Инерциальные системы отсчета. I закон Ньютона

Урок №

Тема: «Инерциальные системы отсчета. I закон Ньютона»

Цели урока:

1. Раскрыть содержание 1-го закона Ньютона.

2. Сформировать понятие инерциальной системы отсчёта.

3. Показать важность такого раздела физики как «Динамика».

4. Совершенствовать навыки работы с компьютером.

В ходе урока демонстрируется презентация.

Ход урока

• В чём состоит главная задача механики?

• Зачем введено понятие материальной точки?

• Когда тело можно считать материальной точкой? Приведите пример.

• Что такое система отсчета? Для чего она вводится?

• Какие виды систем координат вы знаете?

• Почему тело изменяет свою скорость?

Учащиеся отвечают на поставленные вопросы

1-5

II. Новый материал

Кинематика (греч. "кинематос" – движение) – это раздел физики, в котором рассматриваются различные виды движения тел без учета влияния сил, действующих на эти тела.

Кинематика отвечает на вопрос:

"Как описать движение тела?"

В ещё одном разделе механики - динамике - рассматривается взаимное дей­ствие тел друг на друга, которое является причиной изменения движения тел, т.е. их скоростей.

Если кинематика отвечает на вопрос: «как движется тело?», то динамика выясняет, почему именно так.

В основе динамики лежат три закона Ньютона.

Если неподвижно лежащее на земле тело начинает двигаться, то всегда можно обнаружить предмет, который толкает это тело, тянет или действует на него на расстоянии (например, если к железному шарику поднесем магнит).

Учащиеся изучают схему

6

7

По гиперссылке просмотреть слайд 27 (Структура и содержание динамики)

Эксперимент 1

Возьмем любое тело (металлический шарик, кусок мела или ластик) в руки и разожмем пальцы: шарик упадет на пол.

-Какое тело подействовало на мел? (Земля.)

Эти примеры говорят о том, что изменение скорости тела всегда вызыва­ется воздействием на данное тело каких-либо других тел. Если на тело не действуют другие тела, то скорость тела никогда не меняется, т.е. тело будет покоиться или двигаться с постоянной скоростью.

Учащиеся выполняют эксперимент, затем анализируют по модели, делают выводы, делают записи в тетради

8

Щелчком мыши запускается модель эксперимента

Этот факт совсем не является само собой разумеющимся. Понадобился гений Галилея и Ньютона, чтобы его осознать.

Начиная с великого древнегреческого философа Аристотеля, на протяже­нии почти двадцати веков, все были убеждены: для поддержания постоянной скорости тела необходимо, чтобы что-то (или кто-то) действовало на него. Аристотель считал покой относительно Земли естественным состоянием тела, не требующим особой причины.

В действительности же свободное тело, т.е. тело, которое не взаимодействует с другими телами, может сохранять свою скорость постоянной сколь угодно долго или находиться в покое. Только действие со стороны других тел способно изменить его скорость. Если бы не было трения, то автомобиль при выключенном двигателе сохранял бы свою скорость постоянной.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был установлен еще Галилеем. Но строгую формулировку этого закона дал и включил его в число основных законов физики Ньютон. Закон инерции отно­сится к самому простому случаю движения - движению тела, на которое не оказывают другие тела. Такие тела называют свободными телами.

Рассматривается пример систем отсчёта, в которых закон инерции не выполняется.

Учащиеся делают записи в тетради

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Первый закон Ньютона формулируется так:

Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Такие системы отсчета называют инерциальными (ИСО).

Рассмотрим следующие примеры:

Персонажи басни «Лебедь, рак и щука»

Тело, плавающее в жидкости

Самолёт, летящий с постоянной скоростью

Приведите примеры ИСО.

Систему отсчета, связанную с Землей можно приближенно считать инерциальной, но гораздо точнее брать за инерциальную систему отсчета, связан­ную с Солнцем. Строго говоря, Солнце и Земля не являются инерциальными системами отсчета. Но эффекты, вызванные этой неинерциальностью, не­значительны. В ряде случаев ими пренебрегают (но далеко не всегда).

Учащиеся делают записи в тетради.

Учащимся приводятся примеры, в которых видно, что при равнодействующей силе равной нулю тела могут не только покоиться, но и двигаться прямолинейно и равномерно.

Отвечают на поставленные вопросы.

18

19

20

21

22

23

Кроме того, нельзя поставить ни одного опыта, который бы в чистом виде показал, как движется тело, если на него не действуют другие тела (Почему?). Но имеет­ся один выход: надо поставить тело в условия, при которых влияние внешних воздействий можно делать все меньше и меньше, и наблюдать, к чему это ведет.

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него дру­гих тел называется инерцией.

III. Закрепление изученного

Вопросы для закрепления:

В чем состоит явление инерции?

В чем состоит I закон Ньютона?

При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?

Какие системы отсчета используются в механике?

Учащиеся отвечают на поставленные вопросы

24

Гребцы, пытающиеся заставить лодку двигаться против течения, не могут с этим справиться, и лодка остается в покое относительно берега. Действие каких тел при этом компенсируется?

Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатыва­ется при резком торможении поезда. Укажите системы отсчета, в кото­рых первый закон Ньютона: а) выполняется; б) нарушается. (В системе отсчета, связанной с Землей, первый закон Ньютона выполняется. В системе отсчета, связанной с вагонам, первый закон Ньютона не вы­полняется.)

- Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, дви­жется ли корабль равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно? (Никаким.)

Задачи и упражнения на закрепление:

С целью закрепления материала можно предложить ряд качественных задач по изученной теме, например:

1.Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться равномерно по
льду?

2. Назовите тела, действие которых компенсируется в следующих случа­ях: а) айсберг плывет в океане; б) камень лежит на дне ручья; в) подвод­ная лодка равномерно и прямолинейно дрейфует в толще воды; г) аэро­стат удерживается у земли канатами.

3. При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?

Можно предложить и ряд чуть более сложных задач на понятие инерциальной системы отсчета:

1. Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях систему отсчета можно считать инерциальной? Лифт: а) свободно падает; б) движется равномерно вверх; в) движется ускоренно вверх; г) движется замедленно вверх; д) движется равномерно вниз.

2. Может ли тело в одно и то же время в одной системе отсчета сохранять свою скорость, а в другой - изменять? Приведите примеры, подтверж­дающие ваш ответ.

3. Строго говоря, связанная с Землей система отсчета не является инерци­альной. Обусловлено ли это: а) тяготением Земли; б) вращением Земли вокруг своей оси; в) движением Земли вокруг Солнца?

 А теперь проверим ваши знания, которые вы получили сегодня на уроке

Учащиеся отвечают на поставленные вопросы

Учащиеся выполняют тест

25

Тест в формате Excel

(ТЕСТ.xls)

Домашнее задание

Выучить §10, письменно ответить на вопросы в конце параграфа;

Выполнить упражнение 10;

Желающим: подготовить сообщения по темам «Античная механика», «Механика эпохи Возрождения», «И.Ньютон».

Учащиеся делают записи в тетради.

26

Список использованной литературы

1. Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в ВУЗы: Учебное пособие. – 2-е изд., испр. – М.: Наука, 1982.

2. Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки (с древнейших времен до начала XX века): Справ. пособие. – М.: Высшая школа, 1989.

3. Громов С. В. Физика 10 класс.: Учебник для 10 класса общеобразовательных учебных заведений. – 3-е изд., стереотип. – М.: Просвещение 2002

4. Гурский И.П. Элементарная физика с примерами решения задач: Учебное руководство /Под ред. Савельева И.В. – 3-е изд., перераб. – М.: Наука, 1984.

5. Перышки А. В. Гутник Е. М. Физика.9-й кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – 9-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2005.

6. Иванова Л.А. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1983.

7. Касьянов В.А. Физика.10-й кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2003.

8. Кабарди О. Ф. Орлов В. А. Зильберман А. Р. Физика . Задачник 9-11 кл

9. Куперштейн Ю. С. Физика Опорные конспекты и дифференцированные задачи 10 кл Петербург, БХВ 2007

10. Методика преподавания физики в средней школе: Механика; пособие для учителя. Под ред. Э.Е. Эвенчик. Издание второе, переработанное. – М.: Просвещение, 1986.

11. Перышкин А. В. Физика.7-й кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – 4-е изд., исправленное. – М.: Дрофа, 2001

12. Прояненкова Л. А Стефанова Г. П. Крутова И. А. Поурочное планирование к учебнику Громова С.В., Родина Н.А. «Физика 7 кл» М.:«Экзамен», 2006

13. Современный урок физики в средней школе /В.Г. Разумовский, Л.С. Хижнякова, А.И. Архипова и др.; Под ред. В.Г. Разумовского, Л.С. Хижняковой. – М.: Просвещение, 1983.

14. Фадеева А.А. Физика. Рабочая тетрадь для 7 класса М. Генжер 1997

Ресурсы сети интернет:

[link]