Урок физики «2 закон Ньютона»

Урок физики по теме: «2-ой закон Ньютона»

Учитель: Жоховская Е.В.

Презентация к уроку - Приложение 1

Запишем ДЗ.

Проверка ДЗ (Приложение 2).

Постановка проблемы (решение задачи): Почему изменяется скорость? Как? (выдать таблицу плотностей твердых тел)

Делаем вывод: скорость тела изменяется только при взаимодействии тел! Направления ускорений противоположны, а₁/а₂=const. Почему? Железная тележка более инертна, ее скорость труднее изменить. Масса железной тележки больше массы алюминиевой в три раза при прочих равных условиях (установить с помощью таблицы плотностей).

Какую зависимость ускорения от массы тела можно установить? а ~1/m.

На прошлом уроке мы установили, что а ~F. А значит, можем установить зависимость ускорения от массы тела и действующей на него силы: a = F/m. Мы получили зависимость, которую называют вторым законом Ньютона.

Запишем тему урока «Второй закон Ньютона»

Формулировка:Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. a = F/m.

Вам известно, что на тело одновременно могут действовать несколько сил (упругости, тяжести, трения), поэтому мы пользуемся при решении задач другой формулировкой (следствием) 2-го закона Ньютона: произведение массы тела на его ускорение равно сумме действующих на тело сил: ma =ƩF/

Что вы можете сказать о направлении вектора ускорения? (вектор ускорения сонаправлен вектору равнодействующей всех сил, действующих на тело).

Сам Исаак Ньютон сформулировал это закон несколько иначе: «Изменение количества движения пропорционально приложенной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует». Под количеством движения Ньютон понимал величину p = mv (импульс тела). Покажем, что формулировка Ньютона эквивалентна современной трактовке 2 закона динамики: F = ma = m*(v-v₀)/t => Ft = mv – mv₀ => Ft = p – p_0, F~Δp . И я хочу обратить ваше внимание на то, что только в формулировке Ньютона можно использовать второй закон динамики, если тело движется со скоростью сравнимой со скоростью света, т.к масса оказалась величиной относительной (об этом мы будем говорить, изучая теорию относительности Эйнштейна). При v ≈ c масса тела изменяется: m = m₀ / √(1-v²/c²). Остается только догадываться, предполагал ли Ньютон относительность массы? Это навсегда останется тайной, в его работах нет указаний на такую возможность.

Почему автомобиль не останавливается сразу после начала торможения? Почему падает споткнувшийся человек? По инерции. Что мы называем инерцией? Способность тела сохранять свою скорость… обратите внимание, что ни в 1, ни во 2-ом законах динамики ничего не говорится о способности тела сохранять свою скорость. Напротив, речь идет о способности изменять свою скорость при действии силы. Инерция же проявляется в том, что тело не может изменить свою скорость мгновенно, за Δt = 0. Действительно, F=m*Δv/ Δt => F*Δt = m*Δv => Δt = Δv*m/F. То есть, при одинаковом изменении скорости Δv под действием одинаковой силы Fвремя разгона или торможения будет больше у того тела, масса которого больше. Массивное тело меняет свою скорость «менее охотно». Поэтому и говорят об инертности как свойстве тела, а массу – меру инертности – называют инертной массой.

Прокомментируйте на основании 1 и 2-го законов Ньютона следующий отрывок из «Золотого теленка» И.Ильфа и Е.Петрова:

«Паниковский нес свою долю (двухпудовую гирю) обеими руками, вытянув живот и радостно пыхтя… Иногда он никак не мог повернуть за угол… Тогда Балаганов свободной рукой придерживал Паниковского за шиворот и придавал его телу нужное направление».

С помощью инерции можно экономить горючее, электроэнергию. Каким образом? Почему это лучше получается у опытных водителей и машинистов, хорошо знающих трассу?

Многие понятия перекочевали из физики в бытовой язык. Говорят, например: «Инертный человек». Как вы это понимаете?

А теперь решим несколько задач на применение 1 и 2-го законов Ньютона. При решении задач динамики полезно использовать следующий алгоритм (выдать инструкцию).

Задача №2: В лифте, движущемся вверх с ускорениема, лежит груз массы m. Найти силу, с которой пол лифта действует на груз.

Задача №3: При трогании с места электровоз развивает силу тяги 700 кН. Какое ускорение он при этом сообщит железнодорожному составу массой 3000 т, если сила сопротивления движению равна 160 кН?

Задача № 4: Стартовавшая вертикально вверх метеорологическая ракета массой 500 кг за 5 с поднялась на высоту 300 м. Чему равна сила тяги двигателя ракеты, если средняя сила сопротивления воздуха равна 1,5 кН.

Задача № 5: Два тела массами m₁ = 10г и m₂ = 15г связаны нерастяжимой и невесомой нитью, перекинутой через невесомый блок, установленный на наклонной плоскости (см. рис.) плоскость образует с горизонтом угол α=30⁰. Определите ускорение, с которым будут двигаться эти тела. Трением пренебречь.

m₂

m₁

α

Дополнительно: № 180,185, 192, 487.

Урок окончен. Спасибо за работу.

Приложение 1

Приложение 2

Проверочная работа (проверка Д/З)

Фамилия учащегося___________________________ Класс ______ Дата _____________

№1Найдите результирующую сил F:F₁ F₂

F₂ F₁

F₁ F₁

F₁

F₂ F₂ F₂

F₁ F₁F₂

F₂ F₃ F₃

F₂

F₂F₂F₁

F₁F₃

F₁F₃F₄

№2В каком из перечисленных ниже случаев наблюдается инерция (отметить +):

камень падает свободно;

катер движется после выключения двигателя;

всадник перелетает через голову споткнувшегося коня;

автомобиль движется равномерно прямолинейно;

спутник движется по орбите;

искры слетают с точильного круга?

№3Заполни пропуски и продолжи определение:

Сила - _______________ величина, которая характеризуется: _______________, _____________, _____________ приложения.

_______________ тела, от которого зависит его __________________ при ______________ с другими телами, называется ______________________.

Масса __________ , это физическая ( __________________) величина, выражающая его

­­­­­­­­­­­­­____________________________________

Приложение 3

Алгоритм решения задач на динамику тела

Выполнить чертеж, на котором изображают силы, действующие на тело (тела), и направление ускорения (ускорений). Если направление ускорения неизвестно, его выбирают произвольно, и только решение задачи дает ответ о правильности выбора.

Записать законы Ньютона в векторном виде.

Выбрать систему координат. Одну из координатных осей удобно направить вдоль направления ускорения тела, вторую – перпендикулярно ускорению: так, чтобы выражения для проекций законов Ньютона имели бы наиболее простой вид.

Записать законы Ньютона в проекциях на координатные оси.

Полученные в проекциях на оси уравнения дополняют соотношениями, вытекающими из текста условий задачи. Например, законом Гука, Архимеда, кинематическими уравнениями, определениями физических величин и т.д.

Используя полученную систему уравнений, решить задачу. (Если этого сделать не удается, вновь проанализировать текст задачи и чертеж, с тем чтобы дописать недостающее уравнение).

Приложение 4

Плотности некоторых твердых тел (при норм. атм. давл., t = 20ºC)

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/294794-urok-fiziki-2-zakon-njutona