Урок по физике в 10 классе на тему " Решение задач на применение законов Ньютона"
план-конспект урока физики (10 класс) по теме
Конспект урока по физике на применение законов Ньютона
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
Razrabotka_uroka.doc | 252.5 КБ |
Prezentaciya.ppt | 212.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Урок физики в 10 классе по теме: (слайд №1)
«Решение задач на применение
законов Ньютона»
Цель урока: Систематизация знаний о законах Ньютона.
Задачи урока:
- Познавательные: Объединить изученные законы в систему представлений о причине механического движения.
- Развивающие: Углубить знания, полученные на базовом уровне, освоить методику решения задач для системы тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.
- Воспитательные: Подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.
Тип урока: Комбинированный с использованием ИКТ.
План урока:
- Организационный момент – 1 мин.
- Повторение и обобщение пройденного материала –7 мин. (тест, слайды презентации)
- Решение задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью – 35 мин.
- Подведение итогов урока – 1 мин.
- Задание на дом – 1 мин.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Повторение:
Учитель. И.Ньютон является гением в истории науки, поэтому целесообразно кратко вспомнить его основные открытия.
Учащийся. И.Ньютон (4.01. 1643 г – 31.03. 1727г.) (слайд №2)
английский физик и математик, создавший теоретические основы механики и астрономии, открывший закон всемирного тяготения, разработавший дифференциальное и интегральное исчисления, изобретатель зеркального телескопа и автор важнейших экспериментальных работ по оптике.
Вершиной научного творчества Ньютона является «начала», в которых он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и впервые создал единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики.
Оформлена выставка сообщений и рефератов об И.Ньютоне.
Учитель.Он сформулировал три знаменитые законы движения, которые необходимо вспомнить и сформулировать.
Учащийся. I закон Ньютона (закон инерции): Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её (его) изменить это состояние.
II закон Ньютона: В ИСО ускорение тела проп-но векторной сумме всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела:
III закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению:
Учитель. Пройденный материал повторим с помощью решения тестовых
заданий заданий. (слайды с 3 по 13)
- Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется это тело или находится в состоянии покоя?
А. Тело обязательно находится в состоянии покоя.
Б. Тело движется равномерно прямолинейно или находится в
состоянии покоя.
В. Тело обязательно движется равномерно прямолинейно.
Г. Тело движется равноускоренно.
- Какие из величин (скорость, сила, ускорение, перемещение) при механическом движении всегда совпадают по направлению?
- сила и ускорение
- сила и скорость
- сила и перемещение
- ускорение и перемещение
- На рис. А показаны направления скорости и ускорения тела в данный момент времени. Какая из стрелок (1-4) на рисунке Б соответствует направлению результирующей всех сил, действующих на тело?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
- Человек тянет за один крючок динамометр с силой 60 Н, другой крючок динамометра прикреплен к стене. Каковы показания динамометра?
А. 0 Б. 30 Н В. 60 Н Г. 120 Н
- Две силы F1 = 4 H и F2 = 3 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами и равен 900. Чему равен модуль равнодействующей этих сил?
→
F2
→
F1
А. 1Н Б. 5Н В. 7 Н Г. 12 Н
- Координата тела меняется по закону х = - 5 + 12 ∙ t. Определите модуль равнодействующих сил, действующих на тело, если его масса 15 кг.
А. 147 Н. Б. 73,5 Н В. 60 Н. Г. 0 Д. 90 Н.
- На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t. Какой из участков графика соответствует равномерному движению?
А. 0-1
Б. 1-2
В. 2-3
Г. 3-4
Д. на графике такого участка нет.
8. На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t, какой из участков графика соответствует равноускоренному движению?
А. 0-1 Б. 1- 2 В. 2- 3 Г. 3- 4 Д. 4- 5
- Модуль скорости автомобиля массой 500 кг изменяется в соответствии с графиком, приведённым на рисунке. Определите модуль равнодействующей силы в момент времени
t =3 c.
1) 0Н 2) 500Н 3) 1000Н 4) 2000Н
- При столкновении двух тележек массами m1 = 2 кг и m2 = 8 кг первая получила ускорение, равное a1=4 м/с2. Определите модуль ускорения второй тележки.
А. 0,5 м/с2. Б. 1 м/с2. В. 4 м/с2. Г. 2 м/с2. Д. 1,5 м/с2.
11.Брусок лежит на шероховатой наклонной опоре (см. рисунок). На него действуют 3 силы: сила тяжести , сила упругости опоры и сила трения . Если брусок покоится, то модуль равнодействующей сил и равен.
1) mg + N 2) Fтр.cosα 3) Fтр sinα 4) Fтр
Учитель. Для того, чтобы вы овладели алгоритмом решения задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью, повторим методику решения задач динамики.
Учащийся устно рассказывает методику решения задач динамики (материал заимствован из учебника физики 10 класса В.А. Касьянова):
- Решение любой задачи следует начинать с анализа условия задачи с целью выбора инерциальной системы отсчёта, наиболее удобный для решения конкретной задачи.
- Выполнить схематический рисунок, изображающий расположение тел в текущий момент времени. На рисунке указать направления векторов сил, действующих на тело со стороны других тел системы, направления скоростей и ускорений. Если в условии данной задачи тело можно считать материальной точкой, силы, действующие на тело, следует прикладывать к одной точке.
- Записать для каждого тела второй закон Ньютона в векторной форме.
- Выбрать координатные оси. Целесообразно направить одну из осей вдоль ускорения, а вторую (если она требуется) перпендикулярно ему.
- Проецировать второй закон Ньютона на координатные оси, получить систему уравнений для нахождения неизвестных величин.
- Решить полученную систему уравнений, используя аналитические выражения для всех сил и дополнительные условия.
Учитель: Если в движении находится не одно, а несколько связанных между собой тел, то необходимо для каждого тела отдельно выполнить все вышесказанные действия и решить полученную систему уравнений.
На экране вы видите три рисунка:
1) тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью, движущиеся по горизонтали;
2) эти же тела, поднимающиеся вверх;
3) нить, связывающая грузы, переброшена через неподвижный блок.
(слайд №14)
1. 2. 3.
Если по условию задачи будет рассматриваться движение характерное этим рисункам, то необходимо запомнить, что алгоритм решения у них одинаковый.
III. Решение задач
Задача № 1: Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью (см. рис.) тянут с силой 15 Н вправо по столу. Массы брусков m1= 1 кг и m2 = 4 кг, μ = 0,1.
С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити?
(слайд №15)
Учитель: Условие невесомости и нерастяжимости нити позволяет считать, что сила натяжения нити на всех участках одинакова и все тела движутся с одним и тем же ускорением, т.е. Т1 = Т2 = Т, .
Для того, чтобы решить задачу надо её проанализировать.
Рассмотрим все силы, действующие на каждое тело отдельно. Оба тела взаимодействуют с землёй, столом и нитью.
На первое тело действуют: m1g, Т1, Fтр1, N1
На второе тело действуют: m2g, N2, T2, Fтр2 и сила F
Системы отсчета свяжем со столом.
Учитель: Анализ провели, теперь приступаем к решению задачи.
Дано:
Равноускоренное 1. Изобразим все силы, дей-ющие на тела.
движение связанных тел Ускорение тела направлено вправо:
F= 15 Н Из условия задачи => Т1 = Т2 = Т;
m1= 1 кг . (слайд №16)
m2 = 4 кг
μ = 0,1
_____________________
- ? (м/с2)
Т - ? (Н)
2. Запишем II-ой закон Ньютона в общем
виде ∑ = m и для каждого тела в
векторной форме, для этого страницу
разделим пополам:
3. Выберем координатные оси: ось ОУ направим по направлению ,
а ось ОХ по направлению системы тел.
4. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I-го и II-го тела на координатные оси:
OX: T – Fтр1 = m1 (1) OX: F – T – Fтр2 = m2 ∙ (1/)
OУ1: N1– m1g = 0 (2) ОУ2: N2 – m2g = 0 (2/)
Поскольку из уравнения 2 => что Аналогично:
N2 = m2 ∙ g; то Fтр2 = μ · N2 = μ ∙ m · g
N1 = m1g; то Fтр1= μ · N1 = μ ∙ m1g, тогда уравнение (1/) II- го тела примет вид
тогда ур-ние (1) примет вид F – T – μ ∙ m2 ∙ g = m2 (31)
Т – μ · m1g = m1 (3)
Мы получили два уравнения для 2-х тел, где учтены все силы, действующие на тело в отдельности.
Далее решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем:
T – μ ∙ m1 · g = m1
+
F – T – μ · m2 ∙ g = m2
________________________
F – μg (m1+ m2) = (m1+ m2) (4), в этом уравнении учтены все силы, действующие на систему 2-х тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.
Откуда =
Силу натяжения нити находим из уравнения (3) или (31)
Т= μ ∙ m1 · g + m1 = m1 (μ · g + ) = 1 (0,1 · 10 + 2) = 3Н
или Т = F – m2 – μ · m2 g = F – m2 ( + μ ∙ g) = 15 - 4∙ (2 + 0,1· 10) = 3Н
Ответ: 2 м/с2, 3Н.
Учитель: Аналогично решают задачи, которые были под номером 1, 2, 3.
Для закрепления решим следующую задачу. (слайд №17)
Задача №2. К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами m1= 1кг и m2= 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз?
Учитель: Снова анализируем задачу.
Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: T1 = T2 = T и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: .
Рассмотрим все силы действующие на каждый груз отдельно:
на I-ый груз действуют: m1g и T1,
на II-ой груз действуют: m2 g и T2
Систему отсчёта свяжем с Землёй.
Учитель: Задачу решаем по алгоритму:
Дано:
равноуск-ное 1. Изобразим рисунок и расставим все силы,
дв-ние связ-х действующие на тело. Ускорение тела направим
грузов в сторону большого тела. (слайд №18)
m1 = 1 кг
m2 = 2 кг
- ? (м/с2 )
1. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для каждого тела
2. Выберем координатные оси, ось ОУ направлена по направлению ускорения, на рисунке
изображаем ОУ1, ОУ2.
3. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси ОУ1 и
ОУ2, учитывая, что T1 = T2 = T, .
ОУ1 : T- m1g = m1 ∙ (1) ОУ2: m2 g – T = m2 ( 11 )
Складываем почленно уравнения (1) и (11 ), получаем:
T – m1 g = m1
+
m2 g – T = m2
____________________
m2 g – m1 g = (m1 + m2)
g (m2- m1) = (m1 + m2)
=
Ответ: 3,3 м/с2
Задача № 3. ( Слайд № 19) Брусок массой 2 кг скользит по горизонтальной поверхности под действием груза массой 0,5 кг, прикрепленного к концу нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,1. Найти ускорение движения тела и силу натяжения нити. Массами блока и нити, а также трением в блоке пренебречь.
Дано Решение:
m1= 2 кг
m2 = 0,5 кг
µ = 0,1
- ?
Т - ? (H)
1. Изобразим рисунок и расставим все силы, действующие
на тела. Ускорение первого тела направим вправо, второго -
вниз. ( Слайд № 20)
2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для
каждого тела, поделив страницу пополам
для I тела: для II тела:
3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные
направления осей X и Y, учитывая условие невесомости и
нерастяжимости: .
OX: (1) OY: (31)
OY: (2)
Из (2) следует, что N = m1∙ g, то
Fтр= µ∙ N =µ ∙ m1∙ g.
Тогда уравнение (1) примет вид
(3)
Решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем:
Т - µ ∙ m1g + m2g – T = (m1+m2) ∙
откуда
= = =
Силу натяжения нити Т находим из уравнения (31).
Т = m2g – m2 =m2 (g - )
Т = 0,5 (10 – 1,2) = - 4,4 H. (знак « - » указывает, что сила натяжения направлена в противоположную сторону оси OY).
Т = 4,4 Н.
Ответ: 1,2 ; 4,4 Н.
Задача № 4. ( Слайд № 21) Груз массой 5 кг, связанный нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок, с другим грузом массой 2 кг движется вниз по наклонной плоскости. Найти натяжение нити и ускорение грузов, если коэффициент трения между первым грузом и плоскостью 0,1, угол наклона плоскости к горизонту 450. Массами нитей и блока, а также трением в блоке пренебречь.
Дано: Решение:
m1 = 5 кг 1. Изобразим рисунок и расставим все силы.
m2 = 2 кг ( Слайд № 22)
µ = 0,1
α = 450
Т–? ( Н)
2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме.
для I тела для II тела
3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные
направления осей X1 , Y1 , Y2, учитывая условие невесомости
и нерастяжимости: Т1 = Т2 = Т, .
OX1: m1g ∙ sin α – T- Fтр= m1∙ (1) OY2: – m2 ∙ g +T = m2 ∙(11)
OY1: N – m1∙g∙ cos α = 0 (2)
Из (2) уравнения находим,
что N = m1 ∙g ∙ cos α,
поэтому Fтр = µ ∙ N = µ∙m1∙g∙cos α (3)
Подставляем (3) в (1) , получаем:
m1∙g∙ sin α – T– µ ∙m1∙g∙cos α = m1∙ (4)
складываем почленно (11) и (4), получаем
m1∙g∙sin α – T – µ∙m1∙g∙cos α – m2∙g + T=(m1+m2)
=
Силу натяжения нити Т находим из уравнения (11).
T = m2g + m2 = m2 (g+ )
T = 2∙ (10+1,7) = 2 ∙ 11,7= 23,4 Н.
Ответ: 1,7 ; 23,4 Н.
IV. Подведение итогов урока.
V. Домашнее задание.
Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10 – 11 кл. – М.: Дрофа, 2004.
№ 308. Вертолёт, масса которого 27,2 т, поднимает на тросах вертикально вверх груз массой 15,3 т с ускорением 0,6 м/с2. Найти силу тяги вертолёта и силу, действующую со стороны груза на прицепной механизм вертолёта.
№ 312. С каким ускорением движется система, изображенная на рисунке 43, если m = 1 кг и коэффициент трения μ = 0,2? Какова сила натяжения Fн1, связывающей тела I и II, и сила натяжения нити Fн2, связывающей тела II и III?
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Методическая разработка по физике (9 класс) по теме: Решение задач по теме « Закон всемирного тяготения. ИСЗ »
Решение задач по теме« Закон всемирного тяготения. ИСЗ » Цель урока: - актуализация знаний учащихся по закону всемирного тяготения; ускорению свободного падения на Земле и других пла...
Решение задач на применение законов Ньютона
Интегрирующая цель: после изучения темы ученики должны: понимать и знать:1. Понятие силы, единицы измерения силы;2. 2-ой закон Ньютона, его ...
Методическая разработка урока: Решение задач на применение законов Ньютона
Данный урок позволяет применить законы Ньютона для решения задач на примере снегохода. Методическая разработка сопровождается презентацией....
10 кл - урок по теме «Решение задач на применение законов Ньютона»
Здесь содержиться план урока и презентация....
урок решения задач на применение законов Ньютона
разработка урока "Решение задач на применение заков Ньютона"...
Технологическая карта урока физики в 11 классе Тема: «Решение задач с применением законов фотоэффекта».
Цели : Определение содержания компетенции через:1.Когнитивный компонент компетенции : наиболее глубоко осмыслить сущность явления фотоэффекта через применение законов Столетова и теории фотоэффекта Эй...
Методическая разработка по проведению урока физики Тема: «Решение задач на применение законов Ньютона»
Цель написания методической разработки: совершенствование методики проведения урока физики по теме «Законы Ньютона» подчеркнуть большое познавательное и м...
- Мне нравится (1)