Урок физики по теме: «Гравитационная постоянная. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести».
10 класс
Цели: Познакомить учащихся с гравитационным взаимодействием, раскрыть физический смысл гравитационной постоянной, формировать навыки и умения применения закона всемирного тяготения. Научить учащихся делать сравнительную характеристику сил, закрепить тему путем решения задач, углубить сведения о ранее изученном, о приобетенных представлениях; формировать целостную физическую картину мира. Развивать логическое мышление, творческие способности учащихся, познавательный интерес, умение анализировать и делать выводы.
Задачи:
- Развивать коммуникативную компетентность учащихся, умение аргументировано отстаивать свою точку зрения.
- Проводить межпредметные связи с математикой, астрономией, историей.
Ожидаемые результаты:
После этого учащиеся смогут применять закон всемирного тяготения при решении задач и иметь представление о целостности физической картины мира.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Методы и приемы:
- решение задач (разноуровневых, тестовых)
- работа в группах
- метод «микрофона»
- минилекция
-беседа
-просмотр видеороликов
Эпиграф
Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другим: но океан неизвестного лежит передо мной.
Исаак Ньютон
Ход урока
І. Оргмомент. Приветствие.
ІІ. Актуализация опорних знаний
На предыдущих уроках мы изучили три закона Ньютона (опрос по формулировкам законов). Говорили о таких явлениях, как взаимодействие тел, инерция; рассматривали физические величины: сила, масса тела, ускорение тела.
Предлагаю проверить практические знания с помощью тестовых заданий:
Любое тело при взаимодействии не может изменить скорость своего движения мгновенно, для этого необходимо время. Какая физическая величина характеризует это свойство тела?
А) Сила.
Б) Давление.
В) Масса.
Г) Работа.
Количественной мерой действия одного тела на другое, вследствие которого тело приобретает ускорение, называют…
А) …массой.
Б)…силой.
В)…работой.
Г)…давлением.
3. Какой физический закон утверждает, что действие одного тела на другой всегда сопровождается взаимодействием?
А) І закон Ньютона.
Б)ІІ закон Ньютона.
В) ІІІ закон Ньютона.
Г)Закон Гука.
4. Тело движется под. действием постоянной по модулю и направлению силы. Выберите правильное утверждение.
А) Скорость тела не изменяется.
Б) Тело движется с постоянным ускорением.
В) Тело движется по окружности.
Г) Тело движется равномерно.
5. Какдвижетсятеломассой 0,5 кг поддействиемсилы 2Н?
Выберитеправильныйответ.
А) С ускорением 0, 25м/с2.
Б) С постояннойскоростью 4 м/с.
В) С постояннойскоростью 0,25 м/с.
Г) С ускорением 4м/с2.
ІІІ. Мотивация учебной деятельности.
Основываясь на повседневном опыте – продовжите предложение:
М’яч, брошенный вверх, падает на Землю.
Созревшее яблуко отрывается от яблони, падает на Землю.
Луна, словно на привязи, обращается вокруг Земли.
Земля вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца.
Ньютон предположил, что ряд явлений, казалось бы, не имеющих ничего общего, вызваны одной причиной. (Можно вспомнить легенду о яблоке). Проведя многочисленные расчеты, Ньютон пришле к выводу, что все тела в природе притягиваются друг к другу с силами, их называют силами взаємного притяжения (1667 г.). Теперьэтисилыназывают силами всемирноготяготения, или гравитационными силами. О них сегодня и поговорим.
IV. Изучение нового материала.
Итак, сформулируем определение:
Силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу, называют силами всемирного тяготения или гравитационными силами.
Вопрос. Почему же мы замечаем силу притяжения всех тел к Земле, но не замечаем взаимного притяжения между самими телами?
Ньютону удалось доказать, что сила притяжения между телами зависит от масс обоих тел, и достигает заметного значения только тогда, когда тела(хотя бы одно из них) обладает достаточно большой массой.
Вопрос. От чего еще зависит сила взаимного притяжения двух тел?
Можно высказывать гипотезы. (от расстояния между телами).
Пойдем по стопам Ньютона и поймем, как он пришел к такому заключению.
Минилекция.
-Из второго закона Ньютона:
а =F/m; a1/m
g=F/m;
g =const/
Следовательно, Fm.
-По третьему закону силы, с которыми взаимодействуют тела, равны. Если сила, действующая на одно тело, пропорциональна массе этого тела, то равная ей сила, действующая на оба тела, равны, следовательно, они пропорциональны массе и первого и второго.
F12 = F21
F12 m1,
F21 m2.
Следовательно, Fm1m2.
Ньютон рассчитал отношение радиуса орбиты Луны к радиусу Земли
Любые два тела притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратнопропорциональной квадрату расстояния между ними.
G – гравитационная постоянная.
G=6,67 * 10 -11 Н м2/кг2
Её числовое значение впервые определил путем эксперимента английский ученый Кавендиш в 1798 г.
Просмотр видеоролика.
Границы применимости формулы:
- материальные точки;
- тела, размеры которых значительно меньше, чем расстояния между ними;
- тела, имеющие форму шара;
- шар большого радиуса, взаимодействующий с телами, размеры которого значительно меньше размеров шара.
Интересные факты.
Позже астрономы открыли «на кончике пера» планету Нептун. На основании этого закона на много лет вперед предсказывают солнечные и лунные затмения, рассчитывают движение космических кораблей.
Придумать и решить задачу.
Частным случаем гравитационной силы является сила тяжести.
Кто падал, кто ронял предмет
Тот чувствовал здесь силу эту.
Смотри всегда, чтоб эта сила
Тебя бы, вдруг, не подкосила.
Что же такое сила тяжести, вспомним из курса физики 8 класса.
Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.
F=mg, g= 9,8 Н/кг
Что нужно знать, чтобы рассчитать силу тяжести? (массу тела и ускорение свободного падения).
Предлагаю посмотреть видеофрагмент о данной силе.
V. Закрепление изученного материала.
Задания для работы в группах:
Почему мы не замечаем взаємного притяжения окружающих тел?
Почему сила тяготения уменьшается, если тело отдалено на значительное расстояние от поверхности Земли?
Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку?
Решение задач. Расчетная задача
Как стала бы двигаться Луна, если бы в один момент прекратилось действие на неё силы тяготения со стороны Земли и других космических тел? Выберите правильный ответ.
А) Равномерно и прямолинейно по касательной к первоначальной траектории движения.
Б) Удаляясь от Земли вдоль прямой, направленной от центра Земли.
В) Удаляясь от Земли вдоль спирали.
Г) Прямолинейно по направлению к Земле.
VI. Домашнеезадание
1.Выучить параграф …..учебника,
2.Решить задачу:
Чему равна сила гравитационного притяжения между двумя одинаковыми бильярдными шарами в момент столкновения? Масса каждого шара 200 г, диаметр 4 см.
VII. Итоги урока. Рефлексия.
Что общего между падением тел на Землю, обращением Луны вокруг Земли, приливами и отливами?
Почему до Ньютона никто не смог объяснить природу движения планет?
Как зависит сила притяжения двух тел от их масс и от расстояния между ними?
