С древнейших времен движение материальных тел не переставало волновать умы ученых. Так, например, сам Аристотель считал, что если на тело не действуют никакие силы, то такое тело всегда будет находиться в покое.
И лишь только спустя 2000 лет итальянский ученый Галилео Галилей смог исключить из формулировки Аристотеля слово «всегда». Галилей понял, что пребывание тела в состоянии покоя не является единственным следствием отсутствия внешних сил.
Тогда Галилей заявил: тело, на которое не действуют никакие силы, будет либо находиться в покое, либо двигаться равномерно прямолинейно. То есть, движение с одинаковой скоростью по прямой траектории, с точки зрения физики, равнозначно состоянию покоя.
В жизни этот факт наблюдать очень сложно, поскольку всегда имеет место сила трения, которая не дает предметам и вещам покидать свои места. Но если представить себе бесконечно длинный, абсолютно скользкий и гладкий каток, на котором стоит тело, то станет очевидно, что если придать телу импульс, то тело будет двигаться бесконечно долго и по одной прямой.
И в самом деле, на тело действую только две силы: сила тяжести и сила реакции опоры. Но расположены они на одной прямой и направлены друг против друга. Таким образом, по принципу суперпозиции, мы имеем, что общая сила, действующая на такое тело равна нулю.
Однако это идеальный случай. В жизни сила трения проявляет себя почти во всех случаях. Галилей сделал важное открытие, приравняв состояние покоя и движение с постоянной скоростью по прямой линии. Но этого было недостаточно. Оказалось, что условие это выполняется не во всех случаях.
Ясность в этот вопрос внес Исаак Ньютон, обобщивший исследования Галилея и, таким образом, сформулировавший Первый Закон Ньютона.
Существуют две формулировки первого закона Ньютона современная и формулировка самого Исаака Ньютона. В исходном варианте первый закон Ньютона несколько неточен, а современный вариант в попытках исправить эту неточность оказался очень запутанным и потому неудачным. Ну а так как истина всегда где-то рядом, то попытаемся найти это «рядом» и разобраться, что же представляет собой данный закон.
Современная формулировка звучит следующим образом: «Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго».
Инерциальными называют системы отсчета, в которых выполняется закон инерции. Закон же инерции заключается в том, что тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела. Получается очень неудобоваримо, малопонятно и напоминает комичную ситуацию, когда на вопрос: “Где это «тут»?” отвечают: “Это здесь”, а на следующий логичный вопрос: “А где это «здесь»?” отвечают: “Это тут”. Масло масляное. Замкнутый круг.
Формулировка самого Ньютона такова: «Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».
Однако на практике этот закон выполняется не всегда. Убедиться в этом можно элементарно. Когда человек стоит, не держась за поручни, в движущемся автобусе, и автобус резко тормозит, то человек начинает двигаться вперед относительно автобуса, хотя его не понуждает к этому ни одна видимая сила.
То есть, относительно автобуса первый закон Ньютона в изначальной формулировке не выполняется. Очевидно, что он нуждается в уточнении. Уточнением и является введение инерциальных систем отсчета. То есть, таких систем отсчета, в которых первый закон Ньютона выполняется. Это не совсем понятно, поэтому попробуем перевести все это на человеческий язык.
Свойство инерции любого тела таково, что до тех пор, пока тело остается изолированным от других тел, оно будет сохранять свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. «Изолированным» - это значит никак не связанным, бесконечно удаленным от других тел.
На практике это означает, что если в нашем примере за систему отсчета принять не автобус, а какую-то звезду на окраине Галактики, то первый закон Ньютона будет абсолютно точно выполняться для беспечного пассажира, не держащегося за поручни. При торможении автобуса он будет продолжать свое равномерное движение, пока на него не подействуют другие тела.
Вот такие системы отсчета, которые никак не связаны с рассматриваемым телом, и которые никак не влияют на инертность тела, называются инерциальными. Для таких систем отсчета первый закон Ньютона в его исходной формулировке абсолютно справедлив.
То есть закон можно сформулировать так: в системах отсчета, абсолютно никак не связанных с телом, скорость тела при отсутствии стороннего воздействия остается неизменной. В таком виде первый закон Ньютона легко доступен для понимания.
Проблема заключается в том, что на практике очень сложно рассматривать движение конкретного тела относительно таких систем отсчета. Мы не можем переместиться на бесконечно далекую звезду и оттуда осуществлять какие-либо опыты на Земле.
Поэтому за такую систему отсчета условно часто принимают Землю, хотя она и связана с находящимися на ней телами и влияет на характеристики их движения. Но для многих расчетов такое приближение оказывается достаточным. Поэтому примерами инерциальных систем отсчета можно считать Землю для расположенных на ней тел, Солнечную систему для ее планет и так далее.
Первый закон Ньютона не описывается какой-либо физической формулой, однако с помощью него выводятся другие понятия и определения. По сути, этот закон постулирует инертность тел. И таким образом выходит, что для инерциальных систем отсчета закон инерции и есть первый закон Ньютона.
Так, например, если тележка с шаром будет ехать сначала по ровной поверхности, с постоянной скоростью, а потом заедет на песчаную поверхность, то шар внутри тележки начнет ускоренное движение, хотя никакие силы на него не действуют (на самом деле, действуют, но их сумма равна нулю).
Происходит это от того, что система отсчета (в данном случае, тележка) в момент попадания на песчаную поверхность, становится неинерциальной, то есть перестает двигаться с постоянной скоростью.
Первый Закон Ньютона вносит важное разграничение между инерциальными и неинерциальными системами отсчета. Также важным следствием этого закона является тот факт, что ускорение, в некотором смысле, важнее скорости тела.
Поскольку движение с постоянной скоростью по прямой линии суть нахождение в состоянии покоя. Тогда как движение с ускорением явно свидетельствуют о том, что либо сумма сил, приложенных к телу, не равно нулю, либо сама система отсчета, в которой находится тело, является неинерциальной, то есть движется с ускорением.
Причем ускорение может быть как положительным (тело ускоряется), так и отрицательным (тело замедляется).
Все неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Урок изучения нового материала
«Третий закон Ньютона».
Учитель физики МБОУ» СОШ с. Речное»
Кокина Т.Е.
Цели урока:
1.Выяснить особенности сил, возникающих при взаимодействии двух тел, показать на примерах проявление закона в природе.
2.Развивать навыки учащихся работать с приборами, навыки исследовательской деятельности, способности самостоятельно делать выводы, сравнивать изучаемые явления.
3.Продолжить формирование личностных качеств человека; воспитывать умения работать в группе, слушать; воспитывать стремление к познанию.
Оборудование и наглядность:
таблицы к уроку по теме;
приборы: четыре демонстрационных динамометра, кусок железа, магнит, две тележки, металлическая линейка, нить, спички, 8 лабораторных динамометров, скотч, канат.
Тип урока: Ознакомление с новым материалом с элементами исследований
Организационная форма — групповая
Структура урока определена его основной дидактической целью
Этапы урока
1.Подготовка к изучению материала через повторение и актуализацию знаний.
2.Выход на тему урока. Объяснение нового материала.
3.Первичное осмысление и закрепление третьего закона Ньютона
4.Постановка домашнего задания.
5.Подведение итогов урока. Рефлексия.
Ход урока
1 и 2 этапы взаимосвязаны (подготовка к изучению нового материала через повторение и актуализацию знаний — введение в новую тему)
Учитель:
1 .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.Итак, работаем по плану:
На доске графическая интерпретация движения: на графике V=V(t) указаны два движения I и II
| Вопросы | ученики |
| 1. Как движется тело в 1-м случае? | Тело движется равномерно и прямолинейно, то есть v=const |
| 2. Что это значит? | Это значит на тело не действуют другие тела или их действие компенсируется. |
| Чему равна равнодействующая сила в этом случае? Почему она=0? | Равнодействующая сила F=0. Сила F=ma, а ускорение а=0, так как скорость не изменяется. |
| Какой закон это подтверждает? | Это первый закон Ньютона. |
| Как он читается? | Формулировка 1 -го закона Ньютона |
| Как движется тело во 2-м случае? | Движение равноускоренное, v0=0 v не = 0 |
| Скорость изменяется! Что это значит? Что является причиной возникновения ускорения | Возникает ускорение движения. Причина — действие на тело других тел. |
| А что является мерой этого действия? Итак сила — это? | Мера этого действия — векторная величина сила. Причина возникновения ускорения. |
| Какая существующая связь между физическими величинами: силой, массой и ускорением? | 2 закон Ньютона, формулировка F = mа. |
| Как направлены F и а | Сонаправлены |
3. 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? Ньютон и эту проблему решил успешно.
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?
Для того чтобы ответить на эти вопросы и узнать другие особенности сил, проведем ряд экспериментов:
Ударьте кулаком по столу. Больно! Почему? Ведь вы бьете стол, а не он вас?
Предложить учащимся встать на демонстрационные тележки и одному из них оттолкнуться от другого. Почему едут обе тележки?
Теперь разобьемся на группы, каждая группа будет работать по особому заданию.
Группа № 1
Приборы: два демонстрационных динамометра.
Задание: возьмите два демонстрационных динамометра и поставьте друг на друга. Что вы заметили? Какую силу называют весом? Силой реакции опоры? Сравните их по величине и направлению. К чему приложены эти силы? Вывод запишите в таблицу на доске и в свои тетради.
Группа № 2.
Приборы: два демонстрационных динамометра, кусок железа и магнит.
Задание. Сравните силы по величине и направлению. Вывод запишите в таблицу на доске и в тетради.
Группа № 3.
Приборы: две тележки, нить, узкая стальная пластинка, спички.
Задание; приблизьте тележки на расстояние согнутой пластинки (пластинка связана ниткой). Под пластинку положите указатель. Подожгите нитку. Что вы заметили? Измерьте расстояние от указателя до тележек. Какие получились расстояния? На прошлом уроке мы доказали: если S1=S2, то а1…а2 (поставьте знак). Массы тележек одинаковые. Сравните силы при этом взаимодействии. Вывод запишите на доске и в тетради.
Группа № 4
Оборудование: лабораторные динамометры у каждого по два.
Задание соедините динамометры крючками и расположите их на столе. Слегка потяните в разные стороны. Что вы заметили? Сравните силы по величине и по направлению. Вывод запишите в таблицу на доске и в свои тетради.
Представители групп 1 — 4 записывают вывод в таблицу на доске.
Внимательно прослушайте объяснение групп 1, 2, 3, 4 и продолжите предложения, записанные на доске.
Таблица (на доске)
| Особенности сил | №1группа | №2группа | №3группа | №4группа | Ньютон |
| Силы по величине … | F1=F2 Равные | F1=F2 Равные | F1=F2 Равные | F1=F2 Равные | Каждому действию есть всегда равное и противоположное противодействие! |
| Силы направлены вдоль… | Одной прямой | Одной прямой | Одной прямой | Одной прямой | |
| Силы направлены в… | Противоположные стороны F1= -F2 | Противоположные стороны F1= -F2 | Противоположные стороны F1= -F2 | Противоположные стороны F1= -F2 |
На основании опытов и наблюдений самих учащихся учитель делает вывод о силах, действующих при взаимодействии тел, об их числовом значении и направлении.
F
появляются только парами
всегда при взаимодействии
одной природы
не уравновешиваются, т.к. приложены к разным телам
для сил любой природы
Примеры проявления и использования закона в природе, быту: при ударе молотком по шляпке гвоздя молоток останавливается, гвоздь входит в древесину; движение человека по Земле, лошади . впряженной в телегу, автомобиля, тепловоза и др.
Математическая запись 3 Закона Ньютона : F1 = -F2
Попробуйте сами сформулировать 3 Закон Ньютона.
Ну а теперь пусть 3 Закон Ньютона придет к вам на помощь.
Учитель: Хорошо известно, что не всегда достаточно легко определить силы , возникающие в результате их взаимодействия. Могут возникнуть забавные ситуации, например лошадь, запряженная в телегу. Как гласит закон физики , если действие всегда равно и противоположно противодействию, то сила, с которой лошадь тянет телегу вперед, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой телега « тянет» лошадь назад. Но телега движется вперед, а лошадь назад не движется .
А почему же все-таки лошадь везет телегу?
( Сила , действующая на телегу, и сила , действующая на лошадь, в каждый момент времени равны: но так как телега свободно перемещается на колесах, а лошадь упирается в землю, то понятно, почему телега катится в сторону лошади).
Учитель: Согласно закону физики в игре на перетягивание каната на обе команды со стороны каната действуют одинаковые по модулю силы, которые направлены в противоположные стороны, то команды тоже действуют на канат с одинаковыми по модулю и противоположными по направлению силами. ( можно провести состязание)
Почему же все-таки одна из команд перетягивает канат и выигрывает?
(Упростим задачу и допустим, что канат перетягивают только два мальчика. Мальчики действуют друг на друга через канат с равными по модулю и противоположно направленными силами F1 и F2 . Мальчики стоят на полу , упираясь в его шероховатую поверхность и отталкивая землю назад ( силы F3 и F6) По 3 Закону Ньютона земля действует на каждого мальчика с такой же по модулю, но противоположно направленной силой F3 и F5. Таким образом, взаимодействие мальчиков через канат и взаимодействие каждого мальчика с землей обеспечивают перетягивание каната мальчиком, который оказывается сильнее, т.е. сильнее опирается о землю.)
Учитель: Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Обоснуйте невозможность этого.
Интервью с бароном Мюнхгаузеном.
— Уважаемый барон! Наш первый вопрос касается Вашего рассказа « За волосы». Действительно ли утверждение о том , что человек способен сам себя поднять за волосы, следует считать Вашим физическим открытием?
Барон: Полагаю , что нет. Умение поднимать себя за волосы – это не самое главное, совсем не физическое и, собственно, не открытие.
— Вы , по своему обыкновению, шутите?
Барон: Нисколько.
— Чтобы ввести в курс дела присутствующих, не расскажите ли Вы еще раз , как это случилось?
Барон: С превеликим удовольствием. Это было во время войны с турками. Вообще, во время войны со мною было много приключений. Однажды спасаясь от турок, попробовал я перепрыгнуть болото верхом на коне. Но конь не допрыгнул до берега, и мы с разбегу шлепнулись в жидкую грязь. Нужно было выбирать одно из двух: погибнуть или как-то спастись. Как вы думаете, что я выбрал?
-Что же Вы выбрали?
Барон: Угадайте! Я решил спастись. Но как? Ни веревки, ни шеста – ничего под рукой не было. Но голова-то у нас всегда под рукой. Голова у меня мыслящая. Я рванул себя за волосы и таким образом вытащил из болота вместе с конем, которого сжал обеими ногами, как щипцами.
— Разве может себя человек поднять за волосы?
Барон: Мыслящий человек просто обязан время от времени это проделывать. Но позвольте у Вас спросить: почему вы называете это физическим открытием?
— Прежде всего потому, что это противоречит известным физическим законам. И потом – никто, кроме Вас, этого никогда не проделывал.
Барон: Вы не правы. Умеете ездить на велосипеде?
— Не велогонщик – просто любитель велосипедных прогулок.
Барон: Тогда Вам приходилось въезжать с проезжей части дороги на тротуар. Это , как Вы помните, делается так: когда переднее колесо подходит к кромке тротуара, велосипедист подтягивает к себе руль. При этом передняя часть велосипеда приподнимается и велосипедист без толчка въезжает на тротуар. Разве это не напоминает Вам мои способности поднимать себя за волосы?
Прошу Вас ребята объяснить, почему барон не мог сам себя вытащить из болота, а каждый велосипедист, подтягивает к себе руль, приподнимает не только себя, но и свой велосипед?
( барон не мог сам поднять центр тяжести системы тел всадник – лошадь над поверхностью земли. Никакие внутренние силы не могут сообщить телу движения; эти силы могут сблизить или раздвинуть отдельные части тела, а его центр тяжести остается на месте. Иными словами, силы взаимодействия между телами изолированной системы не могут изменить положения центра масс системы)
3. 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’Да, 3 закон Ньютона Н.
4. Вы отталкиваетесь от Земли с силой 50 Н. С какой силой вас отталкивает Земля.С силой 50 Н.
5. Земля притягивает вас с силой? Каждый найдите для себя, с какой силой вы действуете на Землю?
Молодцы! Запишем домашнее задание: § и задачи по сб Рымкевича № 156, № 158
Удивительно кратки и просты законы Ньютона для нас землян, если движение рассматривается относительно ИС О, в 17 веке динамика как наука получила свое развитие…
Восхищен был мир Ньютоном!
“Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон”
И. Ньютон: стихотворение “Из глубины веков”
“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.
Вдоль одной прямой направлены
И в стороны противоположные.
Возникают силы парами,
Не уравновешены: — к разным телам приложены.
И природы одной,
При взаимодействии возникают.
Вы и опыт согласны со мной?
Как я рад, что меня понимают.
Свой 3-й закон
Я сформулировал так:
“Каждому действию
Есть всегда равное
Противодействие”
Говорят, что “Я всегда видел дальше, чем другие, но это лишь потому, что я стоял на плечах Гигантов”
“…Не знаю, как представляет меня мир, но самому себе я кажусь просто ребенком, который играет на морском берегу…, в то время как великий океан истины лежит передо мной, совершенно неразгаданный”.
И вам его предстоит разгадывать.
Подведем итог. Что нового вы сегодня узнали? Как сформулировать III закон Ньютона.
Что понравилось на уроке?
(Оценки выставляются по ходу урока)
Урок окончен.
Внимание, только СЕГОДНЯ!psychology-msk.ru
Урок/занятие 9-10 класс
1 закон ньютона
Закон инерции
Предварительные понятия:
Инерция – явление сохранение скорости телом при отсутствии действия других тел, или компенсации их действия
Инертность - свойство тела сохранять свою скорость при отсутствии действия других тел. Этим свойством обладает масса.
Масса – мера инертности тела. Чем больше масса тела, тем оно более инертно.
Инерциальные системы – это системы относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно, при отсутствии действия других тел, или компенсации их действия.
К1 - система
К2 - система
v
Системы К1 и К2 инерциальные, если V=Const
1 закон ньютона
1 вариант . Тела сохраняют состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на них не действуют другие тела, или их действия скомпенсированы.
В этом случае тела движутся по инерции
2 вариант. Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела движутся равномерно и прямолинейно при отсутствии действия других тел, или их компенсации. Такие системы отсчета называют ИНЕРЦИАЛЬНЫМИ.
Математически 1 Закон Ньютона можно выразить соотношением, выражающего влияние массы на величину ускорения.
a2/a1 =m1/m2
При одинаковом воздействии, тело с большей массой получает меньшее ускорение
Некоторые замечания: В законе инерции следует рассматривать взаимодействие материальных точек, а не твердых тел, которые кроме поступательного движения могут участвовать и во вращательном движении. Тогда, в формулировке первого закона следует добавить слово - «поступательное»
С другой стороны, название закона, главным образом, подчеркивает существование ИНЕРЦИАЛЬНЫХ систем. В результате, именно это является основой для формулировки Закона инерции, т.е., постулата о существовании инерциальных систем отсчета.
Задача на 1Закон Ньютона
videouroki.net
Вид учебного занятия: лекция с элементами проблемного обучения.
Цели и задачи учебного занятия: раскрыть суть инерциального движения, как инерциального; углубить понятие материальной точки; ввести понятия о взаимодействии тел и свободном теле; сформировать умения выделять взаимодействия и действия тел; ввести понятие ИСО; сформулировать первый закон Ньютона.Продолжить знакомить учащихся с взаимосвязанностью и обусловленность явлений окружающего мира.Проверить уровень самостоятельности мышления учащихся по применению знаний в различных ситуациях и продолжить работу по формированию умений делать выводы из наблюдений.
Постановка задачи урока и формулировка темы.
Основное содержание урока:
Вопросы для обсуждения:
Постановка учебной проблемы: В любой ли СО свободное тело находится в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения?
Вопросы для обсуждения:
Здесь вы можете скачать полную версию разработки урока по физике по теме «Первый закон Ньютона» для 9 класса. Разработка урока включает экспериментальное задание, основные черты инерционной системы отсчета.
Вывод: (формулируется первый закон Ньютона).
Вопросы для контроля уровня усвоения учебного материала:№№ 100-110 (сб. Степановой)
Домашнее задание: §10
Смотрите также уроки физики нового типа, традиционные уроки физики в 9 классе, 10 классе и 11 классе, проблемное обучение.
Загрузка ...fizikaprofi.ru
МБОУ Калининская СОШ
Цимлянский район
Открытый урок по физике
На тему
"Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона"
Подготовил учитель физики
Поцелуева Е.В.
2017-2018г
Тема урока "Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона"
Задачи:
Образовательные:
Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта, раскрыть её преимущества при описании механического движения;
Ввести понятия о взаимодействии тел и свободном теле;
Добиться усвоения учащимися формулировки 1-го закона Ньютона;
Продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе;
Повторить физическое содержание явления инерции;
Ознакомить учащихся с применением 1-го закона Ньютона.
Воспитательные:
Продолжить воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке;
Воспитывать в ребятах уважение и доброжелательность друг к другу, умение слушать ответ товарища;
Формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.
Развивающие:
Продолжить формирование умения высказывать умозаключения;
Развитие самостоятельности в суждениях;
Развитие логического мышления; развивать умение ставить мысленный эксперимент; развивать у учеников память, внимание; формировать умение решать качественные задачи.
Оборудование:
мультимедийный проектор;
штатив, тело на нити.
<Приложение>
Ход урока
1. Организационный момент
Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку. Сообщение цели урока.
2. Повторение
Учитель: Ответьте, пожалуйста, на следующие вопросы:
Что называют механическим движением?
Какие виды движений (по траектории, скорости, ускорению) мы изучали?
Какие из них наиболее распространены в природе и технике?
Что такое материальная точка? Зачем это понятие вводится?
Что называют системой отсчёта? Для чего она необходима? <Слайд2>
Какое явление вы наблюдаете на рисунке? <Слайд3>
Объясните, почему, споткнувшись, человек падает вперёд (ноги резко останавливаются, а тело продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении), а, поскользнувшись, человек падает назад (ноги начинают двигаться с большей скоростью, чем тело). <Слайд4>
Придёт ли в движение парусная лодка под действием потока воздуха от вентилятора, установленного на ней?
Барон Мюнхгаузен рассказывал, как он однажды разбежался и прыгнул через болото. Во время прыжка он заметил, что не допрыгнет до берега. Тогда он в воздухе повернул обратно и вернулся на тот берег, с которого прыгал. Возможно ли это?
Объясните наблюдаемые явления. <Слайд5>, <Слайд6>, <Слайд7>
Вывод: Мгновенно тело изменить свою скорость не может. Для изменения скорости тела необходимо другое тело. Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.
3. Новая тема
Учитель: Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела Механики – Динамика. Динамика изучает причины изменения скорости. Основные законы Динамики – законы Ньютона. И сейчас мы приступаем к изучению первого закона Ньютона.
Прежде чем найти причину изменения скорости, т.е. возникновения ускорения, мы выясним, при каких условиях тело движется без ускорения, т.е. его скорость с течением времени не меняется.
Обратимся к опыту, к наблюдениям: на столе лежит книга. Про неё говорят, что она покоится. <Слайд8>
В IV веке до н.э. Аристотель писал: "Всякое движение – бывает или насильственным, или происходящим по природе". К последним он относил круговые движения небесных светил, а также считал их присущими самим телам и не нуждающимися в каких-либо внешних причинах. <Слайд9>
Если какое-либо движение отличается от естественного, то оно может быть осуществлено лишь насильственным путём. В отношении таких движений Аристотель писал: "Всё движущиеся необходимо приводится в движение чем-нибудь". Иными словами, причина "неестественного" движения – действие со стороны других тел. Нет действия других тел – нет движения.
Чтобы сдвинуть книгу, необходимо приложить усилие, например, толкнуть рукой.
Книга не одинока в этом мире, её окружают другие тела, они в различной мере действуют на неё. Почему же она покоится? Только два тела, из всех её окружающих, оказывают на неё заметное действие – это стол и Земля. Действия их противоположны и равны. Говорят, что Земля и стол компенсируют друг друга (уравновешивают).
Рассмотрим ещё примеры: шарик на нити, шайба на льду, автомобиль на парковке и др. Учащиеся дают пояснения по примерам.
Вывод: если действия тел компенсируют друг друга, то тело под влиянием этих тел находится в состоянии покоя.
Этот ошибочный закон Аристотеля продержался около 2000 лет. Почему ошибочный?
Т.к. равномерное и прямолинейное движение – это тоже движение без ускорения. Следовательно, и покой, и прямолинейное равномерное движение могут наблюдаться при одном и том же условии: действие на данное тело всех других тел должно компенсироваться. Так что же, справедливо утверждение Аристотеля:"Всё, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого"? <Слайд10>
Об основном положении динамики размышлял и Галилей: "Степень скорости, обнаруживаемая телом, нерушимо лежит в самой его природе, в то время как причины ускорения или замедления являются внешними". Другими словами: тело свободное от воздействий, не меняет скорость. Если на данное тело действует другое тело, то первое тело изменяет свою скорость (второе тело тоже)!
Очень трудно понять, что тела сохраняют в этих условиях (при компенсации воздействия) постоянной свою скорость, т.е. продолжают двигаться равномерно и прямолинейно. Если по шайбе, лежащей на гладком льду ударить клюшкой, она будет двигаться, но всё же остановится. Почему? Трение о лёд.
Как это доказать людям справедливость его суждения?
Галилей предложил к опыту подключить разум и логику следующим образом: если невозможно избавиться от взаимодействия тел совсем, то действие можно уменьшать.
Рассмотрим пример: <Слайд11>, <Слайд12>
Вывод: Мысленный эксперимент Галилея показывает, что при уменьшении угла второй гладкой наклонной плоскости тело можно приближённо считать свободным. Оно должно двигаться бесконечно долго.
Все мы знаем, что движение и покой относительны. В одних системах отсчёта, тело может покоиться, относительно других в это же время двигаться с ускорением.
Исаак Ньютон обобщил вывода Галилея, Аристотеля и сформулировал закон инерции (I закон Ньютона):
Существуют такие системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.<Слайд13>, <Слайд14>
Такие системы отсчёта называют инерциальными. (ИСО). Иногда первый закон Ньютона называют законом инерции, а равномерное движение тела относительно ИСО называют движением по инерции.
Любая система отсчета, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Таким образом, существует бесконечно много ИСО, которые движутся относительно друг друга с неизменными по величине и направлению скоростями.
4. Закрепление
С железнодорожным составом связана система отсчета. В каких случаях она будет инерциальной: а) поезд стоит на станции; б) поезд отходит от станции; в) поезд подходит к станции; г) движется равномерно на прямолинейном участке пути дороги?
По горизонтальной прямолинейной дороге равномерно движется автомобиль с работающим двигателем. Не противоречит ли это первому закону Ньютона
Инерциальная ли система отсчета, движущаяся с ускорением, относительно какой-либо инерциальной системы?
5. Итог урока
Что нового вы узнали на уроке?
Сформулируйте I закон Ньютона?
Каким путем мы пришли к этому выводу?
Аристотель: при отсутствии внешнего воздействия тело может только покоиться. Чтобы тело двигалось с постоянной скоростью, на него постоянно должна действовать сила.
Галилей: при отсутствии внешних воздействий тело может не только покоиться, но и двигаться прямолинейно и равномерно, а сила, которая к нему прикладывается необходима только для компенсации других сил (трения, тяжести и т.д.).
Ньютон: обобщил вывода Галилея, сформулировал закон инерции (I закон Ньютона).
Домашнее задание: §10 упр.10.
Литература
А.В. Перышкин, Е.М. Гутник Физика 9, “Дрофа”, 2016 г.
А.В. Перышкин Сборник задач по физике, «Дрофа», 2015г
А.П. Рымкевич Сборник задач по физике, М.: “Просвещение”, 1994 г.
В.А. Шевцов Методическое пособие по физике для учащихся 9 класса, Волгоград “Учитель”, 1995 г.
С.А Тихомирова Дидактический материал по физике 7-11 “Физика в художественной литературе” М.: “Просвещение”, 1996 г.
infourok.ru
Обобщающий урок по теме « Законы Ньютона», 9 класс
Цели урока: обобщить и систематизировать знания обучающихся о законах Ньютона. Задачи урока: научить применять полученные ранее знания для объяснения изучаемых явлений, при решении задач; показать мировоззренческое и практическое значение законов Ньютона.
Оборудование : компьютерная презентация.
1. Организационный момент
2. Повторение изученного материала
Кроссворд – наоборот
Дать пояснение к словам. Ключевое слово « механика»
Механика была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей обширный класс явлений - движения тел. Приведите примеры движения тел (не только транспорта или людей). Как видите, эти движения и совершающие их тела разнообразны. Различны и силы, действующие на них.
Но для всех движений и тел справедливы законы Ньютона. Слайд 1
Один из современников Ньютона так выразил свое восхищение этой теорией в стихах (перевод С. Я Маршака):
Был этот мир Глубокой тьмой окутан.Да будет свет!И вот явился Ньютон.
А теперь давайте повторим изученные понятия и законы Ньютона и применим их
для объяснения некоторых явлений.
Посмотрите на слайд 2. Какие силы действуют на парашютиста? Когда он движется равномерно?
Как движется космическая станция?
Продолжите предложения.
1 .Сила - величина... 2.Сила характеризуется тремя параметрами... 3. Равнодействующей называется сила... 4. Сила - причина...
Слайд 3 Согласны ли вы со следующими утверждениями?
1 .Если на тело не действует сила, то оно не движется.
2. Если на тело действует сила, то скорость тела изменяется.
3. Если на тело перестает действовать сила, то оно останавливается. 4. Тело обязательно движется туда, куда направлена сила . Слайд 6
5. Массу одного из взаимодействующих тел увеличили в 5 раз. При этом сила взаимодействия увеличилась в 5 раз .
6. Законы Ньютона действуют во всех системах отсчёта …
Как формулируются законы Ньютона и как записать их математически? ( 1 ученик читает формулировки, 2-й ученик записывает на доске)
1-й закон: v=0; v=const; F=0; a=0 ( в векторном виде)2-й закон: F=ma3-й закон: F1= - F2
Подумайте и ответьте: С железнодорожным составом связана система отсчета. В каких случаях она будет инерциальной?
а) поезд стоит на станции; б)поезд отходит от станции; в) поезд подходит к станции; г) поезд движется равномерно на прямолинейном
участке дороги
3.Физкультминутка.
4. Давайте ещё раз повторим и обобщим всё сказанное по таблице. Слайд 4,5
| I закон Ньютона | II закон Ньютона | III закон Ньютона | |
| Формулировка | Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела или действие других тел компенсировано | Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе | Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению |
| Математическая запись | v=0; v=const; F=0; a=0 | a=F/m | F= - F |
| На какой вопрос отвечает | Почему тело движется прямолинейно и равномерно? | Почему тело движется с ускорением? | Как появляются силы? |
| Ответ | Тело движется прямолинейно и равномерно потому, что на него не действуют другие тела или действие других тел компенсировано. | Тело движется с ускорением потому, что на него действует сила или несколько сил, равнодействующая которых не равна 0. | Силы появляются при взаимодействии. |
| Особенности каждого закона | Выполняется только в инерциальных системах отсчета | -закон справедлив для любых сил; -сила F является причиной и определяет ускорение; вектор ускорения сонаправлен с вектором силы; -если результирующая сил F равна 0, то ускорение равно0, т.е. получаем I закон Ньютона. | -силы появляются только парами; -обе силы – одной природы; -силы не уравновешиваются, т.к. приложены к разным телам; -закон верен для любых сил. |
Слайд 6
Посмотрите на график. Для каждого участка опишите движение. Какова равнодействующая всех сил, действующих на тело на каждом участке? Решите устно, какая сила действует на тело на 1-м участке, если масса тела= 2 кг. Слайд 8
Решим ещё задачи.
Задача1. Буксирным тросом перемещают автомобиль массой 2,5т по прямолинейному участку пути. Определите ускорение автомобиля, если сила тяги 5кН.
Задача2. Тело массой 2кг движется по прямолинейной траектории под действием равнодействующей силы. График движения представлен на рисунке. Чему равна проекция ускорения тела в следующие моменты времени: 0-20c; 20-35с; 35-50с?
Земная механика многим обязана гению Ньютона. С помощью законов движения тел механики до сих пор рассчитывают самые сложные конструкции, определяют скорость и ускорение многочисленных механизмов и транспортных средств и их координаты, оценивают прочность конструкций.
Мы же с вами решаем более простые задачи.
Решение задач(самостоятельно) слайд 7
1-й уровень
1.Найти массу тела, которому сила 2 кН сообщает ускорение 10 м\с2.
2.К телу приложены две силы: F1=0,5Н, F2=2Н. Показать направление вектора ускорения. Найти модуль ускорения. Масса тела равна 1 кг.
F1 F2
2-й уровень
1.Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с некоторой начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м\с. Найти начальную скорость тела.
2. После удара футболиста неподвижный мяч массой 500 г получает скорость 10 м\с. Определите среднюю силу удара, если он длился в течение 0,5 с.
Сдаём свои работы.
Кто испытывал затруднения? Какие?
Вот слова самого Ньютона:
«Первое время в школе я учился очень посредственно. И вот однажды меня обидел лучший ученик в классе. Я решил, что самая страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие во мне способности, проснулись, и я с легкостью затмил своего соперника.» С этого счастливого дня для мировой науки начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.
Д.З. Таблицу (выданный вам бланк) заполните.
6. Итоги урока.
globuss24.ru
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда: Работу выполнила: учитель физики МОУ СОШ №2 г.о. Кохма Шитик Валентина Ивановна. 9 класс Тема урока: Динамика. 1 закон Ньютона. Инерциальные СО. Цель урока: Изучить 1 закон Ньютона. Задачи: О- сформировать понятие ИСО; Р- развивать умение применять уже известные знания; В – воспитывать положительное отношение к знаниям. Оборудование: 1.ИНТЕРАКТИВНАЯ ДОСКА;2.компьютер;3.планшет. Режим работы:1. Интерактивный режим; 2.режим офис. Инструменты:1. перо; 2. ластик; 3. шторка. Приборы и материалы: тележка, металлический шарик, песок, стеклянная поверхность, макет дерева. ХОД УРОКА. 1.Объявление темы урока. Историческая справка из биографии Ньютона, как положительный пример для учеников (слайд 2,3). 2.Новый материал. Что изучает динамика? Акцентировать внимание учеников на вопросах, которые будут рассматриваться на уроке (слайд 4). 3.Подвести учеников, проводя опыты, к выводу Г.Галилея о явлении инерции (слайд 5). 4. Подвести учеников, рассматривая силы, действующие на автомобиль с v=0 и v=const, к современной формулировке явления инерции с учетом R=0 (слайд 6). 5.Ввести понятие ИСО с помощью эксперимента и пояснительного рисунка (слайд 7). 6. Сформулировать 1 закон Ньютона. Закрепление. Ответить на вопросы для закрепления (слайд 8). 7.Для более полного понимания 1 закона Ньютона решить задания 1-4 (слайд 9,10). 8. Запись Д/з (слайд 10).
2 слайд
Описание слайда: Динамика. Первый закон Ньютона. Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше. Исаак Ньютон (1643-1727 г.г.)
3 слайд
Описание слайда: Из биографии Ньютона: «Первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика – отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с легкостью затмил своего соперника. Разбуженного джина познания нельзя снова спрятать в темную заплесневелую бутылку. С того счастливого для мировой науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого ученого.»
4 слайд
Описание слайда: Динамика – это раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел. Если кинематика отвечает на вопрос: «Как движется тело?», то динамика выясняет: «Почему именно так?» ПРИ КАКИХ УСЛОВИЯХ тело покоиться? движется равномерно? изменяется скорость тела?
5 слайд
Описание слайда: ОПЫТ 1. Р-м тележку. Что нужно делать, чтобы тележка двигалась? Тянуть или толкать! Для этой цели запрягли лошадь, двс. Несколько столетий люди считали также как Аристотель: есть действие – есть движение, нет действия – нет движения. Например, автомобиль с выключенным двигателем останавливается и на совершенно горизонтальной дороге. То же самое происходит и с велосипедом, и с лодкой на воде, и с бильярдными шарами. ОПЫТ 2. Шарик катится по песку, шарик катится по стеклу. Почему по стеклу движение продолжается дольше? Потому что действие уменьшилось. А если действия совсем не будет? Тело будет продолжать дв-е с постоянной скоростью. ВЫВОД: если нет действия, то тело покоится или движется прямолинейно равномерно. К такому выводу в 1632 году пришел Галилео Галилей.
6 слайд
Описание слайда: Но найти тело, на которое не действуют другие тела невозможно. V=0 V=const Явление инерции Если действия нет или все действия скомпенсированы (R=0), тело покоится или движется равномерно прямолинейно(v=0,const,а=0). Относительно чего?
7 слайд
Описание слайда: Инерциальные системы отсчета (ИСО) 1. в которых при R=0 v=const,0 2.которые движутся относительно ИСО равномерно прямолинейно На Земле ИСО В солнечной системе ИСО
8 слайд
Описание слайда: Первый закон Ньютона Существуют такие СО, относительно которых тела, сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела (или действия скомпенсированы). Границы применимости: 1.инерциальные СО; 2.макро- и мегамир; 3.движение со скоростью << с. В чем состоит явление инерции? -При каких условиях тело может двигаться ПРМ? -Какие СО используются в механике? -В чем состоит 1 закон Ньютона?
9 слайд
Описание слайда: Задание 2. Стальной шар находится в состоянии покоя. Назовите тела, действия которых на шар скомпенсированы. Изобразите векторы сил, действующих на шар. Задание1.
10 слайд
Описание слайда: Задание3. Является ли ИСО -вагон, движущийся РМ? -искусственный спутник Земли? -карусель? Задание4. Яблоко, лежащее на столике РМ дв-ся поезда, скатывается при резком торможении поезда. Укажите СО, в которых первый закон Ньютона: а) выполняется; б) нарушается. Дом.задание:п.10,упр.10,отвечать на вопросы в конце параграфа.
Найдите материал к любому уроку,указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсемирная историяВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеДругоеДругойЕстествознаниеИЗО, МХКИзобразительное искусствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИспанский языкИсторияИстория РоссииИстория Средних вековИтальянский языкКлассному руководителюКультурологияЛитератураЛитературное чтениеЛогопедияМатематикаМировая художественная культураМузыкаМХКНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирОсновы безопасности жизнедеятельностиПриродоведениеРелигиоведениеРисованиеРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФинский языкФранцузский языкХимияЧерчениеЧтениеШкольному психологуЭкология
Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс
Выберите учебник: Все учебники
Выберите тему: Все темы
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Номер материала: ДВ-273823
Похожие материалы
Оставьте свой комментарийinfourok.ru
|
|
|
|
|
|
