урок решения задач на применение законов Ньютона
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

Тема раздела: Законы движения и взаимодействия тел

Класс 9

Тема и место урока в теме: Решение задач на применение законов Ньютона. (тринадцатый из двадцати пяти)

Цель: Содействовать развитию навыков применения знаний по теме "Законы Ньютона" при решении качественных и количественных задач.

задачи:

личностные; формировать умения:                                                                                                     работать в коллективе, парах;                                                                                                          находить согласованные решения;                                                                                      самоконтроля и самостоятельного исправления ошибок;

метапредметные; формировать умения самостоятельно:                                        планировать свои действия в соответствии с учебным заданием;                                              ставить цели;                                                                                                                            выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

предметные:                                                                                                                                      научить решать простейшие качественные и количественные задачи по теме «Законы Ньютона»

В процессе работы формируются:

Регулятивные УУД- умение планировать, предвидеть полученный результат, контролировать и оценивать свои действия; умение высказывать свои предположения на основе имеющихся знаний; принимать и сохранять учебную задачу;

Познавательные УУД - использовать приобретенные знания и умения для решения качественных и количественных задач, сопоставления модели с реальной ситуацией.

Коммуникативные УУД - умение работать в парах, умение высказывать свои суждения, умение слушать и понимать других; договариваться о совместной деятельности.

Тип урока обобщения и систематизации знаний;

Дидактические цели урока: систематизация знаний; восполнение пробелов знаниях учащихся; достижение прочности знаний; более глубокое раскрытие узловых вопросов темы;

Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности

1. По источнику передачи и восприятия информации.

• Словесные (беседа)
• Практические (упражнения)

2. По логике передачи и восприятия информации.

• Дедуктивный

Методы контроля и самоконтроля за эффективностью учебно-познавательной деятельности

• Индивидуальный опрос
• Фронтальный опрос

Письменный самоконтроль

Средства обучения:

• учебник
• задачник
• презентация

Формы работы учащихся: Фронтальная, парная, индивидуальная 

Организация деятельности учащихся на уроке:

-самостоятельно определяют учебные задачи урока;

-работают с текстами задач;

-отвечают на вопросы;

-решают самостоятельно задачи;

-оценивают себя и друг друга;

Необходимое техническое оборудование: Компьютер, проектор, интерактивная доска, учебники и задачники по физике, электронная презентация, выполненная в программе Power Point

Технологическая карта.

Приложение №1        Обобщающая таблица.

Приложение №2

Задания парам: заполнить обобщающую таблицу.

I.Блок задач на использование I закона Ньютона

Вопрос №1.

При ударе камня в стекло оно разлетается вдребезги, а при ударе пули в нём остается

только отверстие. Почему?

Ответ

При ударе тела о стекло, часть стекла, соприкоснувшаяся с телом, начинает движение вместе с ним. Участки стекла, окружающие место контакта, не могут сразу прийти в движение. Если скорость движения тела будет достаточно велика, стекло в области контакта разрушится раньше, чем придут в движение точки, удаленные от этого места, и в стекле образуется небольшое отверстие, в то время как основная площадь стекла не разрушится.

Вопрос №2.

Объясните роль рессор автомобиля. Каким образом они смягчают движение кузова?

Ответ. Когда колесо автомобиля внезапно подскакивает на ухабе, оно воздействует на рессору, которая деформируется и оказывает сравнительно небольшое давление на кузов. Кузов под действием этой силы не может быстро изменить свою вертикальную скорость, поэтому толчок смягчается.

Вопрос № 3

Справедлив ли закон инерции для системы отсчета, связанной с автобусом, который: а)набирая скорость, отходит от остановки; б) тормозит, подъезжая к остановке; в) движется с постоянной скоростью на прямолинейном участке пути; г) движется по криволинейному участку пути.

Ответ: Закон инерции справедлив только для случая в). В этом случае система отсчета, связанная с автобусом, является инерциальной; В остальных случаях система отсчета неинерциальная, так как в ней можно наблюдать неравномерные и криволинейные движения тел, хотя на них не действуют другие тела. Например, при остановке пассажиры наклоняются вперед; на криволинейном участке пути наклоняются в сторону.

II.Блок задач на использование II закона Ньютона

Повторим алгоритм решения задач  на II закон Ньютона.

1) Внимательно прочитайте условие задачи и выясните характер движения.

2) Запишите условие задачи, выразив все величины в единицах СИ.

З) Сделайте чертеж с указанием всех сил, действующих на тело, вектора ускорения и системы координат.

4) Запишите уравнение второго закона Ньютона в векторном виде.

5) Запишите основное уравнение динамики (уравнение второго закона Ньютона) в проекциях на оси координат с учетом направления осей координат и векторов.

6) Найдите все величины, входящие в эти уравнения. Подставьте их в уравнения.

7) Решите задачу в общем виде, то есть решите уравнение или систему уравнений относительно неизвестной величины.

8) Проверьте размерность.

9) Получите численный результат и соотнесите его с реальными значениями величин

Задача № 1

Шарик массой 1000 г движется с ускорением 0,5 м/с2. Определите силу, действующую на шарик.

Дано:

m= 1000 г = 1 кг;                                         

  а = 0,5 м/с2

Найти:

F-?

Решение:

1. Шарик под действием силы F движется  равноускоренно.                              

    По второму закону Ньютона: F= mа

2. Вектор ускорения всегда совпадает с направлением вектора действующей силы, поэтому если ось Ох направить по направлению движения (или вдоль направления силы), то проекции векторов силы и ускорения будут положительны и равны их модулям, то есть

Fx= F; аx = а.

Отсюда F= mа, F= [кг м/с2 = Н].

F=1*0,5=0,5Н.

                Ответ: F = 0,5 Н.

Задача №2.

 На покоящееся в начальный момент тело массой 0,2 кг действует в течение 5 с сила 1 Н.  Какую скорость приобретет тело и какой путь пройдет оно за указанное время?

Дано:

m=0,2кг

t=5с

F=1Н

Найти: v-? S-?

                              Решение:

Тело движется равноускоренно. Сила сообщает этому телу ускорение, направленное так же, как и сама сила. По второму закону Ньютона можно определить ускорение. Если направить ось Ох вдоль направления силы, то проекции векторов силы и ускорения будут положительны. Тогда в скалярной форме уравнение примет вид.

                           a=F/m        

Скорость тела определим по формуле:

_     _   _

 v= v0+at, т.к.   v0=0, отсюда  v=at.

Путь, пройденный этим телом:

Подставим в формулы для определения скорости и перемещения значение ускорения, получаем:

Ответ: 25м/с, 62,5 м.

3. Блок задач на использование III закона Ньютона

Вопрос № 1.Почему отталкивание многочисленных людей, животных, автомобилей не вызывает заметных возмущений в движении земного шара? Какое ускорение приобретет земной шар (М = 6*10 24кг), если всё человечество, собравшись вместе, по команде сделает шаг вперёд с ускорением а1 = 1 м/с2.

Ответ.

Применим способ решения задач «Обратный ход»

    для ответа на первый вопрос ответим сначала на второй. Оценим массу всех людей:

Мn =mN =70кг*6000000000=4,21*1011 кг.

Здесь m— масса одного человека, N — количество людей на Земном шаре? для придания такой массе ускорения а1= 1 м/с2 потребуется сила:

F =Мnа1 = mN а1

Согласно третьему закону Ньютона, при любом взаимодействии двух тел они действуют друг на друга с одинаковыми по величине и противоположными по направлению силами. Значит, все люди при этом будут действовать на Землю с этой же силой.

Ускорение, которое при этом приобретёт Земля:

а = F/M=4,21*1011 кг :6*10 24кг *1 м/с2=7*10-14 м/с2

Видно, что полученная величина слишком ничтожна, чтобы заметно изменить скорость движения Земли. Поэтому никакие перемещения людей не оказывают существенного влияния на движение Земли.

Вопрос № 2

 Вы отталкиваетесь от Земли с силой F = 50 Н. С какой силой Земля отталкивает вас?

Ответ.

Согласно третьему закону Ньютона, при любом взаимодействии двух тел они действуют друг на друга с одинаковыми по величине и противоположными по направлению силами. Значит, если вы действуете на Землю с силой 50Н, то и Земля действует на вас с силой 50Н.

Вопрос № 3

Зачем боксёров делят по весовым категориям?

Ответ:

 При ударе происходит взаимодействие между телом бьющего боксёра и телом боксера, которому наносится удар (если считать, что в этот момент кулак первого боксера жёстко связан с его телом). При этом на боксёров действуют одинаковые силы. Следовательно, боксер, обладающий меньшей массой, имеет большее ускорение. Воздействие удара на человека (например, сотрясение мозга, вызванное нокаутом) тем больше, чем больше приданное ему ускорение. Поэтому боксер, обладающий большим весом имеет заведомое преимущество (его удары наносят больший вред боксеру с меньшим весом).

Вопрос № 4.

 Мог ли Мюнхгаузен вытянуть себя (и лошадь) могучей рукой за косицу из болота?

Ответ:

Согласно третьему закону Ньютона, при любом взаимодействии двух тел они действуют друг на друга с одинаковыми по величине и противоположными по направлению силами.

Поэтому, если Мюнхгаузен действует рукой на волосы с силой F, направленной вверх, то волосы действуют на руку с силой F, направленной вниз, это воздействие передаётся на тело барона и на его голову, которая начинает действовать на волосы со стороны корней с силой F направленной вниз. Суммарная сила, действующая на волосы, остаётся равной нулю и волосы, а вместе с ними и Мюнхгаузен, остаются в покое (если, конечно, барон не вырвет их из головы).