Технологическая карта урока "Первый закон Ньютона"

Технологическая карта урока

Учитель:  А.А. Ухина

Предмет:  физика

Класс:  9

Тема:  Первый закон Ньютона.

Цель:  организовать деятельность учащихся по усвоению темы «1 закон Ньютона».

Тип  урока:  урок открытия нового знания.

Учебные задачи, направленные на развитие учащихся:

      - в личностном направлении:  формирование познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся, самостоятельность в приобретении новых знаний, формирование ценностных отношений друг к другу.    

      - в метапредметном направлении: приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием различных источников и информационных технологий для решения познавательных задач, формирование умений работать в группе.

      - в предметном направлении: формирование умений применять теоретические знания по физике на практике, решать физические задачи на применение полученных знаний.

Формы работы учащихся:  индивидуальная, групповая.

Техническое обеспечение: компьютер, проектор.

Структура и ход урока:

Приложение №1 Словосочетания для диктанта

Пользуясь учебником, справочным материалом и ссылками, найти предложения, частью которых они являются.

Приложение №2  Задачи на 1 закон Ньютона

Приложение № 3 Справочный материал

В окружающей человека действительности проявляется взаимодействие материальных образований. Оно проявляется во взаимном влиянии тел друг на друга и приводит к изменению их скоростей или их деформации.

Причиной изменения скорости тела или его деформации является векторная величина, называемая силой.

Сила, как любая векторная величина, характеризуется модулем, направлением и точкой приложения.

Единицей измерения силы в системе СИ является Ньютон.

Измеряют силу при помощи динамометра.

Соотношение сил при взаимодействии устанавливается третьим законом Ньютона: две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки: (1)

Здесь – сила, действующая на первую точку со стороны второй, – сила, действующая на вторую точку со стороны первой.

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, равно произведению массы тела на его ускорение или же она равна скорости изменения импульса этого тела.

 . (2)  

Импульс p – это векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость (),  раньше его называли количеством движения. Итак, подставляя первую часть формулы (2) в формулу (1), получаем

Из этих соотношений следует, что

  (3)

Это значит, что при взаимодействии двух материальных точек

ускорения, приобретаемые точками, обратно пропорциональны их массам и направлены в противоположные стороны.

Третий закон Ньютона отражает факт равноправия взаимодействующих тел и справедлив при описании взаимодействия тел в инерциальных системах отсчета.

Равенство модулей сил и можно продемонстрировать на установке. Если к левому динамометру приложить некоторую силу, то такая же сила будет действовать и на правый динамометр и показания обоих динамометров будут одинаковы.

Любое из наблюдаемых нами движений различных тел можно объяснить с помощью законов Ньютона. Например, идущий человек движется вперед благодаря тому, что он отталкивается ногами от земли, т. е. взаимодействует с ней. Человек и земля действуют друг на друга с одинаковыми по модулю и противоположно направленными силами и получают ускорения, обратно пропорциональные их массам. 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.

Следует отметить, что силы, возникающие в результате взаимодействия тел, являются силами одной и той же природы.

Например, Земля и Луна взаимодействуют друг с другом посредством сил всемирного тяготения.

Стальной гвоздь и магнит притягиваются благодаря действию магнитных сил.

Молоток и наковальня взаимодействуют друг с другом силами упругости.

Вы уже знаете, что под действием притяжения к Земле предметы, лежащие на опоре или висящие на подвесе, немного сжимаются или растягиваются сами и сжимают/растягивают находящуюся под ними опору или подвес. В результате и в самих телах, и в опоре или подвесе возникают силы — силы упругости, посредством которых тело и опора взаимодействуют друг с другом.

Сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес, называется весом тела.

Таким образом, невесомость можно определить как отсутствие веса у тела.

Силу, с которой опора действует на тело и направленную перпендикулярно опоре, называют силой реакции опоры, а сила, которая действует на тело со стороны подвеса – силой натяжения нити.

Следует помнить, что силы, о которых говорится в третьем законе Ньютона, никогда не уравновешивают друг друга, поскольку они приложены к разным телам.

Когда все силы, действующие на тело (а они возникают парами!) уравновешивают друг друга,  при сложении они дадут 0, т.е. результирующая сила, равная векторной сумме этих сил, будет равна нулю    = 1+2+…+n=0. При этом скорость тела будет постоянна () и по модулю, и по направлению.

 .  (4)

Т.е. если сумма сил, действующих на тело, равна нулю, то скорость тела не меняется. Этот закон носит название 1 закона Ньютона.

Системы отсчёта, в которых скорость не меняется (нет ускорения) называются инерциальными системами отсчёта (ИСО). Соответственно, те системы отсчёта, в которых ускорение есть, называются неинерциальными (НИСО).

Слово «инертность» означает стремление тела сохранять первоначальное движение, т.е. свою скорость. Мерой инертности тела является масса: чем более массивно тело, тем оно более инертно.

Зададимся вопросом, будут ли уравнения, выражающие законы Ньютона, имеют один и тот же вид в различных инерциальных системах отсчета?

Представьте себе, что вы находитесь в каюте корабля. Никакого движения в пространстве вы не ощущаете — вам кажется, что корабль стоит на месте. Но вас всё же интересует, покоится ли корабль или движется равномерно и прямолинейно. Можете ли вы установить это, не выглядывая в иллюминатор?

Допустим, что с данной целью вы производите всевозможные эксперименты, наблюдая различные механические явления в вашей каюте. Вы исследуете свободное падение тел, скатывание шаров с наклонной плоскости, вращательное движение, колебания маятников.

Вам детально известен ход этих явлений в неподвижной лаборатории на земле, и теперь вы пытаетесь найти какие-либо отклонения в их протекании, вызванные равномерным прямолинейным движением судна.

Никаких отклонений обнаружить не удастся! Поставив в каюте корабля любой механический эксперимент и сопоставив его с аналогичным экспериментом на земле, вы увидите, что полученные результаты не отличаются друг от друга.

Равномерное прямолинейное движение корабля никак не сказывается на протекании механических явлений на этом корабле. Поэтому никакой опыт из механики, проведённый в лаборатории корабля, не в состоянии определить, покоится ли корабль или движется равномерно и прямолинейно.

Первым такой мысленный эксперимент предложил итальянский ученый Галилео Галилей. На основании этого эксперимента Галилей сформулировал принцип относительности, который гласит, что всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта.

Т.е. с точки зрения механических явлений инерциальные системы отсчёта совершенно равноправны: никакой механический эксперимент не в состоянии выделить и сделать привилегированной какую-то одну инерциальную систему отсчёта по сравнению с остальными.

Итоги:

Первый закон Ньютона заключается в том, что если на тело не действуют другие тела или их действие взаимно скомпенсировано, то скорость тела сохраняется неизменной.

По второму закону Ньютона ускорение, сообщаемое телом действующей силой (если она одна) или результирующей всех сил прямо пропорционально этой силе и обратно пропорционально массе этого тела .  Т.е. при одной и той же силе чем больше масса тела, тем меньше сообщаемое ему ускорение и наоборот; при одной и той же массе чем больше сила, тем большее ускорение она сообщает телу и наоборот. Сила и ускорение тела всегда направлены в одну и ту же сторону.

Третий закон Ньютона гласит, что две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки.

Вес тела — это сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес. Невесомость – это отсутствие силы реакции опоры или силы натяжения подвеса.

Всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта. В этом заключается принцип относительности Галилея.