Конспект урока по физике на тему: «Закон всемирного тяготения»
учебно-методический материал по физике (9 класс)

Конспект урока по физике на тему: «Закон всемирного тяготения»

Автор: Заровская Ирина Викторовна, учитель физики МАОУ СОШ №61 г Узловая

Класс: 9

Тип урока: изучения нового материала

Элементы используемых педагогических технологий с применением активных форм обучения:

• ИКТ;
• проблемное обучение.

Цели урока:

Стратегические:

• формирование физической картины мира;
• формирование мировоззрения;
• формирование мышления.

Тактические:

• вырабатывать умение воспроизводить полученные знания по плану, работать с дополнительным материалом;
• развитие познавательного интереса, интеллектуальных и творческих способностей;
• развитие умения логично выражать свои мысли;
• формирование коллектива.

Оперативные:

Ученик должен:

Когнитивные:

• формулировать закон всемирного тяготения;
• записывать и словесно интерпретировать математическую форму записи  закона всемирного тяготения;
• задавать границы применимости закона всемирного тяготения;
• видеть проявления закона Ньютона в окружающей жизни;
• выполнять  решение качественных и расчетных задач на закон всемирного тяготения;

• видеть ошибки в логике рассуждений.

Аффективные:

• проявляет интерес к изучению предмета;
• осознает важность открытий Ньютона;
• предпрофильная подготовка учащихся

Оборудование:   мультимедийный проектор, компьютер, презентация к уроку, выдержки из статей, карточки с домашним заданием, тестовые задания

Ход урока:

1. Организационный момент (1 мин)

Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.

2. Актуализация знаний (10 мин)

- Какой раздел механики мы с вами изучаем (Динамика).

- Что изучает динамика? (Дина́мика (греч. δύναμις — сила) — раздел механики, в котором изучаются причины возникновения и изменения характера механического движения тел).

- Классическая динамика базируется на законах Ньютона, которые мы с вами изучили. Начнем с того, что мы уже знаем. Выполните тестовое задание.

3. Определение темы и постановка целей урока (3 мин)

-Рассмотрите рисунок (слайд 1). Что вы можете сказать о силах взаимодействия Земли и Луны? (по третьему закону Ньютона они равны по модулю и противоположны по направлению). Можно сделать вывод, что эти небесные тела притягиваются. Повседневные наблюдения убеждают нас в том, что все тела притягиваются к Земле. С земным притяжением человек знакомится в раннем возрасте. Упавшая на пол игрушка знакомит ребёнка с притяжением тел к Земле. Мяч, брошенный вверх, падает на Землю. Яблоко отрывается от яблони и тоже падает на Землю. Все тела во Вселенной притягиваются друг другу. Это притяжение было названо всемирным тяготением.

- Сформулируйте тему нашего урока. (Тема «Закон всемирного тяготения» слайд 2).

Записывают тему в тетради. Какие цели мы поставим? (слад 3)

Цели урока:

- изучить закон всемирного тяготения, историю открытия закона;

- показать практическую значимость закона, границы его применения.

4. Изучение нового материала (19 мин)

-Попытки объяснить движение небесных тел, в частности, планет солнечной системы предпринимались очень давно. Были разработаны две системы мира.

-У вас на столах находятся тексты «Две системы мира», причитайте их. Назовите две системы мира. В чём суть этих систем? (геоцентрическая (К.Птолемей) и гелиоцентрическая (Н.Коперник). (слайды 4 и 5)

- После открытия Коперником гелиоцентрической системы мира начались поиски закономерностей, которым подчиняется движение планет вокруг Солнца.
На этот вопрос сумел ответить И.Ньютон, используя законы движения, установленные Кеплером, и общие законы динамики. Закон всемирного тяготения был установлен И. Ньютоном путем обобщения результатов, полученных известными астрономами.

-  Согласно легенде, мысль о всемирном тяготении осенила Ньютона в тот момент, когда он, отдыхая в саду, увидел падающее яблоко. Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но целые 9 лет не публиковал его, так как имевшиеся тогда неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году, после уточнения этого расстояния, закон всемирного тяготения был наконец-то отдан в печать.
Формулировка закона:

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

F – сила гравитационного притяжения;

m1, m2 – массы тел;

r –   расстояние между телами;

 (слайд 6) Учащиеся делают записи в тетради

-Английский физик Генри Кавендиш в 1798 г. определил, насколько велика сила притяжения между двумя объектами. В результате была достаточно точно определена гравитационная постоянная, что позволило Кавендишу впервые определить массу Земли.
Опыты проводились при помощи крутильных весов. (видео опыт Кавендиша). 

Границы применимости закона:

1. Для шара большого радиуса, взаимодействующего с телами, размеры которых значительно меньше размеров шара.

2. Для тел, имеющих форму шара.

3. Для материальных точек.

Открытие закона позволило Ньютону создать теорию движения небесных тел. Но почему все тела притягиваются друг к другу? Ответ на этот вопрос Ньютон не дал.

«Причину же свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря».

Скажите, какое явление подразумевал Ньютон, говоря о море? (приливы и отливы).

Практическая значимость закона. (слайды 7-8) Учащиеся делают записи в тетради

1. Закон объясняет движение планет.

2. Закон объясняет приливы и отливы.

3. Закон объясняет солнечные и лунные затмения.

4. Закон объясняет движение космических кораблей.

Одно из блестящих подтверждений закона произошло спустя 120 лет после смерти Ньютона. Это было открытие планеты Нептун.

5. Закрепление материала. Решение задач (10 мин)

- Теперь закрепим наши знания в ходе решения задач.

Задание 1. Расстояние между центрами двух однородных шаров уменьшили в 2 раза. Сила тяготения между ними

1) увеличилась в 4 раза

2) уменьшилась в 4 раза

3) увеличилась в 2 раза

4) уменьшилась в 2 раза

Задание 2.

Вычислите силу притяжения Луны к Земле. Все необходимые данные найдите в таблице.

6. Подведение итогов урока. Домашнее задание (2 мин)

Вернемся к целям нашего урока. Все ли мы их достигли?

§15,упр.15 (3,4)

Доп. Задание для подготовки обучающихся к ОГЭ

Задание 2 

Задание 2 

Между двумя однородными шарами массами m и 4m, расстояние между центрами которых равно R, действует сила гравитационного притяжения, равная по модулю F. Расстояние между центрами шаров увеличили до 2R. В результате модуль силы гравитационного взаимодействия шаров

1) увеличился в 2 раза

2) не изменился

3) уменьшился в 2 раза

4) уменьшился в 4 раза

Задание 2 

Между двумя небесными телами одинаковой массы, находящимися на расстоянии r друг от друга, действуют силы притяжения величиной F1. Если расстояние между телами уменьшить в 2 раза, то величина силы притяжения F2 будет связана с F1 соотношением

1) F1 = 4F2

2) F2 = 4F1

3) F1 = F2

4) F1 = 2F2

Две системы мира

Место Земли в системе мироздания с древнейших времен волновало мыслителей. Отсутствие технических средств точного исследования космических объектов и незначительный опыт астрофизики, доставшийся от прежних поколений, не позволяли ученым Древней Греции и Средневековья сформировать полное и правильное мнение об устройстве Вселенной. Тем не менее, авторы первых теорий космологии заложили фундамент, на котором впоследствии сформировались основы современного знания. Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу как бы описывают по небу петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая сама движется. И когда Земля “догоняет” другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли. Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему мира”. Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет. Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд. Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической.

 Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер”, вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.

Во все странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Последователи Птолемея в угоду церкви придумывали все новые “разъяснения” и “доказательства” движения планет вокруг Земли, чтобы сохранить “истинность” и “святость” его ложного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более надуманной и искусственной. Задолго до Птолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые ученые разделяли точку зрения Аристарха о строении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и не занимает в ней исключительного положения.

Почему же, несмотря на это, система Птолемея продолжала господствовать? Потому, что она опиралась на всесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитию науки. Кроме того, ученые, отвергавшие учение Птолемея и высказывавшие правильный взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительно обосновать.

Это удалось сделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца. Эта система была названа гелиоцентрической. Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной. Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при смерти, когда друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр книги.

Между тем надо помнить, что и гелиоцентрическая система мира не является истиной в полной мере. Ведь и Солнце не является центром мироздания. Оно всего лишь одна из многих миллиардов звезд нашей галактики, видимой с земли как бы в профиль (т.н. «Млечный путь»), и тоже движется по своей огромной орбите. Наша же галактика одна из многочисленных галактик во Вселенной, определение границ которой не входит в задачу данного сообщения.

Задание 2 

Задание 2 

Между двумя однородными шарами массами m и 4m, расстояние между центрами которых равно R, действует сила гравитационного притяжения, равная по модулю F. Расстояние между центрами шаров увеличили до 2R. В результате модуль силы гравитационного взаимодействия шаров

1) увеличился в 2 раза

2) не изменился

3) уменьшился в 2 раза

4) уменьшился в 4 раза

Задание 2 

Между двумя небесными телами одинаковой массы, находящимися на расстоянии r друг от друга, действуют силы притяжения величиной F1. Если расстояние между телами уменьшить в 2 раза, то величина силы притяжения F2 будет связана с F1 соотношением

1) F1 = 4F2

2) F2 = 4F1

3) F1 = F2

4) F1 = 2F2