Конспект урока Первый закон Ньютона

конспект урока на тему

Конспект урока Первый закон Ньютона

Наша кнопка

Скачать материал

Урок “Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона”

Задачи:

Образовательные:

  1. Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта, раскрыть её преимущества при описании механического движения;

  2. Добиться усвоения учащимися формулировки 1-го закона Ньютона;

  3. Продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе;

  4. Повторить физическое содержание явления инерции;

  5. Ознакомить учащихся с применением 1-го закона Ньютона.

Воспитательные:

  1. Продолжить воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке;

  2. Воспитывать в ребятах уважение и доброжелательность друг к другу, умение слушать ответ товарища;

  3. Формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.

Развивающие:

  1. Продолжить формирование умения высказывать умозаключения;

  2. Развитие самостоятельности в суждениях;

  3. Развитие логического мышления; развивать умение ставить мысленный эксперимент; развивать у учеников память, внимание; формировать умение решать качественные задачи.

Оборудование:

  • мультимедийный проектор;
  • наклонная плоскость;
  • шарик;
  • тележка;
  • прибор для демонстрации инерции,
  • тележка с капельницей;
  • стакан;
  • монета;
  • пластиковая карточка;
  • массивный металлический шар;
  • штатив.

1. Организационный момент

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

Цель: проверка усвоения предыдущих тем, воспроизводство знаний полученных на уроках, создание мотивации на освоение нового материала

Учитель: На предыдущих уроках, изучая первый раздел механики – кинематику, мы научились составлять уравнения движения, с помощью которых мы можем определять положение тела в любой момент времени.

3. Новая тема

Учитель:Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела Механики – Динамика.Ее фундаментом являются три закона Ньютона. Тема нашего урока – «Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона» (слайд 1).(Записать в тетрадь тему урока)

Что же изучает динамика?

В отличие от кинематики, динамика изучает движение тел, отвечая на вопрос, почему движется тело.

Наблюдая движение окружающих нас тел, можно подумать, что тело движется только в том случае, если его что-то движет. Например, повозка движется, пока ее тянет лошадь (слайд 2).

Такое представление о движении тел было изложено в труде древнегреческого ученого Аристотеля . (слайд 2):

«Если на тело не действуют никакие силы, то такое тело ВСЕГДА будет находиться в покое».(Записать в тетрадь)

Но движение небесных тел – Солнца, Луны, планет и звезд – никогда не прекращается. А поскольку видимых причин для этого движения не было, то его объясняли действием «божественных сил». Например, древние греки считали, что бог Солнца Гелиос в лучезарном венце едет по небу на колеснице, запряженной золотыми конями (слайд 2).

В правильности учения Аристотеля никто не сомневался две тысячи лет. И только в начале XVII века в этом усомнился итальянский ученый Галилео Галилей. Он поставил опыты, которые опровергли существующее мнение, в результате чего из формулировки Аристотеля слово «всегда» было исключено (слайд 3).

Проведем опыты, которые около 400 лет назад провел Галилей.

Опыт 1:

  1. Пустить шар по наклонной плоскости вниз – скорость шарика увеличивается;

  2. Толкнуть шарик вверх по наклонной плоскости – скорость будет уменьшаться.

Из опыта видно, что вероятно наклонная плоскость изменяет скорость шарика. Естественно предположить, что, если шарик пустить по горизонтальной поверхности, то его скорость меняться не будет.

  1. Пустить шар по горизонтальной поверхности – скорость уменьшается и шар останавливается.

Мы видим, что скорость шарика уменьшается, и он все равно останавливается. От чего же зависит путь, пройденный шариком до остановки?

Опыт 2:

  1. Движение шара по песку

  2. Движение шара по ткани

  3. Движение шара по стеклу

Какой вывод мы можем сделать о пройденном пути шара из этого опыта?

Ученики: Путь зависит от свойств поверхности – чем больше трение, тем быстрее остановится шар.

Учитель: Правильно. Именно этот вывод сделал Галилей – при уменьшении трения тело движется дольше, и если бы трения не было совсем, то шар катился бы вечно (слайд 3):

«Тело само по себе может двигаться сколь угодно долго с неизменной скоростью. Воздействие других тел приводит к ее изменению (увеличению, уменьшению или по направлению)».(Записать в тетрадь)

Таким образом, Галилей нашел разгадку непрекращающегося движения небесных тел: в космическом пространстве просто нет трения! Так он первым обнаружил единство законов природы: движение всех тел – и земных, и небесных – подчиняется одним и тем же законам.

Учитель: Льюис Кэрролл в сказке «Алиса в Зазеркалье» описал такое явление:

«Стоило Коню остановиться…как Рыцарь тут же летел вперед. А когда Конь снова трогался с места…Рыцарь тотчас падал назад».

Объясните его с точки зрения физики.

Ученики: Когда Конь останавливался,Рыцарь продолжал двигаться вперед, а когда Конь трогался с места, Рыцарь оставался на месте.

Учитель: То есть Рыцарь не мог быстро изменить свою скорость. Как называется такое явление?

Ученики: Инерция.

Учитель: Это слово в переводе с латинского означает – «бездеятельность». Открытый Галилеем закон получил название закона инерции:

«Если на тело не действуют другие тела, скорость тела не изменяется» (слайд 3). (Записать в тетрадь)

Давайте убедимся в справедливости закона на опытах.

Опыт 3:

На тележке лежит мяч. Если толкнуть тележку, то мяч покатится назад, т.е. мяч сохраняет свою скорость, равную нулю, относительно стола.

А теперь продемонстрируйте это явление сами с помощью предметов, имеющихся у вас на столах, и объясните наблюдаемое.

Опыт 4:

На стакане лежит пластиковая карточка, на ней монета. При резком щелчке по карточке, монета падает в стакан.

Ученики: Монета не успевает изменить свою скорость, поэтому падает в стакан.

Учитель: Молодцы! Для демонстрации следующего опыта, мне нужен помощник, чтобы поймать шарик. Кто желает?

Опыт 5:

Опыт с прибором для демонстрации инерции.

Ученики: ………..

Учитель: Теперь скажите, как надо тянуть за нижнюю нить, чтобы сначала

потом

Ученики: Чтобы разорвалась верхняя, надо тянуть плавно. Чтобы разорвалась нижняя – резко дернуть за нижнюю.

Учитель: Проверим.

Опыт 6:

Массивное тело подвешено на тонкой нити, снизу привязана такая же. (Чтобы тело не падало на стол, его можно повесить на прочную нить)

Учитель: Объясните наблюдаемое.

Ученики: Если тянуть медленно, то тело успевает изменить свою скорость, а если резко, то нет.

Физкультминутка. « Поездка в автобусе»

Учитель: Молодцы! А теперь внимание! Вы – пассажиры автобуса. Отправляетесь от остановки. Впереди знак «Извилистая дорога».

Вы должны показать, как меняется положение тела пассажира в разных ситуациях.

  1. Автобус плавно набирает скорость (никак).

  2. Поворот влево на большой скорости (вправо).

  3. Поворот вправо на большой скорости (влево).

  4. Автобус резко тормозит (вперед).

В какой системе отсчета вы рассматривали положение тела?

Ученики: В системе отсчета, связанной с креслом, автобусом.

Учитель: В этой системе отсчетавнешние силы не действуют, а вас «бросает» то вперед, то назад, то вправо, то влево. Можно ли сказать, что в этой системе отсчета вы движетесь по инерции?

Ученики: Нет.

Учитель: Но если связать систему отсчета с автобусом, который движется почти равномерно, то тогда закон инерции выполняется приближенно.

А вот в системе отсчета, связанной с Землей, закон инерции выполняется с большой точностью (слайд 4).

Она называется геоцентрической – от греческих слов «ге» и «кентрон», означающих соответственно «земля» и «центр».

Продолжая мысленно эту цепочку, можно представить такую систему отсчета, в которой закон инерции выполняется точно.

Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными. Таким образом, инерциальная система отсчета – это еще один пример научной идеализации, т.е. модель, которая реально не существует.

В системе отсчета связанной с Землей можно рассматривать только те явления, которые происходят на поверхности Земли или вблизи ее.

Поэтому при рассмотрении движения небесных тел геоцентрической системой пользоваться нельзя, т.к. относительно Земли небесные тела совершают сложные движения по небу. В этом случае пользуются системой отсчета, связанной с Солнцем (слайд 4).

Такая система называется гелиоцентрической – от греческих слов «гелиос» и «кентрон», означающих соответственно «солнце» и «центр».

В конце XVII века, обобщив выводы Галилея, Ньютон сформулировал закон инерции, который лег в основу I закона Ньютона (слайд 5):

«Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние». Это историческая формулировка.

Однако со временем выяснилось, что он выполняется не во всех системах отсчета. Поэтому со временем появилась уточненная формулировка:

«Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действия других тел скомпенсированы».(Записать в тетрадь)

Но, не смотря на то, что этот закон носит имя Ньютона, сам ученый честь открытия закона инерции признавал за Галилеем.

Проводя опыты, Галилей пришел к выводу о том, что все инерциальные системы отсчета равноправны. В подтверждение этого, повторим опыт в миниатюре, который проводил Галилей.

Опыт 7:

Капли попадают в сосуд независимо от того, покоится тележка или движется равномерно прямолинейно.

В этом заключается принцип относительности Галилея (слайд 6):

«Во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях».(Записать в тетрадь)

4. Закрепление

(слайд 7)

А теперь проверим, как вы усвоили сегодняшний урок:

  1. Вы едете в машине. Глаза закрыты. По каким ощущениям вы можете определить инерциальная система отсчета, связанная с машиной, или нет? (Если нас бросает из стороны в сторону, то СО неинерциальная, а если сидим ровно ничего не ощущая, то инерциальная)

  2. 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) движется равномерно на прямолинейном участке дороги? (Поезд стоит на станции и движется равномерно на прямолинейном участке дороги)

  3. По горизонтальной прямолинейной дороге равномерно движется автомобиль с работающим двигателем. Не противоречит ли это первому закону Ньютона? (Не противоречит, т.к. действия двигателя и дороги скомпенсированы)

  4. Инерциальная ли система отсчета, движущаяся с ускорением относительно какой-либо инерциальной системы? (Нет)

  5. На чём основан один из способов насаживания молотка на рукоятку?

  6. Заяц, спасаясь от преследующей его собаки, делает резu001fкие прыжки в сторону. Почему собаке трудно поймать зайu001fца, хотя она бегает быстрее?

  7. Почему опасно переходить дорогу перед близко идущим транспортом?

Учитель: Подведем итог нашего урока:

  1. Что нового вы узнали на уроке?

  2. Сформулируйте I закон Ньютона?

  3. Каким путем мы пришли к этому выводу? (слайд 7)

Аристотель: если на тело не действуют другие тела, то тело может только покоиться.

Галилей: если на тело не действуют другие тела, то тело может не только покоиться, но и двигаться прямолинейно и равномерно.

Заслуга Ньютона: обобщил вывод Галилея и сформулировал закон инерции (I закон Ньютона).

Запишите домашнее задание: §10 упр.10.

Подготовить сообщения по темам:

  1. «Механика от Аристотеля до Ньютона»

  2. «Становление гелиоцентрической системы мира»

  3. «Жизнь и творчество Исаака Ньютона»

Учитель: Изучению какой темы мы посвятили сегодняшний урок? Давайте проследим логику изучения темы по опорному конспекту. Как вы оцените нашу работу на уроке? Интересны ли темы докладов?

Литература

  1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник Физика 9, “Дрофа”, 2007 г.

  2. А.П. Рымкевич Сборник задач по физике, М.: “Просвещение”, 1994 г.

  3. В.А. Шевцов Методическое пособие по физике для учащихся 9 класса, Волгоград “Учитель”, 1995 г.

  4. С.А Тихомирова Дидактический материал по физике 7-11 “Физика в художественной литературе” М.: “Просвещение”, 1996 г.

Листать вверх Листать вниз Скачивание материала начнется через 51 сек.

Ещё документы из категории физика:

Источник: https://doc4web.ru/fizika/konspekt-uroka-na-temu-inercialnie-sistemi-otschyota-perviy-zako.html

Конспект урока:«Первый закон Ньютона»

Конспект урока Первый закон Ньютона

Автор материала: Зиновкин Сергей Александрович

14.10.09 10 «Б» класс

Тема урока: «Первый закон Ньютона».

Тип урока: урок изучения нового учебного материала.

Цели урока.

Стратегические:

– Формирование научной картины мира.

– Развитие критического мышления.

– Формирование научного миропонимания.

Тактические:

– Ликвидировать пробелы в знаниях.

– Сформировать умение пользоваться учебной литературой.

– Развить умение обобщать и систематизировать знания.

– Сформировать умение использовать теоретические знания на практике.

– Сформировать интерес к физике как науке.

– Сформировать умение раскрывать взаимосвязь между изученным теоретическим материалом и явлениями в жизни.

– Развить умение анализировать данные и делать вывод.

– Развить общие учебные (в т.ч. познавательные) умения.

Оперативные:

Когнитивная область.

Уровень знания: ученик должен знать определение динамики, инерциальной системы отсчета, материальной точки, свободного тела, формулировку основного утверждения механики, первого закона Ньютона, перечислить условия, при которых тело движется с постоянной скоростью.

Уровень понимания: ученик должен приводить примеры инерциальных систем отсчета, материальных точек, выполнения основного утверждения динамики, понимать отличие инерциальной системы отсчета от неинерциальной, формулировку основного утверждения динамики, материальной точки, первого закона Ньютона, условия движения свободного тела.

Уровень применения: ученик должен уметь применять основное утверждение динамики, первого закона Ньютона для объяснения движения различных тел, отличать инерциальную систему отсчета от неинерциальной, использовать понятие материальной точки при решении задач.

Аффективная область.

Уровень восприятия: ученик осознает важность учения, внимательно слушает высказывания учителя и учащихся, активно участвует в дискуссии.

Уровень реагирования: ученик выполняет домашнее задание, поручения учителя, проявляет интерес к физике, самостоятельность при обучении.

Уровень усвоения ценностной ориентации: ученик целенаправленно изучает различные точки зрения, выносит собственное суждение, проявляет убежденность в защите своего убеждения.

Этапы урока.

Этапы урока

Формы, методы обучения

Средства обучения

Время

Организационный момент.

Фронтальная, словесный (беседа).

Слово учителя и учащихся, журнал, ручка.

2 мин

Проверка ранее изученного учебного материала, домашнего задания.

Фронтальная, словесный, практический, репродуктивный.

Слово учителя и учащихся, мел, доска, текст контрольной работы.

7 мин

Формирование новых знаний умений, навыков.

Фронтальная, словесный (объяснение),

репродуктивный, объяснительно-иллюстративный, наглядный.

Слово учителя и учащихся, мел, доска, печатное слово (учебник), поясняющие рисунки.

25 мин

Закрепление изученного материала.

Фронтальная, словесный, репродуктивный.

Слово учителя и учащихся, учебник.

4 мин

Инструктаж по выполнению домашнего задания.

Фронтальная, словесный (беседа, комментарии).

Слово учителя,

мел, доска, журнал.

2 мин

Ход урока.

1. Приветствие учащихся учителем, выявление отсутствующих учащихся.

2. В начале урока учитель проводит анализ ошибок контрольной работы по разделу «Кинематика». Он разбирает вместе с классом задачи из контрольной работы, которые вызвали наибольшие затруднения при решении.

3.

Основное утверждение механики.

Мы уже знаем, что любое движение следует рассматривать по отношению к определенной системе отсчета.

В кинематике, т. е. при описании движения без рассмотрения причин его изменения, все системы отсчета равноправны. Выбор определенной системы отсчета для решения той или иной задачи диктуется соображениями целесообразности и удобства. В главном разделе механики – динамике – рассматриваются взаимные действия тел друг на друга, являющиеся причиной изменения движения тел, т. е. их скоростей.

Вопрос о выборе системы отсчета в динамике не является простым. Выберем вначале систему отсчета, связанную с земным шаром. Движение тел вблизи поверхности Земли будем рассматривать относительно самой Земли.

Если тело, лежащее на полу или на столе, начинает двигаться, то всегда по соседству можно обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него на расстоянии. Поднятый над Землей камень не остается висеть в воздухе, а падает. Надо думать, что именно действие Земли приводит к этому.

Вся совокупность подобных фактов говорит о том, что изменение скорости тела (т. е. ускорения) всегда вызывается воздействием на данное тело каких-либо тел. Эта фраза содержит главное утверждение механики Ньютона и выражает принцип причинности в механике.

Может оказаться, что тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, т. е. без ускорения, хотя на него и действуют другие тела. Но скорость тела никогда не меняется, если на него ничто не действует.

На столе лежит книга, ее ускорение равно нулю, хотя действие со стороны других тел налицо. На книгу действуют притяжение Земли и стол, не дающий ей падать вниз. В этом случае говорят, что действия уравновешивают (или компенсируют) друг друга. Но книга никогда не придет в движение, не получит ускорение, если на нее не подействовать рукой, сильной струей воздуха или еще каким-нибудь способом.

Перечислить экспериментальные доказательства того, что изменение скорости одного тела всегда вызывается действием на него других тел, нет никакой возможности. Эти доказательства вы можете наблюдать на каждом шагу.

Любой человек понимает, что заставить какой-либо предмет изменить модуль или направление скорости можно, только оказав на него определенное воздействие.

Ученики 5 класса, гоняющие шайбу во дворе, не знают законов механики Ньютона.

Но поступают они правильно: они стараются, действуя клюшкой на шайбу, так изменить движение шайбы, чтобы она скользила к воротам противника или к партнеру по команде, находящемуся в выгодном положении.

Движение с постоянной скоростью. Однако не следу­ет думать, что основное утверждение механики совершен­но очевидно и уяснить его ничего не стоит.

Если действий со стороны других тел на данное тело нет, то согласно основному утверждению механики уско­рение тела равно нулю, т. е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

Начиная с великого древнегреческого философа Аристотеля, на протяжении почти двадцати веков все были убеждены, что движение тела с постоянной скоростью нуждается для своего поддержания в действиях, производимых на тело извне, т. е. в некоторой активной причине; считали, что без такой поддержки тело обязательно остановится.

В действительности свободное тело, которое не взаимодействует с другими телами, движется всегда с постоянной скоростью или находится в покое.

Только действие со стороны другого тела способно изменить его скорость.

Действовать на тело, чтобы поддержать его скорость постоянной, нужно лишь потому, что в обычных условиях всегда существует сопротивление движению со стороны Земли, воздуха или воды.

До сих пор мы систему отсчета связывали с Землей, т. е. рассматривали движение относительно Земли. В системе отсчета, связанной с Землей, ускорение тела определяется только действием на него других тел. Подобные системы отсчета называют инерциальными.

Однако в других системах отсчета может оказаться, что тело имеет ускорение даже в том случае, когда на него другие тела не действуют.

В качестве примера рассмотрим систему отсчета, связанную с автобусом. При резком торможении автобуса стоящие в проходе пассажиры падают вперед, получая ускорение относительно стенок автобуса.

Однако это ускорение не вызвано какими-либо воздействиями со стороны Земли или автобуса непосредственно на пассажиров.

Относительно Земли пассажиры сохраняют свою постоянную скорость, но так как автобус замедляет свое движение, то люди и падают по направлению к его передней стенке.

Таким образом, когда на пассажира не действуют другие тела, он не получает ускорение в системе отсчета, связанной с Землей, но относительно системы отсчета, связанной со стенками автобуса, движущегося замедленно, пассажир имеет ускорение, направленное вперед.

Если относительно какой-нибудь системы отсчета тело движется с ускорением, не вызванным действием на него других тел, то такую систему называют неинерциальной. Так, неинерциальными являются системы отсчета, связанные с автобусом, движущимся по отношению к Земле с ускорением, или с вращающейся каруселью.

В неинерциальных системах отсчета основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается воздействием на него других тел, не выполняется.

Материальная точка.

Возьмите лист плотной бумаги и подбросьте его. Он начнет медленно опускаться, слегка раскачиваясь из стороны в сторону. Если тот же лист скомкать, то он будет падать без раскачивания и гораздо быстрее.

Обыкновенный волчок, состоящий из диска, насаженного на тонкую палочку, способен кружиться, не падая набок, пока скорость вращения велика.

Заставить же вести себя подобным образом диск и палочку по отдельности просто невозможно.

С помощью подобных простых наблюдений нетрудно убедиться, что движение тел сильно зависит от их размеров и форм. Чем сложнее форма тела, тем сложнее его движение. Трудно поэтому надеяться найти какие-то общие законы движения, которые были бы непосредственно справедливы для тел произвольной формы.

Основные законы механики Ньютона относятся не к произвольным телам, а к точке, обладающей массой, – материальной точке.

Но точек, обладающих массой, в природе нет. В чем же тогда смысл этого понятия? Во многих случаях размеры и форма тела не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на характер механического движения. Вот в этих случаях мы и можем рассматривать тело как материальную точку, т. е. считать, что оно обладает массой, но не имеет геометрических размеров.

Причем одно и то же тело в одних случаях можно считать материальной точкой, а в других нет. Все зависит от условий, при которых происходит движение тела, и от того, что именно вас интересует.

Например, при исследовании орбитального движения планет вокруг Солнца как планеты, так и Солнце можно считать материальными точками. Дело в том, что расстояние между ними много больше их собственных размеров, а при этих условиях взаимодействие между телами не зависит от формы тел.

Но на движение искусственных спутников Земли форма Земли уже оказывает заметное влияние.

Еще один важный пример. При поступательном движении твердого тела, например кубика, соскальзывающего с доски, все части кубика движутся совершенно одинаково. Кубик вполне можно рассматривать как точку с массой, равной массе кубика. Но если тот же кубик вращается, считать его точкой нельзя: его части будут иметь существенно различные скорости.

Как быть в тех многочисленных случаях, когда тело нельзя считать материальной точкой? Выход есть, и он совсем несложен. Тело можно мысленно разделить на столь малые элементы, что каждый из них допустимо считать материальной точкой.

В механике любое тело можно рассматривать как совокупность большого числа материальных точек. Зная законы движения точки, мы в принципе располагаем методом описания движения произвольного тела.

Посмотрите также:

Источник: https://VseUroki.pro/doc/konspekt-urokapervyy-zakon-nyutona.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.