Урок решение задач "Движение связанных тел"
план-конспект урока по физике (10 класс)

Урок решение задач «Движение связанных тел»  

                                                                         10 класс

                                                            Учитель Смирнова С.Г.

                                                            г. Саранск, МОУ «Луховский лицей»

Тип урока: Урок-практикум.

Цель урока: Привить умение применять законы Ньютона  при решении комбинированных расчетных задач

 Задачи урока:

Образовательные: повторить законы Ньютона, привить умение определять равнодействующую сил при движении по наклонной плоскости, при движении связанных тел.

Развивающие: развивать внимание и речь, совершенствовать навыки самостоятельной  и парной работы.

Воспитательные  формировать целостное представление обучающихся о мире (природе, обществе и самом себе), о роли и месте физики в системе наук.

Оборудование:  компьютер учителя, мультимедийный проектор, Физика 7-11 Библиотека электронных наглядных пособий. “Кирилл и Мефодий”.

Ход урока

1. Орг.момент

2. Организация внимания учащихся

Тема нашего урока: Решение задач «Движение связанных тел»

3. Актуализация опорных знаний

Прежде чем перейти к решению задач, предлагаю проверить как вы к этому готовы.

Фронтальный опрос:

1. Сформулируйте законы Ньютона
2. Нарисуйте наклонную плоскость, покажите все силы, действующие на тело при втаскивании тела вверх, при стаскивании вниз.
3. Определите проекции этих сил на выбранные вами оси координат

3. Решение задач.

Задача 1. Груз массой 1 кг, лежащий на столе, связан лёгкой нерастяжимой нитью, переброшенной через идеальный блок, с грузом массой 0,25 кг. На первый груз действует горизонтальная постоянная сила F, равная по модулю 1 Н (см. рисунок). При этом второй груз движется с ускорением 0,8 м/с2, направленным вниз. Каков коэффициент трения скольжения первого груза по поверхности стола?

Решение.

Два груза связаны между собой нерастяжимой нитью через блок. На первый груз действует сила  Н и сила трения , направленная в противоположную сторону движения груза. На второй груз действует только сила тяжести, равная  Н. Равнодействующая этих тел равна силе , которая вызывает движение системы из двух грузов с ускорением . Тогда, согласно второму закону Ньютона можно записать:

,

где  - массы первого и второго грузов соответственно. Отсюда находим силу трения:

и коэффициент трения равен

.

Ответ: 0,05.

Задача 2.Грузы массами M = 1 кг и m связаны лёгкой нерастяжимой нитью, переброшенной через блок, по которому нить может скользить без трения (см. рисунок). Груз массой М находится на шероховатой наклонной плоскости (угол наклона плоскости к горизонту α = 30°, коэффициент трения µ = 0,3). Чему равно максимальное значение массы m, при котором система грузов ещё не выходит из первоначального состояния покоя?

Решение.

1. Если масса m достаточно велика, но грузы ещё покоятся, то сила трения покоя, действующая на груз массой M, направлена вниз вдоль наклонной плоскости (см. рисунок).

2. Будем считать систему отсчёта, связанную с наклонной плоскостью, инерциальной. Запишем второй закон Ньютона для каждого из покоящихся тел в проекциях на оси введённой системы координат:

Учтём, что T1 = Т2 = Т (нить лёгкая, между блоком и нитью трения нет),  (сила трения покоя). Тогда Т = mg,, , и мы приходим к неравенству  с решением . Таким образом,

 кг.

Задача 3. В установке, изображённой на рисунке, грузик А соединён перекинутой через блок нитью с бруском В, лежащим на горизонтальной поверхности трибометра, закреплённого на столе. Грузик отводят в сторону, приподнимая его на высоту h, и отпускают. Длина свисающей части нити равна L, Какую величину должна превзойти масса грузика, чтобы брусок сдвинулся с места в момент прохождения грузиком нижней точки траектории? Масса бруска М, коэффициент трения между бруском и поверхностью µ. Трением в блоке, а также размерами блока пренебречь.

Брусок сдвигается с места при условии, что сила, действующая на него со стороны нити, станет больше максимальной силы трения покоя: , . Второй закон Ньютона для грузика в нижнем положении:

.                 (1)

Закон сохранения механической энергии:

, .  (2)

Подставляя (2) в (1), получим:

,

откуда

.

Ответ: 

На дом

Задача.  Два груза массами соответственно М1 = 1 кг и М2 = 2 кг, лежащие на гладкой горизонтальной поверхности, связаны невесомой и нерастяжимой нитью. На грузы действуют силы F1 и F2, как показано на рисунке. Сила натяжения нити Т=15 Н. Каков модуль силы F1, если F2 = 21 Н?

Решение.

Так как сила натяжения нити T=15 Н меньше силы F2, то грузы будут перемещаться вправо с некоторым постоянным ускорением. Равнодействующая сил, действующая на правый груз равна , а равнодействующая для левого груза . Так как ускорения этих грузов равны, то получаем следующее равенство:

,

откуда сила F1 равна

и

 Н.