разработка урока физики в 9 классе по теме Свободное падение тел
методическая разработка по физике (9 класс) по теме

                     Урок физики в 9 классе «Свободное падение тел»

Цель урока: Показать, что равноускоренное движение является частным случаем равноускоренного движения, выявить особенности свободного падения.

Задачи:

- обучающие: проверить знания основных формул кинематики и умение их применять в новых условиях; познакомить с историей изучения свободного падения тел,ввести понятия « свободное падение тел» и «ускорение свободного падения

-развивающие: развитие речи,умение анализировать, сравнивать, обобщать;Развитие познавательной активности,творческих способностей

- воспитательные: воспитание интереса к предмету с привлечением мультимедийных возможностей компьютера.

Тип урока: Урок изучения нового материала

                                            Ход урока

Однажды великого мыслителя Сократа спросили о том, что по его мнению, легче всего в жизни.

Он ответил: «Легче всего –научить других, а труднее- познать самого себя».

На уроках физики мы говорим о познании природы, так как физика наука о природе. Вот и сегодня нам необходимо описать одно из явлений природы- Свободное падение.

Основные задачи, которые мы должны с вами решить:

1. Дать определение, что такое свободное падение.

2. Ответить на вопрос “Быстрее ли падает, что тяжелее?”

З. Мы должны с вами доказать, что свободное падение является, равноускоренным движением.

4. Записать формулы движения для случая свободного падения.

5. И на базе этих полученных формул рассмотреть решение задач на свободное падение

Вы часто наблюдали   падение тел, то есть движения тяжелого тела, падающего с некоторой высоты. Над закономерностями свободного падения размышляли многие великие   умы  -   Аристотель, Галилео Галилей, Исаак   Ньютон.

           И сегодня на уроке мы тоже будем думать и размышлять, не боясь ошибиться.

          Весь путь человеческого познания - это серия ошибок, сегодня на уроке мы в очередной

раз в этом убедимся.

             Физическая наука своими корнями уходит далеко вглубь веков, а первые учения,  в которых более или менее последовательно рассматривались проблемы, относящиеся теперь к физике, были созданы в Древней Греции.

           Сегодня на уроке мы  совершим историческое путешествие в Древнюю Грецию, а также в эпоху Средневековья и Возрождения и ознакомимся какой вклад в изучение сободного падения тел сделали  Аристотель, Галилей и Ньютона и помогут нам в этом наши ребята(сообщения уч-ся с использованием презентаций)

1.ученик « Мнение  Аристотеля о падение тел»

             Много тысячелетий назад люди наверняка замечали, что большая часть предметов падает все быстрее и быстрее, а некоторые падают равномерно. Но как именно падают эти предметы - этот вопрос никого не занимал.

          Аристотель  был первым, кто выдвинул идею о падении тел. Великий греческий философ и ученый придерживался распространенного представления о том, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. Метод изложения Аристотелем своих физических воззрений своеобразен. В «Физике» Аристотеля нет математических формул, он совершенно не обращался к опыту, т.к., по его мнению, «эксперимент нарушает жизнь природы и искажает её познание». Пренебрежительное отношение к физическому эксперименту было связано, возможно, еще и с тем, что в эпоху рабовладельчества «ремесленное искусство» считалось уделом низших. Что касается математики, то Аристотель считал недопустимым её применение к исследованию по двум причинам:

1) «математика имеет дело с постоянными величинами и отношениями, природа же находится в непрерывном движении и изменении»;

2) «математика пригодна для предметов, у которых нет материи, а поскольку природа почти во всех случаях связана с материей, то математика не подходит для науки о природе».

         Он весьма просто объяснил причины падения тел: он говорил, что тела стремятся найти свое естественное место на поверхности Земли. Описывая, как падают тела, он высказал утверждения вроде следующих: «...точно так же, как направленное вниз движение куска свинца или золота или любого другого тела, наделенного весом, происходит тем быстрее, чем больше его размер...», «...одно тело тяжелее другого, имеющего тот же объем, но движущегося вниз быстрее...». Аристотель знал, что камни падают быстрее, чем птичьи перья, а куски дерева - быстрее, чем опилки. На основе наблюдений он построил теорию, согласно которой чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Почти 2000 лет его мысли не подвергались сомнению, они вызывали благоговение и восторг, ведь камень действительно падает быстрее, чем цветок.  

2ученик «.Галилей о свободном падении тел»

          В конце 16 века учение Аристотеля о свободном падении тел было опровергнуто великим итальянским физиком Г. Галилеем.  Великий итальянский ученый обобщил имеющиеся сведения и представления  о падении тел и критически их проанализировал, а затем описал и начал распространять то, что считал верным.   Галилей понимал, что последователей Аристотеля сбивало с толку именно сопротивление воздуха.      

                  Галилей, скатывая шары по наклонной плоскости, обратил внимание на то, что тела различной массы имеют одинаковое ускорение. А сбрасывая шары различной массы и формы с наклонной  Пизанской башни, он обнаружил, что более легкие шары достигают земли немного позднее тяжелых, но опаздывают «не более  чем на два пальца».  Он указал, что плотные предметы, для которых сопротивление воздуха несущественно, падают почти с одинаковой скоростью. Галилей писал: «...различие в скорости движения в воздухе шаров из золота, свинца, меди, порфира и других тяжелых материалов настолько незначительно, что шар из золота при свободном падении на расстоянии в одну сотню локтей наверняка опередил бы шар из меди не более чем на четыре пальца. Сделав это наблюдение, я пришел к заключению, что в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью». Галилей писал: «В пустоте легкое птичье перышко упадёт на землю  одновременно с тяжелым камнем». Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:

1.Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью

2.Движение происходит с «постоянным ускорением», равным 9,8 м/с2; темп увеличения скорости тела не меняется, т.е. за каждую последующую секунду скорость тела возрастает на одну и ту же величину.

       Одна из главных  научных заслуг Галилея заключается в том, что он впервые в своих исследованиях применил не просто опыт, а экспериментальный метод познания, соединив опыт с логикой и математикой.

его законы были открыты экспериментальным методом, который и в наши дни широко используется. За это его по праву называют «отцом «экспериментальной физики.

Мы с Вами тоже попробуем поэкспериментировать

1 группа: 1. Перед вами два диска А - картонный, В - металлический.

1 опыт: Поднять оба диска на одинаковою высоту от стола и отпустить их.

Что вы видите, под действием какой силы падают диски.

Посмотрите, какой из дисков упал первым. Почему?

2 опыт: Положите картонный диск на металлический, а подняв их на высоту тоже отпустите.

Одновременно ли упали эти диски или нет.

Сделайте вывод, влияет ли масса тела на V движения.?( Вывод : в 1-ом опыте влияет, во втором нет)

2 группа

Перед вами два одинаковых листка бумаги, что можно сказать про их массы.

Один листок оставьте в расправленном виде, другой сомните в комок. Поднимитё оба тела на одинаковою высоту и отпустите. Какое упало быстрее. Почему?

ВЫВОД: Тела одинаковой массы падают по-разному (есть сопротивление воздуха)

3 группа

Перед вами установка из лабораторной работы №1: измерение ускорения тела при равноускоренном движении.

Используя данную установку и пользуясь формулой ускорения (через S и t если )     определите как меняется ускорение в зависимости от угла  наклона, считать не надо  замерьте время движения  при различных углах наклона. Из формулы видно,что чем меньше время, тем ускорение больше

ВЫВОД: При увеличении угла наклона время движения уменьшается, значит ускорение увеличивается Максимальное ускорение при угле наклона 90˚

Рассмотрим как дальше развивалась история изучения свободного падения тел

3ученик «. Вклад   Ньютона в изучение свободного падения тел. 

            Еще ученые Средневековья и Возрождения знали о том, что без сопротивления воздуха тело любой массы падает с одинаковой высоты за одно и тоже время. Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью. Именно этот опыт дал решающую проверку предположения Галилея. Опыты и рассуждения Галилея привели к простому правилу, точно справедливому в случае свободного падения тел в вакууме. Это правило в случае свободного падения тел в воздухе выполняется с ограниченной точностью. Поэтому верить в него, как в идеальный случай нельзя. Все тела в отсутствие сопротивления воздуха падают одинаково. Ньютон проверил экспериментально утверждение Галилея, поместив в трубку перышко, кусок свинца и пробку. Откачав из трубки воздух, он убедился, что различные тела в безвоздушном пространстве падают с одинаковой скоростью, тем самым Ньютон подтвердил точным опытом независимость ускорения, сообщаемого телу  силой  тяжести от массы тела.

          Если рассматривать падение в воздухе тяжелого маленького шарика, то силой сопротивления воздуха можно пренебречь, т.к. равнодействующая сил тяжести и сопротивления мало отличается от силы тяжести. Поэтому шарик движется с ускорением близким к ускорению свободного падения.

              Если же рассматривать падение в воздухе кусочка ваты, то такое движение считать свободным нельзя, т.к. сопротивление составляет значительную часть от силы тяжести.

Демонстрация  свободного падения тел с трубкой Ньютона

Подводим итоги всего сказанного:

Свободным падением называется движение тела под

действием силы тяжести, в отсутствии сопротивления

воздуха.

          свободное падение- это равноускоренное движение.      

                                                                                                 g = 9,8 м/с2

Рассмотрим алгоритм решения задач по теме.

Используя данный алгоритм  рассчитаем высоту Пизанской башни(учитель делает записи на доске)

задача

В 1589 г. Галилей, изучая законы свободного падения, бросал без начальной скорости разные предметы с наклонной башни в городе Пиза. Какова высота Пизанской башни и какова скорость тела в момент удара, если тело находилось в полет 3,4 с.

Закрепление в форме теста :

1.От чего свободно тело при свободном падении?

а) от массы                     б) от силы тяжести           в) от сопротивления воздуха                                    г) от всего вышеперечисленного

2. В трубке, из которой откачан воздух, на одной и той же высоте находятся дробинка, пробка и птичье перо. Какое из этих тел позже всех достигнет дна трубки при их свободном падении с одной высоты?

а) дробинка                             б) пробка                   в) птичье перо                       г) все три тела достигнут дна трубки одновременно

3. При отсутствии сопротивления воздуха скорость свободно падающего тела за пятую секунду падения увеличивается на

а) 10 м/с        б) 15 м/с          в) 30 м/с        г) 45 м/с

4. С высокого отвесного обрыва начинает свободно падать камень. Какую скорость он будет иметь через 3с после начала падения? Сопротивление воздуха пренебрежимо мало.

а) 30 м/с          б) 10 м/с        в) 3 м/с           г) 2 м/с

5. Путь, пройденный телом за вторую секунду свободного падения, больше пути, пройденного телом за первую секунду

а) в 2 раза     б) в 4 раза    в) в 3 раза     г) в 5раз.

6. Скорость тела, свободно падающего с высоты 50м, увеличивается за каждую секунду движения на

а) 5м/с         б) 15м/с        в) 10м/с        г) 20м/с

7. Сосулька, упав с края крыши, долетела до Земли за 3 с. Путь сосульки приблизительно равен                                                                                         а) 12м         б) 24 м          в) 30 м            г) 45 м

8. В таблице приведены результаты измерений пути при свободном падении стального шарика в разные моменты времени. Каково, скорее всего, было значение пути, пройденное шариком при падении, к моменту времени t =2 c?

а) 12,5 м       б) 16,25 м     в) 20 м    г) 21,25 м

Проверьте свои ответы.

Итог урока:

Сегодня на уроке мы начали  рассматривать характер и законы движения тел, на которые действует только сила тяжести. Видов движений под действием силы тяжести может быть несколько: движение тел брошенных вертикально вверх, вертикально вниз, горизонтально, под углом к горизонту. Значение знаний этих законов трудно недооценить. Они объясняют движение парашютистов, снарядов, спортсменов на трамплинах и т.д.

Д/з §13, читать, выучить формулы

Уравнения, которым подчиняется свободное падение тел.

Скорость в любой момент времени.

0

0

0

0

Путь, пройденный при свободном падении

gt

0

gt

2

2

gt

h

2

0

2

gt

t

h

Модуль скорости в конце падения

2

gh

2

0

2

gh

Время свободного падения

2

g

h

t

камень

0

h