Третий закон Ньютона
план-конспект урока по физике (9, 10 класс)

Урок в 9 классе по теме: «Третий закон Ньютона»

Вид урока: проблемный с компьютерной поддержкой.

Тип урока: урок самостоятельного приобретения знаний.

Цель урока: познакомить обучающихся с третьим законом Ньютона, показать на примерах проявление закона в природе, формировать экспериментальные навыки и умение анализировать результаты эксперимента, умение находить решение проблемы.

Задачи:

• Образовательные: выяснить особенности сил, возникающих при взаимодействии двух тел, сформулировать 3 закон Ньютона. 
• Развивающие: развитие умений учащихся: а) делать самостоятельно вывод по полученным экспериментальным данным; б) работать в группах; в) выработать начальные навыки по применению закона при решении задач.
• Воспитательные: воспитание внимательности, аккуратности в обращении с измерительными приборами; воспитание познавательного интереса к предмету; формирование умения строить логическую цепочку рассуждений.

Оборудование и наглядность:

два демонстрационных динамометра,  лабораторные динамометры – 6 шт., две тележки, кусок железа, магнит, демонстрационные тележки, канат.

Ход урока

I. Актуализация знаний

Сегодня на уроке мы с вами повторим, что происходит с телом, если на него не действуют другие тела или действие других тел компенсируется и наоборот: когда на тело действуют только два тела.

Рассмотрим  график зависимости V=V(t), на  котором указаны два движения I и II и ответим на вопросы. (Приложение 1) (Слайд 3,4)

Вопросы:

1. Что вы можете сказать о характере движения первого тела? Как движется тело в 1-м случае? (Тело движется равномерно и прямолинейно, то есть скорость постоянна)
2. Что это значит? (Это значит, что на тело не действуют другие тела или их действие компенсируется)
3. Чему равна равнодействующая сила в этом случае? (Равнодействующая сила F=0)
4. Почему она=0 (F=ma, а ускорение а=0, так как скорость не изменяется?)
5. Какой закон это подтверждает? Как читается? (Это первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела)
6. Как движется второе тело? (Движется ускоренно)
7. Что является причиной возникновения ускорения? (Действие на тело других тел.)
8. Какая существующая связь между физическими величинами: силой, массой и ускорением? (2 закон Ньютона: ускорение прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело и обратно пропорционально массе этого тела)
9. Как направлены вектор силы и ускорения? (Они сонаправлены)

 Итак, мы выяснили: в первом законе Ньютон описал состояние тела, не подвергающееся действию других тел, во втором законе противоположная ситуация: на тело действуют другие тела, их действия не компенсируются, то есть равнодействующая сила не равна нулю, возникает ускорение. А если во взаимодействии тел участвуют только два тела? Что в таком случае наблюдается?  Вот это и придётся нам выяснить.

II. Постановка проблемы: (Слайд 5)

Сколько сил на свете есть,

Ни кому не в силах счесть,

Но Ньютоном нам дано,

Что их  четное число.

Как вы понимаете это высказывание?

Ученики дают различные варианты ответов.

Хорошо, давайте уточним и проведем опыт: Ударьте рукой по столу. Что вы испытали?

Ученики: Боль.

Почему? Ведь Вы бьёте стол, а не он вас.

Я приглашаю двух желающих и предлагаю встать на демонстрационные тележки. А теперь один из вас оттолкнется от другого. Что произошло?

Почему едут обе тележки?

Двое желающих берут в руки канат и стараются перетянуть друг друга. Получилось? А теперь двое желающих постараются перетянуть друг друга с помощью каната, стоя на тележках. Почему едут обе тележки?

Вы уже можете ответить на вопросы?

Вот на эти вопросы мы ответим, если поймем третий закон Ньютона. И так тема нашего урока «Третий закон Ньютона» (запись на доске)

III. Изучение нового материала.

1.Проблемный эксперимент (класс разбивается на 4 группы, каждая из которых будет выполнять определенное задание). Задания для каждой группы записаны на карточках.

 Ребята, после проведения эксперимента каждой группой, предлагаю вам ответить на вопросы великого гения

1) возникающие силы при взаимодействии двух тел могут быть одна больше другой?

2) как направлены при этом силы?

Задание 1. Соедините прочной нитью крючки двух демонстрационных динамометров: 1) первый ученик начинает тянуть динамометр, второй держит динамометр неподвижно; 2) второй ученик тянет динамометр, первый стоит на месте; 3) оба ученика тянут свои динамометры в разные стороны. Сравните силы по величине и направлению. Вывод запишите в таблицу на доске. (Слайд 6)

Задания 2. Зацепите крючками два динамометра и расположите их на столе, слегка разведите их в стороны. Заметьте показания обоих динамометров. Увеличьте действия динамометров друг на друга. Заметьте новые показания. Сравните силы по величине и по направлению. Вывод запишите в таблицу на доске. (Слайд 7)

Задания 3. Для демонстрации взаимодействия используем два  лабораторных динамометра.  Один динамометр  закрепите, зацепите динамометры крючками и потяните за второй динамометр. Сравните силы по величине и по направлению. Вывод запишите в таблицу на доске. (Слайд 8)

Задания 4. Приборы: два демонстрационных динамометра, кусок железа и магнит. Сравните силы по величине и направлению. Вывод запишите в таблицу на доске    (Слайд 9)

Отчёт групп (демонстрация, рассуждения, вывод, запись на доске)

Приложение 2

На основании опытов и наблюдений самих учащихся  сделаем вывод о силах, действующих при взаимодействии тел, об их числовом значении и направлении.

Вывод: (делают ученики)  Силы не могут быть одна больше другой. Они равны по модулю и направлены в противоположные стороны. (Слайд 10)

Приложение 3

И. Ньютон: стихотворение “Из глубины веков” (отрывок)

2.Формулировка III закона Ньютона (Слайд 11)

Силы, с которыми тела взаимодействуют друг с другом, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны

Этот закон открыт Ньютоном и называется третьим законом Ньютона. Математически он записывается в следующем виде:  F1 =  - F2

Знак «минус» показывает, что векторы сил направлены в разные стороны.

- ребята, теперь мы можем ответить на вопрос. Почему при ударе о стол вы испытываете боль.

Ответ обучающихся: с какой силой мы действуем на стол с такой же силой стол действует на нас.

Когда вы вставали  на демонстрационные тележки и отталкивались друг  от друга. Почему ехали обе тележки? (Тела взаимодействуют друг с другом с силами равными по модулю, но противоположными по направлению).

 Почему при перетягивании каната  выиграл ….

Ответ: при перетягивании каната выигрывает тот, кто сильнее упирался о пол.

Особенности закона: (Слайд 12)

- силы возникают при взаимодействии;

- появляются парами;

- одной природы;

- не уравновешиваются;

- приложены к разным телам.

Рассмотрим особенности закона на конкретных примерах (Слайды13,14,15)

Физкультминутка: давайте встанем и пройдемся по классу.

 Идущий человек движется вперед благодаря тому, что он отталкивается ногами от земли, т. е. взаимодействует с ней. А теперь присядем и попробуем оттолкнуть землю. Получилось? Человек и земля действуют друг на друга с одинаковыми по модулю и противоположно направленными силами и получают ускорения, обратно пропорциональные их массам. (Запись на доске) (Слайд 16)

Если F1= - F2, то m1a1= - m2a2 отсюда следует а1/а2 = - m2/m1

 Поскольку масса Земли огромна по сравнению с массой человека, то ускорение Земли практически равно нулю, т. е. она не меняет свою скорость. Человек же приходит в движение относительно Земли, т.е. более массивное тело получает меньшее ускорение, а лёгкое – большее.

Мы знаем, что под действием притяжения к Земле предметы, лежащие на опоре, немного сжимаются сами и сжимают находящуюся под ними опору

Проблемный эксперимент:

Установим металлическую линейку на двух опорах. Установим на ней груз.

Проблемные вопросы: (Слайд 17)

- почему груз не падает?

- почему линейка прогибается?

Ответы обучающихся.

Силу, приложенную к опоре и направленную вертикально вниз, называют весом тела и обозначают «Р», а силу,  приложенную к телу и направленную вертикально вверх, называют силой реакции опоры и обозначают «N»

Обе силы являются силами упругости.

Рассмотрим ещё один пример  (Слайды 18,19.20)

Практическое значение закона. (Слайд 21)

- Благодаря взаимодействию тел, человек может ходить по земле, так как сила, с которой человек отталкивает Землю, равна силе, с которой Земля толкает человека вперед.

- В открытом космическом пространстве космонавт для движения использует баллон со сжатым газом.

- Закон позволяет рассчитать при выстреле явление отдачи, которые используются в огнестрельном оружии для перезарядки ружья. При выстреле затвор выбрасывает использованную гильзу, а пружины, возвращая его на место, вводят в ствол новый патрон.

IV. Закрепление

Приложение 4

4.1. Историческая справка «Опыты И.Ньютона» (выступление ученика)

4.2.Решение качественных задач. (Слайд 22)

1 уровень 

1. Какой закон утверждает, что действие одного тела на другое носит взаимный характер? Ответ: Третий

2.  О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. Сравнить силы, действующие на комара и автомобиль во время удара.

3. Брусок лежит на столе, изобразите силы действующие на брусок.

4.  Приведите примеры применения третьего закона Ньютона из жизни.        (Слайды 23,24)
Обучающие  приводят примеры, например:

1. Человек в лодке на реке.

2. Шкаф давит на пол, а пол на шкаф.

3. Рюкзак давит на спину, спина на рюкзак.

4. Мальчик сидит на доске.

5. Шарик на нити растягивает нить, а нить не дает шарику падать.

2 уровень  (Слайд 25)

5. А. Линдгрен  «Малыш и Карлсон» взялись за руки. Карлсон толкает малыша с силой 105 Н. С какой силой толкает Малыш Карлсона?  О каком законе идёт речь в  задаче? Ответ: С силой 105 Н.

6.  Два мальчика тянут веревку в разные стороны, прилагая силы 100 Н каждый. Веревка может выдержать, не разрываясь, груз весом 150 Н. Разорвется ли веревка?
Ответ: Веревка не разорвется. Так как силы по 100 Н, с которыми тянут мальчики веревку, вызывают натяжение веревки в 100 Н, а не в 200 Н.

7.  Вопрос-шутка. Возможно ли? Вы получили удар в челюсть при боксерском поединке и ушли в нокдаун. А когда вышли из него, сказали: «Ох, я ему и дал»'     (Слайд 26)

Ответ: Да, 3 закон Ньютона. (Каждому действию, своё противодействие).

8.  На рисунке  показаны направление и точка приложения силы, действующей на первую тележку при ее столкновении со второй тележкой. Укажите, в каком случае правильно изображены направление и точка приложения силы, действующей на вторую тележку. (Слайд 27)

3 уровень  (Слайд 28)

9. Лошадь тянет груженую телегу. По третьему закону Ньютона сила, с которой лошадь тянет телегу, равна силе, с которой телега тянет лошадь. Почему же всё-таки телега движется за лошадью?

Ответ: Лошадь и телега взаимодействуют с Землёй, но лошадь подковами толкает землю, а земля толкает лошадь сильнее, чем гладкие ободья колёс телеги.

10. Почему автомобилю трудно  тронуться с места на обледенелой улице?

Ответ: Сила трения, когда автомобиль едет по обледенелой дороге между автомобилем и дорогой меньше, чем когда автомобиль едет по обычной дороге.

11. Какая басня изображена на рисунке? Какой закон позволяет ее  
описать?  Сформулируйте этот  закон?  Чуму равна равнодействующая всех сил приложенных к телу. (Слайд 29)

V. Итог урока (Слайд 30)

И так, мы сегодня с вами познакомились, с третьим законом Ньютона, выяснили особенности сил, возникающих при взаимодействии тел, показали на примерах проявление закона в природе. Предлагаю дать оценку уроку, используя  таблицу.

Приложение 4

1. Сообщение оценок. Анализ работы групп, отдельных учащихся.
2. Домашнее задание.  

        § 12  Упр. 12  (Слайд 31)

VI. Методические рекомендации к уроку «Третий закон Ньютона».

Данный урок является проблемным уроком с компьютерной поддержкой, урок самостоятельного приобретения знаний, имеет цель познакомить обучающихся с третьим законом Ньютона, показать на примерах проявление закона в природе, формировать экспериментальные навыки и умение анализировать результаты эксперимента, умение находить решение проблемы.

Начало урока  может быть построено  как беседа учителя с классом. Следует повторить формулировки законов Ньютона наизусть и подчеркнуть их взаимосвязь. Например,  из второго закона Ньютона,  при а=0, т. е. при отсутствии внешних сил,  тело движется без ускорения,  первый закон Ньютона. При взаимодействии m1а1=m2а2, третий закон Ньютона.

После этого уместна постановка проблемы, сколько на свете есть сил. Для этого необходимо провести опыты: ударить рукой по столу, встать на демонстрационные тележки и оттолкнуться. И постараться ответить на вопросы. Почему вы испытываете боль? И почему едут обе тележки? Что бы правильно ответить на вопросы, предлагаю провести проблемный эксперимент. Для этого класс делится на  группы, в каждую группу входят  сильные, средние и слабые обучающие. Каждая группа получает задания, проводит  самостоятельно эксперименты, ведёт обсуждения и делает выводы. После отчёта каждой группы даётся формулировка 3 закона Ньютона. Далее можно рассматривать особенности закона.

Для того чтобы ввести новые понятия «вес тела» и «силу реакции опоры»  можно провести проблемный эксперимент. Установить  металлическую линейку на двух опорах. Установить на ней груз и задать проблемные вопросы: почему груз не падает? почему линейка прогибается?

Учитель может рассказать обучающимся о практическом значении закона, т.к законы объясняют многие виды движения, встречающиеся в окружающем нас мире. Дать возможность ученику самостоятельно подготовить историческую справку «Опыты И.Ньютона».

Закрепление материала проходит в результате решения качественных задач. Предлагаю использовать дифференцированный вид обучения, задачи 1,2 и 3 уровня.

В конце  урока хотелось бы услышать отзывы о сегодняшнем уроке: что вам понравилось, что не понравилось, что бы вы хотели узнать ещё.

В заключении хочу отметить, что проблемное обучение может привести к серьёзным положительным результатам в развитии обучающихся только в том случае, если его применять систематически и оно охватывает основные виды учебной деятельности обучающихся.

VII. Список использованной литературы (Слайд 32)

1. Мокрова И.И. «Поурочные планы»
2. Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 9 класс.
3. Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1974
4.  Тарг С.М. Ньютона законы механики// Физическая энциклопедия. 
5. § 14-б. Третий закон Ньютона. Тема 14. Законы динамики. Учебник 9 класса. Физика.ру.  //[Электронный ресурс]// http://cit.vvsu.ru/MIRROR/www.fizika.ru/theory/tema-14/14c.htm 
6. Referat. III закон Ньютона. PHIZBOOK.RU. //[Электронный ресурс]// http://physbook.ru/index.php. http://fullref.ru/job_387b9d5055ab9d6c7e2a40ca595cff41.html

900igr.net›kartinki/fizika/zakony-Njutona.html

Приложение 1.

Приложение 2.

Таблица (на доске)

Приложение 3

И. Ньютон: стихотворение “Из глубины веков” (отрывок)

“Из глубины веков

Я вижу молодцы!

Не много слов,

Но вы творцы!

Так могут силы быть

Одна больше другой

Ответ: не могут —

Они равны между собой»

Приложение 4

4.1. Историческая справка «Опыты И.Ньютона» (выступление ученика)

«Из сухой дощечки он вырезал две совершенно одинаковые лодочки. Потом налил в таз воды и пустил туда свои лодочки. В одну лодочку Ньютон положил маленький намагниченный брусок (стальной), а в другую точно такой же брусок, сделанный из железа. Обе лодочки Ньютон развел в стороны. Лодочку с железным бруском он отпустил, а нагруженную магнитом придержал рукой на месте. Повинуясь движению магнита, железный брусок потянул свою лодочку, поплыл и вскоре пристал к магниту.

Ньютон продолжал опыт. Он снова развел лодочки в стороны, но на этот раз держал на месте лодочку с железным бруском, а лодочку с магнитом пустил в свободное плавание. Теперь лодочка с намагниченным «пассажиром», чуть покачиваясь, поплыла к железному бруску.

После этого Ньютон в третий раз развел лодочки к краям таза и отпустил их. Обе лодочки поплыли навстречу друг другу. Они столкнулись посредине таза и остановились».

Опыт убедил ученого, что магнит притягивает железо с такой же силой, с какой железно притягивает к себе магнит.

Приложение 5