План-конспект урока Закон всемирного тяготения

Тема урока: Закон всемирного тяготения

Цель урока: Изучить закон всемирного тяготения, показав его практическую значимость. Более широко раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить учащихся с областью действия гравитационных сил.

Задачи урока:

Обучающие:

• добиться усвоения учащимися знания о законе всемирного тяготения; изучение основных законов природы;

• усвоения закона всемирного тяготения.

Развивающие:

• развивать внимание и речь;

• умение слушать и систематизировать полученные знания;

• развитие логического мышления (умение классифицировать факты, делать выводы);

• развивать речь, мышлении, совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы; выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Воспитывающие:

• воспитывать интерес к изучению физики;

• умение работать в совместной деятельности с преподавателем;

• коммуникативные качества личности;

• формировать систему взглядов на мир

• воспитывать интерес к творческой и исследовательской работе

Оборудование:

1. Кроссворд.

2. Физические тела для бросания (теннисный шарик, губка, тяжелый мяч, кубик, кирпич, металлический шарик…).

3. Камень, мяч

4. Динамометры, грузы по 0,1 кг.

5. Таблица для записи результатов работы в группах.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Целеполагание.

3. Повторение.

4. Мотивация.

5. Изучение нового материала.

6. Физкультминутка.

7. Закрепление.

8. Индивидуальная работа (тест)

9. Итог урока.

10. Рефлексия.

11. Отметки.

12. Домашняя работа.

1.Организационный момент.

2. Актуализация

3. Проверка домашнего задания (промежуточная рефлексия)

4. Целеполагание

(промежуточная рефлексия)

5. Мотивация.

6.Новая тема.

7.Физкультминутка

8.Закрепление нового материала.

8. Индивидуальная работа.

(промежуточная рефлексия)

9. Итог урока.

10. Домашняя работа.

11. Оценки.

(промежуточная рефлексия)

12. Рефлексия.

Придумано кем-то просто и мудро

При встрече здороваться:

- Доброе утро!

- Доброе утро солнцу и птицам!

- Доброе утро улыбчивым лицам!

И каждый становится добрым, доверчивым…

И доброе утро длится до вечера!

Здравствуйте, ребята! Сегодняшний наш урок мне хотелось бы начать словами известного английского писателя Бернарда Шоу:

«Если у вас есть яблоко и у меня есть яблоко, если мы обменяемся этими яблоками, то и у вас и у меня останется по одному яблоку. А если у вас есть идея и у меня есть идея и мы обменяемся идеями, то у каждого из нас будет по две идеи. Ваши идеи сегодня будут очень кстати.

Итак, мы начинаем….

Сверка с ключом (взаимоконтроль)

Сегодня на уроке мы вспомним и углубим знания о физическом явлении, с которым вы знакомились в 7 классе. Его название вы вспомните, разгадав кроссворд.

Разгадав кроссворд, мы получили слово, которое обозначает физическое явление, с которым мы знакомы с 7 класса. Какое?

Что общего между этими природными явлениями? (Падение тел на Землю, Движение планет вокруг Солнца. Приливы и отливы. Существование воздушной атмосферы.)

Сегодня мы поговорим о великой силе природы - силе всемирного тяготения. Тысячелетиями сетовал человек на эту силу. Она не позволяла строить многокилометровые башни (верхние этажи своей тяжестью давили на нижние - строение разрушалось), мосты через широкие реки (чуть просчитывались инженеры - и они с грохотом обрушивались). Между тем человек и не подозревал, скольким этой силе он обязан.

Именно она собирает воды планеты, образуя моря и океаны, удерживает голубую атмосферу Земли, да и саму Землю на орбите вокруг Солнца. Не будь этой силы, Земля и другие тела нашей планетной системы - от мельчайшего астероида до гигантского Юпитера - понеслись бы в разные стороны в черное пространство Вселенной. А сама Вселенная? И она не устояла бы без силы всемирного тяготения - галактики распались бы.

Человек заставил служить себе эту силу. Издавна она направляла потоки воды, на пути которых человек воздвигал плотины и ставил турбины, она совершала работу в первом паровом двигателе английского кузнеца Ньюкомена, заставляла качаться маятники часов. Человек запустил искусственный спутник Земли, и могучая сила тяготения понесла его именно по расчетному пути.

Итак, давайте определим цели и задачи сегодняшнего урока

Сегодня на уроке мы с вами изучим закон всемирного тяготения, покажем его практическую значимость. Шире раскроем понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомимся с областью действия гравитационных сил.

Откройте тетради и запишите тему урока: «Всемирное тяготение. Закон всемирного тяготения».

Повседневные наблюдения убеждают нас в том, что все тела притягиваются к Земле. С земным притяжением человек знакомится в раннем возрасте. Упавшая на пол игрушка знакомит ребёнка с притяжением тел к Земле. Мяч, брошенный вверх, падает на Землю. Яблоко отрывается от яблони и тоже падает на Землю. Луна словно на привязи обращается вокруг Земли, а Земля вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца. Все тела во Вселенной притягиваются друг другу. Это притяжение было названо всемирным тяготением. Попытки объяснить движение небесных тел, в частности, планет солнечной системы предпринимались очень давно.

Датский астроном Тихо Браге (1546-1601), долгие годы наблюдавший за движением планет, накопил огромное количество интересных данных, но не сумел их обработать.

Иоганн Кеплер (1571-1630), используя идею Коперника о гелиоцентрической системе и результаты наблюдений Тихо Браге установил законы движения планет вокруг Солнца, однако не смог объяснить динамику этого движения.

После открытия Коперником гелиоцентрической системы мира начались поиски закономерностей, которым подчиняется движение планет вокруг Солнца.

Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но целые 9 лет не публиковал его, так как имевшиеся тогда неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году, после уточнения этого расстояния, закон всемирного тяготения был наконец-то отдан в печать.

Гипотеза Ньютона: «Причина, вызывающая падения камня Землю, движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же».

Ньютон предположил, что ряд явлений, казалось бы, имеющих ничего общего (падение тел на Землю, обращение планет вокруг Солнца, движение Луны вокруг Земли, приливы и отливы вызваны одной причиной. Окинув единым мысленным взором «земное» и «небесное», Ньютон предположил, что существует единый закон всемирного тяготения, которому подвластны все тела во Вселенной - от яблок до планет!

Существует легенда, что, постоянно думая над этим вопросом и наблюдая за падением яблока с ветки дерева, Ньютон выдвинул гипотезу о том, что движение планет по орбитам вокруг Солнца и падение тел на Землю вызваны одной и той же причиной - тяготением, которое существует между всеми телами. Теперь исследования историков показывают, что такая догадка высказывалась учеными и до Ньютона. Однако именно он из этой гипотезы сделал частный, но очень важный вывод: между центростремительным ускорением Луны и ускорением свободного падения на Земле должна существовать связь. Эту связь нужно было установить численно и проверить.

Из курса географии вам известно, что притяжение между Землей и Луной вызывает что-то. Что?

Андрей приготовил рассказ о взаимном притяжении планет.

Существует легенда о том, как был открыт этот закон.

Ньютон под яблоней сидел

Вот-вот должна прийти идея

А плод над ним уже созрел,

К земле всей массой тяготея

Умолкли птицы. Тишина.

Зажглись далекие светила

И спелым яблоком Луна

Повисла в небе и светила

Он мыслил, а Луна, кружась

С Землею Солнце огибала

Вещей невидимая связь

В ту ночь яснее проступала.

Ньютон взглянул на небосвод…

На ветке дрогнула - и то

На землю яблоко упало

И был открыт великий закон -

Всемирный закон тяготенья

Вращенье планет объясняет нам он

И яблок румяных паденье!

Историю открытия закона Владислав нашел в Интернете и сейчас нам её расскажет.

Сформулируем закон всемирного тяготения: «Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними:
F= G m₁m_{2 /} r²
где m₁ и m₂ - массы взаимодействующих тел, r - расстояние между телами,G - коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех тел в природе и называемый постоянной всемирного тяготения, или гравитационной постоянной».
Гравитационное взаимодействие - это взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу.
Гравитационное поле - особый вид материи, осуществляющий гравитационное взаимодействие.
Следует обратить внимание на то, что сформулированный: закон всемирного тяготения справедлив лишь для материальных точек. Ньютон также доказал, что закон справедлив для шаров, плотность которых распределена симметрично относительно их центров. В этом случае R - это расстояние между центрами шаров.
Закон всемирного тяготения справедлив для точечных, а также сферически симметричных тел. Приближенно он выполняется для любых тел, если расстояние между ними значительно больше их размеров

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 пробное тело массой т, то гравитационное поле действует на данное тело с силой F, зависящей от свойств поля в этой точке и от величины массы пробного тела.

Английский физик Генри Кавендиш в 1798 г. определил, насколько велика сила притяжения между двумя объектами. В результате была достаточно точно определена гравитационная постоянная, что позволило Кавендишу впервые определить массу Земли.

Опыты проводились при помощи крутильных весов. На длинном стержне уравновешивались два маленьких шарика одинаковой массы m. Стержень был подвешен на тонкой проволоке. К маленьким шарикам с противоположных сторон стержня подставлялись на близком расстоянии большие свинцовые шары. Масса каждого большого шара была равна М. При сближении шаров проволока закручивалась. Угол закручивания проволоки регистрировался на шкале по повороту светового пучка, отраженного от зеркальца. По углу закручивания проволоки определялся момент силы упругости равный моменту пары сил, возникающих при притяжении маленьких шариков к большим шарикам. Дальнейший ход астрономических наблюдений и лабораторных измерений подтвердил найденное выражение для силы взаимного притяжения тел. Оказалось, что G это универсальная константа, названная гравитационной постоянной. Значение этой величины получилось очень маленьким, и измерить его удалось только благодаря большой чувствительности крутильных весов.
G - гравитационная постоянная, она численно равна силе гравитационного притяжения двух тел, массой по 1 кг, находящихся расстоянии 1 м одно от другого.
G =6,67 - 10¹¹ Н*м²/кг²
Сила взаимного притяжения тел всегда направлена вдоль прямой, соединяющей эти тела.

Одним из ярких примеров триумфа закона всемирного тяготения является открытие планеты Нептун.

Об этом нам расскажет Роман

Закон всемирного тяготения имеет определенные границы применимости. Он применим для: материальных точек; тел, имеющих форму шара; шара большого радиуса, взаимодействующего с телами, размеры которых много меньше размеров шара.
Сила тяготения очень мала и становится заметной только тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих тел имеет очень большую массу (планета, звезда).
Закон неприменим, например, для взаимодействия бесконечного стержня и шара.

Все тела притягиваются друг к другу, но почему закон всемирного тяготения не проявляется постоянно вокруг нас в обычной обстановке? Почему мы не видим, как притягиваются друг к другу столы, арбузы, люди?

Людей всегда манили дали,

Их вечно океаны звали.

И космос жил не торопясь,

Он был загадочен и страшен.

(А.Семенов)

Согласны ли вы с утверждением: «Любое тело может стать искусственным спутником планеты»? При каком условии?

1.Формирование представлений о первой космической скорости - как минимальной скорости. Которую нужно сообщить телу у поверхности земли , чтобы превратить его в искусственный спутник.

2.Формирование понятия о второй космической скорости, которую надо сообщить телу для преодоления силы тяготения Земли и безвозвратного ухода в космос.

υ=11, 19 км/с - при такой скорости тело становится спутником Солнца.

3.Информация о третьей космической скорости, равной 16,7 км/с, которая необходима для преодоления телом притяжения Солнца и выхода за пределы Солнечной системы.

Мы - успешные люди.

Мы - здоровые люди.

Мы - граждане своего государства.

Мы - культурные люди.

Мы - достойные члены своей семьи.

Мы - хорошие друзья.

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.
2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по
1 000 кг каждое, будет равна 6,67 • 1 0⁹ Н?
3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 1 0^-15 Н. Какова масса каждого шарика?

Тест (взаимоконтроль)

Итак, вернемся к цели урока, которую вы ставили перед собой в начале. (Изучить явление тяготения и закон всемирного тяготения. Научиться применять эти знания на практике).

Достигли ли вы ее?

Итак, ребята сегодня мы на уроке вспомнили и углубили знания по какому физическому явлению?

Физической величине?

Изучили закон?

Кто открыл этот закон?

П.

Подготовьте к сдаче свои листы самооценки, которые по вашему желанию будут выставлены в журнал.

Вернемся, ребята, к словам Бернарда Шоу.

Пусть ваши и мои идеи ассоциируются с тем яблоком, которое помогло Ньютону сделать великое открытие. Кроме того за окном весна. А для нас - сельских жителей - это время посева. И я хочу попросить вас посадить саженцы яблонь своих знаний, которые вы прорастили на сегодняшнем уроке. У кого-то они крепкие, а у кого-то слабые, требующие дополнительного ухода, которые я с вами произведу на дополнительном занятии.

Тяготение.

Взаимное притяжение:

Тело-Земля,

Планеты-Солнце,

Молекулы воздуха- Земля

Изучить явление тяготения и закон всемирного тяготения. Научиться применять эти знания на практике

.

Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется Всемирным тяготением.

-Приливы и отливы воды. Огромные массы воды поднимаются в океанах и морях дважды в сутки на много метров.

Вокруг солнца движутся 9 больших планет. Все они удерживаются около Солнца силами тяготения. Эти силы очень велики. Ньютону удалось определить закономерность притяжения между планетами и всеми телами Вселенной. Сила притяжения зависит от масс взаимодействующих тел и их расстояния.

В 1666 году в Лондоне свирепствовала эпидемия чумы. И. Ньютон вынужден был покинуть свое рабочее место. Он уединился в своем поместье Вульсторп. Гуляя по саду он увидел как с ветки упала яблоко и это подтолкнуло к открытию закона Всемирного тяготения. Яблоко называют соавтором Ньютона. Легендарная яблоня была единственная в садике Ньютона. Дерево пережило Ньютона на 10 лет и погибло во время сильной грозы. Кресло сделанное из нее хранится до сих пор в Англии, в частной коллекции.

Записывают в тетради.

Записывают в тетради

Записывают в тетради.

В 1781 английский астроном Вильям Гершель открыл планету Уран. Была вычислена ее орбита и составлена таблица положений планет много лет вперед. Однако проверка этой таблицы, проведенная в 1840 г. показала, что данные ее расходятся с действительностью.
Учёные предположили, что отклонение в движении Урана вызвано притяжением неизвестной планеты, находящейся от Солнца ещё дальше, чем Уран. Зная отклонение от расчетной траектории ( возмущения движения Урана), англичанин Адамс и француз Леверрье пользуясь законом всемирного тяготения, вычислили положение этой планеты на небе. Адамс раньше закончил вычисления, но наблюдатели, которым он сообщил свои результаты, не торопились с проверкой. Тем временем, Леверрье, закончив вычисления, указал немецкому астроному Галле место, где надо искать неизвестную планету. В первый же вечер, 28 сентября 1846 года, Галле, направил свой телескоп на указанное место, обнаружил новую планету. Её назвали Нептуном.
Таким же образом 14 марта 1930 года была открыта планета Плутон. Оба открытия, как говорят, были сделаны «на кончике пера». Ничтожная для небольших масс сила тяготения становится весьма ощутимой, когда речь идет о колоссальных массах небесных тел. Так, даже Нептун - очень далекая от нас планета, медленно кружащаяся на краю Солнечной системы, - шлет нам свой «привет» притяжением силой 18 миллионов ньютонов.

Потому что сила притяжения для небольших предметов очень мала

Входной тест

Вариант 1

№ 1. Закон Гука выражается формулой:

А. Б. В. Г.

№ 2. Сила упругости направлена

А. Противоположно приложенной к телу внешней силе, вызывающе деформацию.

Б. Перпендикулярно силе тяжести при движении тела по вертикали.

В. Совпадает с силой, препятствующей поступательному движению.

Г. Совпадает с силой, вызывающей деформацию.

№ 3. Под действием силы 10 Н пружина удлинилась на 4 см. Под действием силы 6 Н эта же пружина удлинится на:

А. 1,2 см. Б. 1,6 см. В. 2 см. Г. 2,4 см. Д. 2,8 см.

№ 4. Брусок массой 500 г тянут по гладкому горизонтальному столу с ускорением 1 м/с² при помощи прикрепленной к бруску пружины. На сколько растянется пружина, если ее жесткость 50 Н/м? Трение не учитывать.

А. 5 см. Б. 1 см. В. 10 см. Г . 50 см. Д . 2,5 см.

№ 5. Хоккейная шайба, скользящая по поверхности льда, остановилась, пройдя путь 50 м. Определите начальную скорость шайбы, если коэффициент трения 0,1.

Вариант 2

№ 1. Сила трения покоя определяется по формуле:

А. Б. В. Г.

№ 2. Сила трения скольжения по модулю …

А. … равна силе, вызывающей движение при разгоне.

Б. … равна силе, вызывающей движение при торможении.

В. … меньше силы тяги при уменьшении скорости автомобиля.

Г. … меньше веса этого тела

№ 3. Под действием силы 40 Н пружина удлинилась на 5 см. Эта же пружина удлинится на 3 см под действием силы:

А. 36 Н. Б. 28 Н. В. 24 Н. Г. 20 Н. Д. 18 Н

.

№ 4. Пружина динамометра под действием подвешенного груза массой 200 г растянулась на 1 см. На сколько сантиметров растянется пружина, если этот груз поднимать вверх с ускорением 2 м/с²?

А. 5 см. Б. 12 см. В.1,2 см. Г. 2 см. Д. 10 см

№ 5. После толчка тепловоза железнодорожный вагон останавливается, пройдя путь 37,5 м за 50 с. Каков коэффициент трения?

Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Какая сила заставляет Землю и другие планеты двигаться вокруг Солнца?

А) сила тяжести, Б) сила тяги, В) сила тяготения, Г) вес тела

2. В каких из указанных ниже случаев силу всемирного тяготения
   нельзя вычислить по формуле

А) Земля - Солнце; Б) два стоящих рядом автомобиля; В) Земля и воздушный шар?

3. С какой скоростью тело станет искусственным спутником Земли?

А) 1 космической, Б) 2 космической, В) 3 космической, Г) нужно уточнить данные

4. Между двумя телами действует сила всемирного тяготения. Если массу одного из тел увеличить, например, вдвое, а расстояние между телами сохранить прежним, то изменится ли сила тяготения между ними?

А) нет, Б) увеличится в 2 раза, В) уменьшиться в 2 раза

5. Ускорение свободного падения на высоте, равной двум радиусам Земли от ее поверхности равно:

А. 1,1 м/с² Б. 0,8 м/с² . В. 2,5 м/с² . Г. 5 м/с² .

Вариант 2

1. Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку?

А) да, Б) нет

2.Какая из приведенных ниже формул выражает закон Всемирного тяготения?

А. Б. В. Г.

3. С какой скоростью тело станет искусственным спутником Солнца?

А) 1 космической, Б) 2 космической, В) 3 космической, Г) нужно уточнить данные

4. Между двумя телами действует сила всемирного тяготения. Если массу одного из тел увеличить, например вдвое, а расстояние между телами сохранить прежним, то изменится ли сила тяготения между ними?

А) нет, Б) увеличится в 2 раза, В) уменьшиться в 2 раза

5. Сила тяжести, приложенная к телу на высоте 4 R_З от поверхности Земли, меньше, чем у поверхности в:

А. 5 раз. Б. 10 раз. В. 15 раз. Г. 25 раз