Урок на тему: Первый закон Ньютона

Урок "Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона"

Цели:

Образовательные:

1. Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта, подчеркнуть важность её понятия при описании механического движения;

2. Добиться усвоения учащимися формулировки 1-го закона Ньютона;

3. Продолжить формирование знаний о природе, явлениях и законах в единой системе;

4. Повторить физическое содержание явления инерции.

Воспитательные:

1. Продолжить воспитание отношения к физике, как к интересной и необходимой науке;

2. Воспитывать в ребятах уважение и доброжелательность друг к другу, умение слушать ответ товарища;

3. Формировать у учащихся аккуратность, при работе с записями в тетради.

Развивающие:

1. Продолжить формирование умения высказывать умозаключения;

2. Развитие самостоятельности в суждениях;

3. Развитие логического мышления; развивать умение ставить мысленный эксперимент; развивать у учеников память, внимание; формировать умение решать качественные задачи.

Оборудование:

• мультимедийный проектор;

• наклонная плоскость; песок, ткань;

• шарик;

• тележка;

• стакан;

• монета;

• открытка;

• массивное тело;

• штатив.

1. Организационный момент

Приветствие, выявление отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку.

2. Актуализация знаний учащихся.

Учитель: На предыдущих уроках, изучая первый раздел механики - кинематику, мы научились составлять уравнения движения, с помощью которых мы можем определять положение тела в любой момент времени. Какие виды движения мы научились описывать?

Ученики: равномерное и неравномерное

У [pic]

v

v

v

2

[pic]

2

t

t

t

3

t

t

[pic] [pic] [pic] [pic] [pic]

Ученики: график 3 – равномерное, т. к скорость остается неизменной, график 2, т. к скорость меняется согласно линейной функции

У [pic]

а

а

а

2

3

1

Ученики: график 1 – равномерное, т. к скорость остается неизменной, график 3, т. к ускорение при равноускоренном движении не меняется

3. Постановка цели урока

Учитель: Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела Механики – Динамика. Что же изучает динамика?

(слайд 3).(Записать в тетрадь тему «Динамика»)

В отличие от кинематики, динамика изучает движение тел, отвечая на вопрос, почему движется тело. Только что мы вспомнили, что тело может двигаться как с постоянной скоростью, так и с изменяющейся. Сегодня мы должны ответить на первый вопрос: почему скорость тел постоянна? Ответом на этот вопрос будет 1 закон Ньютона, один из 3-х законов, являющихся фундаментом механики. (Записать в тетрадь тему «1 закон Ньютона»)

4.Основная часть.

До Ньютона на этот вопрос пытались дать ответ и другие ученые.

Предлагаю вам выяснить с помощью учебника § 10 на с. 39-40, как ответили на этот вопрос Аристотель (1 ряд ), Галилей (2 ряд) и Ньютон (3 ряд).

Ученики:

Ответ Аристотеля: чтобы тело двигалось с постоянной скоростью, необходимо, чтобы на него действовала постоянная сила.

(слайд 4)

Учитель: как выдумаете, прав ли был Аристотель? (кто внимательно прочёл текст параграфа?)

Ученики: он не учел силу сопротивления

В правильности учения Аристотеля никто не сомневался две тысячи лет.

И только в начале XVII века в этом усомнился итальянский ученый Галилео Галилей.

Как он ответил на вопрос причине постоянства скорости тела? (2 ряд)

Ученики: Скорость тела не изменяется, если на тело не действуют другие тела

(слайд 5) Проведем опыты, которые около 400 лет назад провел Галилей.

Опыт 1:

1. Пустить шар по наклонной плоскости вниз – скорость шарика увеличивается;

2. Толкнуть шарик вверх по наклонной плоскости – скорость будет уменьшаться.

Что из опыта видно?

Ученики: Вероятно, наклонная плоскость изменяет скорость шарика.

3. Пустить шар по горизонтальной поверхности – скорость уменьшается и шар останавливается.

Учитель: Естественно предположить, что, если шарик пустить по горизонтальной поверхности, то его скорость меняться не будет.

М

[pic]

Опыт 2:

1. Движение шара по песку

2. Движение шара по ткани

3. Движение шара по стеклу

Какой вывод мы можем сделать о пройденном пути шара из этого опыта?

Ученики: Путь зависит от свойств поверхности – чем больше трение, тем быстрее остановится шар.

Учитель: Правильно. Именно этот вывод сделал Галилей – при уменьшении трения тело движется дольше, и если бы трения не было совсем, то шар катился бы вечно

«Тело само по себе может двигаться сколь угодно долго с неизменной скоростью. Воздействие других тел приводит к ее изменению (увеличению, уменьшению или по направлению)».(Записать в тетрадь)

Таким образом, Галилей нашел разгадку непрекращающегося движения небесных тел: в космическом пространстве просто нет трения! Так он первым обнаружил единство законов природы: движение всех тел – и земных, и небесных – подчиняется одним и тем же законам.

Учитель: Льюис Кэрролл в сказке «Алиса в Зазеркалье» описал такое явление:

«Стоило Коню остановиться…как Рыцарь тут же летел вперед. А когда Конь снова трогался с места…Рыцарь тотчас падал назад».

Объясните его с точки зрения физики.

Ученики: Когда Конь останавливался, Рыцарь продолжал двигаться вперед, а когда Конь трогался с места, Рыцарь оставался на месте.

Учитель: То есть Рыцарь не мог быстро изменить свою скорость. Как называется такое явление?

Ученики: Инерция.

Учитель: Это слово в переводе с латинского означает – «бездеятельность». Открытый Галилеем закон получил название закона инерции:

«Если на тело не действуют другие тела, скорость тела не изменяется»(слайд 5).(Записать в тетрадь)

Давайте убедимся в справедливости закона на опытах.

Опыт 3:

На стакане лежит пластиковая карточка, на ней монета. При резком щелчке по карточке, монета падает в стакан.

[pic]

Ученики: Монета не успевает изменить свою скорость, поэтому падает в стакан.

Опыт 4:

На тележке лежит мяч. Если толкнуть тележку, то мяч покатится назад, т.е. мяч сохраняет свою скорость, равную нулю, относительно стола.

[pic]

Учитель: Теперь скажите, как надо тянуть за нижнюю нить, чтобы сначала

1. разорвалась верхняя?

потом

2. разорвалась нижняя?

Ученики: Чтобы разорвалась верхняя, надо тянуть плавно. Чтобы разорвалась нижняя – резко дернуть за нижнюю.

Учитель: Проверим.

Опыт 5:

Массивное тело подвешено на тонкой нити, снизу привязана такая же. (Чтобы тело не падало на стол, его можно повесить на прочную нить)

[pic]

Учитель: Объясните наблюдаемое.

Ученики: Если тянуть медленно, то тело успевает изменить свою скорость, а если резко, то нет.

Учитель: В конце XVII века, обобщив выводы Галилея, Ньютон сформулировал закон инерции, который лег в основу I закона Ньютона

Как ответил Ньютон на вопрос: «Почему скорость тела остается постоянной?»

Ученики: «Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние». Это историческая формулировка.

5.Физкультминутка. «Поездка в автобусе» »(слайд 6).

Учитель: Молодцы! А теперь внимание! Вы – пассажиры автобуса. Отправляетесь от остановки. Впереди знак «Извилистая дорога».

Вы должны показать, как меняется положение тела пассажира в разных ситуациях.

1. Автобус плавно набирает скорость(никак).

2. Поворот влево на большой скорости(вправо).

3. Поворот вправо на большой скорости(влево).

4. Автобус резко тормозит(вперед).

В какой системе отсчета вы рассматривали положение тела?

Ученики: В системе отсчета, связанной с креслом, автобусом.

Учитель: В этой системе отсчета внешние силы не действуют, а вас «бросает» то вперед, то назад, то вправо, то влево. Можно ли сказать, что в этой системе отсчета вы движетесь по инерции?

Ученики: Нет.

Учитель: Но если связать систему отсчета с автобусом, который движется почти равномерно, то тогда закон инерции выполняется приближенно.

А вот в системе отсчета, связанной с Землей, закон инерции выполняется с большей точностью, но и в этом случае можно рассматривать только те явления, которые происходят на поверхности Земли или вблизи ее.

П [pic] родолжая мысленно эту цепочку, можно представить такую систему отсчета, в которой закон инерции выполняется точно. ЗЕМЛЯСОЛНЦЕЗВЕЗДЫ. В идеале такая система отсчёта должна либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно, т. е. её а = 0

Системы отсчета, в которых выполняется закон инерции, называют инерциальными. (слайд 7).

Таким образом, инерциальная система отсчета – это еще один пример научной идеализации, т.е. модель, которая реально не существует.

Поэтому при рассмотрении движения небесных тел геоцентрической системой пользоваться нельзя, т.к. относительно Земли небесные тела совершают сложные движения по небу. В этом случае пользуются системой отсчета, связанной с Солнцем

Такая система называется гелиоцентрической – от греческих слов «гелиос» и «кентрон», означающих соответственно «солнце» и «центр».

Так как со временем выяснилось, что он выполняется не во всех системах отсчета, появилась уточненная формулировка:

(слайд 8): «Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или». (Записать в тетрадь)

В учебнике нет последней фразы «действия других тел скомпенсированы».

[pic] [pic] [pic] Опыт 6. На неподвижной тележке шар находится в состоянии покоя. Почему?

[pic] [pic]

[pic] [pic] [pic]

Ученики: действие сил тяжести и упругости компенсируется.

Тележка резко трогается с места, шар отклоняется. Почему?

Ученики: СО перестала быть инерциальной, шар стремится сохранить свою скорость

В земных условиях невозможно избежать действия некоторых сил, (таких, как сила сопротивления или сила тяжести)

Но, не смотря на то, что этот закон носит имя Ньютона, сам ученый честь открытия закона инерции признавал за Галилеем.

6. Закрепление

А теперь проверим, как вы усвоили сегодняшний урок:

Учитель:

1. На какой вопрос отвечает первый закон Ньютона?

2. Как ответил на этот вопрос Аристотель. Прав ли он был?

3. Как ответил Галилей на тот же вопрос?

4. Всегда ли выполняется закон инерции?

5. Какие системы отсчета можно считать инерциальными?

6. Попробуйте сформулировать 1 закон Ньютона.

Проверьте себя с помощью теста «ДА-НЕТ-ка» (слайд 9)

На партах листы с заготовками для графического теста. Учитель читает утверждение, если ученик согласен, он заштриховывает ячейку.

Утверждения:

1. Закон инерции открыл Ньютон

2. Систему отсчета, связанную с поездом, можно считать инерциальной, если поезд стоит на станции.

3. Аристотель был прав, считая, что, скорость тела останется постоянной, если на него будет действовать постоянная сила.

4. Первым правильно указал причину постоянства скорости тела Галилей.

5. Автобус является инерциальной системой отсчета, когда он отъезжает от остановки.

6. Если на тело не действуют другие тела, его скорость остается постоянной.

7. Закон инерции выполняется в любых системах отсчета.

8. Инерциальной системой отсчета является любое тело, движущееся равномерно и прямолинейно.

9. Инерциальной является любая система отчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной системы отсчета.

(слайд 10 ) Правильные ответы ученики поднимают, учитель видит результат, затем ученики сверяют по слайду 10 и ставят себе оценку.

7. Домашнее задание: 

Запишите домашнее задание: §10 упр.10.

7. Рефлексия: 

Учитель: Продолжите фразу «Оказывается, ….»

Литература

1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник Физика 9, “Дрофа”, 2013 г.

2. А.П. Рымкевич Сборник задач по физике, М.: “Просвещение”, 1994 г.

3. С.А Тихомирова Дидактический материал по физике 7-11 “Физика в художественной литературе” М.: “Просвещение”, 1996 г.

4. Интернет – источники: http://festival.1september.ru/articles/582281/