого надає ця сила:

F=ma.

ОДИНИЦЯ СИЛИВ СІ: 1Н= 1 КГ*М/С² (це сила, яка змінює швидкість тіла масою 1кг на 1м/с за 1с ).

Ньютон сформулював другий закон механіки дещо інакше, увівши поняття кількості руху, але ми повернемося до нього пізніше.

Висновок. Якщо на тіло діє тільки одна сила, воно рухається рівноприскорено, якщо дві чи більше, то рух може бути і рівномірним, і рівноприскореним, в залежності від значення рівнодійної сили.

а) v=const, якщо F_р=0;

б) v змінюється, якщо F≠0.

3. Приклади використання ІІ закону Ньютона.

1) вимірювання маси за допомогою зважування;

2) рух Землі під дією Сонця.

Другий закон Ньютона узагальнив важливий факт: дія сил не спричиняє самого руху, а лише змінює його; сила викликає зміну швидкості, тобто прискорення, а не саму швидкість.

ІІІ. Розв'язування задач.

1. Визначте масу тіла, якому сила 10Н надає прискорення 2 м/с².(5кг).

2. Швидкість автомобіля змінюється за законом:v=20-1,5t. Визначте силу, що діє на автомобіль, якщо його маса 1т.(-1500Н).

3. Візок масою 500кг рухають по рейкам із стану спокою, прикладаючи силу 25Н. Через який час він досягне швидкості 2 м/с? (40с).

Підсумки уроку.

Домашнє завдання. Коршак Є.В. Фізика-10, §17, вправа 9 (а, б, г).

Урок № 3. ІІІ закон Ньютона. Межі застосування законів Ньютона.

Мета. Розкрити зміст ІІІ закону Ньютона; поглибити знання про взаємодію тіл; розвивати навички дослідницької діяльності, вміння пояснювати результати досліджень; формувати навички групової діяльності.

Тип уроку: комбінований.

Демонстрації. 1. Досліди, що підтверджують ІІІ закон Ньютона.

2. Комп'ютерна презентація.

План уроку.

І. Перевірка знань учнів (фізичний диктант).

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. ІІІ закон Ньютона.

2. Властивості сил, зв'язаних ІІІ законом Ньютона.

3. Приклади прояви ІІІ закону Ньютона.

4. Робота в групах (проведення дослідження, пояснення результатів).

5. Межі застосування законів Ньютона.

ІІІ. Розв'язування задач.

ІV. Підсумки уроку.

І. Перевірка знань учнів (фізичний диктант).

1. Інерція - …

2. Інертність - …

3. На тіло діє одна сила. Як воно рухається ?

4. Автомобіль рухається по колу. Який напрямок сили, що діє на тіло?

5. Який зв'язок між силою, прискоренням та масою тіла?

6. 1 Н - це сила…

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. ІІІ закон Ньютона.

При взаємодії двох тіл відношення модулів їх прискорень дорівнює оберненому відношенню їх мас:

m₁a₁₌m₂a₂.

Прискорення взаємодіючих тіл мають протилежні напрямки, тому у векторній формі можна записати:

m₁a₁₌m₂a₂.

Ця рівність є математичним виразом ІІІ закону динаміки. За формулюванням Ньютона:

у дії завжди є однакова і протилежно напрямлена протидія, тобто взаємодії двох тіл однакові між собою і спрямовані у протилежні сторони.

Досліди показують, що сили будь-якої природи під час взаємодії виникають попарно, мають протилежні напрями, однакові за модулем.

3. Приклади прояви ІІІ закону Ньютона.

Згідно ІІІ закону Ньютона камінь притягує Землю з такою ж за модулем силою, з якою Земля притягує камінь. Тому камінь падає, він та Земля рухаються з прискореннями назустріч. Але прискорення Землі в стільки разів менше прискорення каменя, в скільки її маса більше маси каменя. Тому ми і помічаємо часто тільки одну силу взаємодії із двох - діючу на камінь з боку Землі.

Реактивний рух.

Явище віддачі.

Взаємодія Землі і Сонця, Землі і Місяця, рух інших планет та небесних тіл.

Рух транспортних засобів.

4. Робота в групах (проведення дослідження, пояснення результатів).

Кожна група отримує завдання з описом досліду, який їй необхідно провести, та прилади. Зробивши дослідження учні в групах обговорюють результат, вибирають «спікера» групи, який доповідає і пояснює отриманий результат роботи.

1)ДОСЛІД З ДЕМОНСТРАЦІЙНИМИ ДИНАМОМЕТРАМИ. Ниткою з'єднують динамометри, які тримають два учня. Потім перший починає тягнути свій динамометр, другий тримає свій динамометр нерухомо. Динамометри показують однаковий результат за модулем, а стрілки відхиляються у протилежних напрямках.

2) ВЗАЄМОДІЯ ОДНАКОВИХ ВІЗКІВ. Маси візків, з'єднаних за допомогою пружини та нитки, однакові. Перерізається нитка. Описати та пояснити отриманий результат.

3) ВЗАЄМОДІЯ РІЗНИХ ВІЗКІВ. Маси візків, з'єднаних за допомогою пружини та нитки,різні. Перерізається нитка. Описати та пояснити отриманий результат.

4)ПОСТРІЛ МОДЕЛІ ГАРМАТИ.

Висновки.

- сили завжди виникають парами;

- ці сили завжди однієї природи;

сили прикладені до різних тіл, тому не мають рівнодійної.

5. Межі застосування законів Ньютона.

Всі закони динаміки виконуються в ІСВ. За допомогою законів Ньютона можна визначити положення та швидкість тіла в будь-який час за відомими силам і початковим умовам або знайти сили за заданим рухом.

ІІІ. Розв'язування задач.

1. О вітрове скло рухомого автомобіля вдарився комар. Порівняйте сили, діючи на комара і автомобіль під час удару.

2.Два суперника перетягують канат. Яка рівнодійна цих сил? Канат порвався, коли обидва суперника тягнули його з силами 400Н. Можна на такому канаті піднімати вантаж масою 60кг?

Підсумки уроку.

Домашнє завдання.

Підручник Фізика-10, §18.

Задача. Два хлопця масами 50кг і 40кг стоять на ковзанах на льоду. Перший відштовхується від другого з силою 10Н. Які відстані проїдуть хлопці за 5с?

Урок № 4. Значення законів Ньютона.

Мета. Узагальнити та поглибити знання учнів про закони динаміки; розвивати практичні навички та пізнавальний інтерес при розв'язуванні якісних та розрахункових задач; розвивати мислення; виховувати прагнення до пошуку під час роботи з джерелами додаткової інформації; формувати навички колективної діяльності в поєднанні з індивідуальними.

Тип уроку: урок узагальнення та закріплення вивченого матеріалу.

План уроку.

І. Повторення та узагальнення вивченого матеріалу (робота в групах).

ІІ. Розв'язування задач.

ІІІ Підсумки уроку.

І. Повторення та узагальнення вивченого матеріалу (робота в групах).

- «Мозкова атака». Що ми знаємо про закони руху?

- Поділ на групи, формування завдань для груп.

Тематика матеріалів для повторення в групах.

1) І закон інерції. Явище інерції. ІСВ.

2) ІІ закон Ньютона. Інертність. Маса. Сила. Рівнодійна сил.

3) ІІІ закон Ньютона. Властивості сил, про які йдеться у 3 законі Ньютона.

4) Межі застосування законів динаміки. Значення законів Ньютона.

Учні в групах обговорюють питання, підготовляють відповіді, доповідає не один учень, а по черзі всі демонструють свої знання. Відповіді можна підтверджувати дослідами.

Вчитель. На могилі І.Ньютона зроблено напис:

Тут похований

Сер Ісаак Ньютон,

Який майже божественною силою свого розуму

Вперше пояснив
За допомогою свого математичного методу

Рух і форми планет,

Шляхи комет, припливи і відпливи океану…

Нехай смертні радіють що серед них

Жила така окраса людського роду.

ІІ. Розв'язування задач.

Якісні задачі.

1. Автомобіль рухається зі швидкістю 5м/с. Яким буде його рух, якщо на нього почне діяти постійна сила, спрямована в тому ж напрямку, що і швидкість? В протилежному напрямку?

2. Пояснити, чому кінь тягне візок, а не навпаки?

3. Чому падіння з деякої висоти на мерзлу землю опасней, ніж на рихлий сніг?

Розрахункові задачі.

1. З яким прискоренням рухається при розбігу реактивний літак масою 60т, якщо сила тяги двигунів 90кН?

2.Водій автомобіля почав гальмування, коли машина знаходилися на відстані 150м від заправ очної станції і рухалася зі швидкістю 54км/год. Якою була сила опору руху, щоб автомобіль масою 500кг зупинився біля станції?

Підсумки уроку.

Домашнє завдання. Повторити закони Ньютона.

Задача. Потяг почав гальмувати при швидкості 36 км/год на відстані 150м від семафору. Маса потягу 1500т, при гальмуванні діє сила 1,5МН. На якій відстані від семафору знаходився потяг через 10с після початку гальмування?