Тема урока :”Сила гравитации Закон Всемирного тяготения”
методическая разработка по физике (9 класс) по теме

Тема урока :”Сила гравитации Закон Всемирного тяготения”

(урок с элементами исследовательской деятельности с использованием “Живой физики”)

Цель урока:

Формирование понятия –сила гравитации.

Задачи:

- Познакомить учащихся с гравитационным взаимодействием

- Раскрыть физический смысл гравитационной постоянной.

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний

а. проверка домашнего задания.

б. Вариант2-тест

А 4 Сумма сил, действующих на тело, отлична от нуля и не изменяется с течением времени. Какой график описывает движение этого тела.

в. Вариант1-устно

Вопросы

Если векторная сумма сил , действующих на тело равна 0, то как движется тело.

Для каких систем отсчета это справедливо.

Как должна двигаться машина, чтобы связанная с ней система отсчета была инерциальной.

На тело действует сила 5Н и 7Н. Чему равна результирующая сила, действующая на тело, если они направлены под углом 0 градусов друг к другу.

Ускорение прямо пропорционально силе, действующей на тело. Как ты это понимаешь.

Движение тела описывается уравнением координаты.Х=50-3t. Чему равна векторная сумма сил, действующих на тело.

Тело поднимается вверх равнозамедленно. Куда направлена результирующая сила, действующая на тело.

Я ударила по парте с силой 2Н. Что можно сказать о силе , с которой парта действует на меня.

Два шарика массой 100г и 300г столкнулись. Во сколько раз будут отличаться силы, с которыми они действуют друг на друга.

Во сколько раз будут отличаться ускорения, полученные шариками при взаимодействии.

Г.Проверка теста Варианта 2.

3. Объяснение.

- Какой по природе являются силы взаимодействия Луны и Земли.

- Вспомните , между какими телами действует эта сила.

-от чего она зависит

Сегодня на уроке мы должны продолжить изучение силы гравитации, начатое в 7 классе , и выявить зависимость силы гравитации от массы и расстояния между телами не на качественном уровне , а на количественном, т.е мы точно должны будем установить во сколько раз изменится сила гравитации при изменении массы тел и расстояния между ними.

Открыли тетради записали тему урока” СИЛА Гравитации Закон Всемирного тяготения”

А. УСТАНОВИТЬ ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ СИЛОЙ ГРАВИТАЦИИ , МАССОЙ ТЕЛ, РАССТОЯНИЕМ МЕЖДУ НИМИ.

Установить зависимость между силой гравитации и массой, силой гравитации и расстоянием между телами, нам поможет программа ЖИВАЯ ФИЗИКА.

1. Открыли компьютер

2. мои документы- физика- сила гравитации

3. Установили данные написанные в первой строчке таблицы.

-СТАРТ

-измерьте длину вектора, изображающего в определенном масштабе , силу гравитации. Знать точное значение силы нам не нужно, для установление зависимости, нам нужно только знать, как изменяется сила с изменением расстояния и массы.

-СБРОС.

- увеличьте массу первого тела в 2 раза

-СТАРТ

-измерьте длину вектора изображающего силу взаимодействия.

-во сколько раз она изменилась

-сделайте вывод ( сила гравитации прямо пропорциональна массе )

-увеличьте массу второго тела

-СТАРТ

-измерьте длину вектора силы, изображающего силу гравитации , действующую между телами в определенном масштабе.

-как она изменилась

-сделайте вывод( сила гравитации прямо пропорциональна массе второго тела)

-СБРОС

-Увеличьте расстояние между телами в 2 раза.

-СТАРТ

- измерьте длину вектора силы, изображающего силу гравитации , действующую между телами в определенном масштабе.

-как она изменилась

-Сделайте вывод (как зависит сила гравитации от расстояния между телами)

Запишем вывод в тетрадь

“Сила гравитации прямо пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними”

Мы установили зависимость силы гравитации от масс взаимодействующих тел и расстояния между ними, используя компьютер, в программу которого заложена эта формула, а как же Ньютон смог установить эту зависимость?

Мысль о том, что природа сил, заставляющих падать камень и определяющих движение небесных тел, одна и та же , возникла еще у Ньютона-студента, но первые вычисления не дали правильных результатов, так как имевшиеся в то время данные о расстоянии от Земли до Луны были неточными.

В начале XVII в. Кеплер установил основные закономерности движения планет, стало известно, как меняется их положение с течением времени. Спустя 16 лет, после первого обращения Ньютона к проблеме движения планет , появились новые исправленные данные о расстоянии от Солнца до планет Солнечной системы, от Земли до Луны. После того , как были проведены новые расчеты, охватившие движение Луны и всех известных к тому времени планет, теория была опубликована

Но чтобы узнать точное значение силы гравитации, действующей между телами массой m1m2 на расстоянии r нужно поставить знак равенства, для этого необходимо ввести коэффициент пропорциональности G.

Этот закон и называется законом всемирного тяготения.

Б. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ГРАВИТАЦИОННОЙ ПОСТОЯННОЙ.

Но как найти силу гравитации, если не известно, чему равно G.

Выразите из закона всемирного тяготения G.

G=Fr2/m1m2

Посмотрите, чтобы найти G, нужно знать, помимо массы тел и расстояния между ними, силу взаимодействия. Но как ее найти.

Подсказка 1.

Для этого нужно взять рычажные весы, два шарика массой несколько кг, разновесы, шар массой несколько тонн.

СЛАЙД

Подсказка 2.

Составьте текст, продолжив предложения из части А., окончаниями предложений из части Б.

ТЕКСТ

Закончите предложения части А окончаниями предложений из части Б

На рычажных весах уравновесили два маленьких шара массой несколько килограмм.

Часть А

1. Затем снизу к маленькому шару на левой чаше весов
2. Равновесие весов
3. Левая чаша весов с маленьким шаром, к которому поднесли большой шар
4. Чтобы восстановить равновесие
5. Сила притяжения этих гирек к Земле
6. Тщательно измерив массы большого и маленького шара и расстояние между их центрами,

ЧастьБ

1. опустится.

2. поднесли на небольшом расстоянии большой шар массой несколько тонн

3. нарушится.

4. на правую чашу весов добавляют маленькие гирьки.

5. вычисляют значение гравитационной постоянной.

6. равна силе притяжения большого и маленького шара на левой чаше весов.

После прочтения текста демонстрируются слайды, иллюстрирующие прочитанный текст.

СЛАЙД.

Откройте таблицу постоянных величин и выпишите значение гравитационной постоянной.

G=6,67 10-11Нм2/кг2

СЛАЙД

Вопрос: Скажите , чему равна сила взаимодействия тел массой 1кг на расстоянии 1м друг от друга.

Ответ : сила взаимодействия равна значению гравитационной постоянной.

В этом и заключается физический смысл G – она численно равна силе гравитации , действующей между телами массой 1кг на расстоянии 1м друг от друга.(записали в тетрвдь)

В. КАЧЕСТВЕННЫЕ ВОПРОСЫ.

Вопрос

-Закон называется законом Всемирного тяготения. Почему?

Герберт Уэллс, в своем фантастическом романе “ Первые люди на Луне”, рассказал о непроницаемых для гравитации экранах, которые помогли героям ослабить силу гравитации и покинуть Луну.

Откуда мы знаем, что фантаст не прав, можно ли на практике проверить, то, что сила гравитации не знает преград?

Ответ: возможно, во время солнечного затмения, когда естественной преградой между Солнцем и Землей выступает Луна. В 60-ые годы прошлого века советскому физику В.Брагинскому с рекордной точностью 10-11 от веса тела удалось экспериментально доказать отсутствие гравитационной тени.

Вопросы по слайдам.

1.Юпитер и Меркурий.

В Солнечной системе 8 планет. Ближе всех к Солнцу находится планета Меркурий. Самая большая планета Солнечной системы Юпитер пятая по удаленности от Солнца. Вопрос:

Почему период обращения Юпитера вокруг своей оси всего 10часов, а маленький Меркурий вращается вокруг своей оси 4226часа.

-

2. Кольца Сатурна.

Все газовые гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — имеют кольца. Эти кольца находятся вблизи своих планет. Орбиты крупных луп не проходят внутри колец.

Очень красивы кольца Сатурна Кольца в основном состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается по орбите вокруг Сатурна как отдельная микроскопическая луна! Вероятно, эти «микролуны» состоят из водяного льда или из камней, покрытых льдом. Размер большинства из них — около метра, но в общем их размеры колеблются от нескольких сантиметров до десятков метров. В кольцах имеются и более крупные объекты — каменные глыбы и обломки до сотен метров в поперечнике.

Вопрос: 

как могли образоваться кольца у планет –гигантов?

Ответ:

Если большая луна, состоящая из твердых пород, слишком сильно приближается к планете-родительнице, она подвергается растяжению огромными приливными силами. Та сторона луны, которая находится ближе к планете, испытывает более сильное притяжение, чем та, что дальше от планеты. И чем ближе луна к своей планете, тем больше разница в величине гравитационных сил, действующих на ближнюю и дальнюю стороны. Орбита луны может проходить столь близко от планеты, что разница этих сил (то есть приливные силы) окажется достаточно мощной, чтобы расколоть обычную твердую породу. Таким образом, кольца могут возникать в результате разрыва, раздробления луны на мелкие части гравитационными силами планеты.

3.Приливы и отливы.

Вопрос: почему водная оболочка Земли изображена таким образом.

Ответ:

Вода поддается воздействию Луны, образуя приливные горбы на двух противоположных сторонах планеты. Вращаясь, Земля "подставляет" Луне разные свои стороны, и приливной горб перемещается по поверхности.
Наибольшая высота прилива в открытом океане не превосходит 2 м, но в некоторых проливах и узких заливах доходит до 18 м (залив Фанди на атлантическом побережье Канады).

Гравитационное воздействие Земли на Луну и наоборот довольно велико. Разные части Земли по разному подвергаются притяжению Луны: сторона, повернутая к Луне – в большей степени, обратная сторона – в меньшей, так как дальше находится от нашего спутника. В результате, разные части Земли стремятся прийти в движение в направлении Луны с разными скоростями. Поверхность, обращённая к Луне, вздувается, центр Земли смещается меньше, а противоположная поверхность вовсе отстаёт, и с этой стороны тоже образуется вздутие – из-за "отставания". Земная кора деформируется неохотно, не более, чем на 0,5 м,  на суше приливных сил мы не замечаем.

Периодические колебания воды в океанах и морях называются приливами и отливами. Заметнее всего приливы и отливы у берегов океанов или открытых морей. В течение суток, точнее 24 ч 50 мин, уровень воды у берегов дважды повышается и дважды понижается

Г.Заполните текст.

Сила Гравитации.

Между всеми телами, имеющими (скорость, массу, плотность, ускорение), действует сила (упругости, гравитации, трения). Сила ………………….зависит от ……………и……………………. Сила гравитации прямо пропорциональна …………….тел и обратно пропорциональна ………………………..между ними. G-это………………… постоянная, которая равна ………………. Смысл гравитационной постоянной в том, что она численно равна …………притяжения двух тел массой ……………. на расстоянии………………… Чтобы сила гравитации увеличилась в 5 раз, масса одного из тел должна (уменьшиться, увеличиться) в …………раз. Если сила гравитации увеличивается в 81 раз, значит расстояние между телами (увеличилось, уменьшилось) в ……………раз.