Урок физики 10 класс на тему «I закон Ньютона»

10 класс

Тема

Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона

Тип

урок изучения знаний и способов деятельности

Цели и задачи:

Обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание учащимися

понятий инерция, инертность, свойство инертности, инерциальные системы отсчета

Образовательные:

1. Сформулировать понятие об инерциальной системе отсчёта;

2. Добиться понимания и 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;

5. Ознакомить учащихся с применением 1-го закона Ньютона.

6. Формировать умение различать инерциальные и неинерциальные системы отсчета.

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.

Интернет ресурсы:

- видео уроки

оборудование

Оборудование:

• мультимедийный проектор;

• плоскость для движения шарика;

• шарик;

• тележка;

• массивный металлический шар;

• нитки;

• штатив.

Оформление доски:

Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона

Домашнее задание: §16-20 стр 61, 73 задачи ЕГЭ

II.Актуализация знаний

Цель: проверка усвоения предыдущих тем, воспроизводство знаний полученных на уроках, создание мотивации на освоение нового материала.

Работа с классом: (фронтальный опрос) формулы равномерного и равноускоренного движения.

Учитель:

Что же такое система отсчета, из каких элементов она состоит?

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.

III Изучение нового материала

Учитель: Сегодня мы приступаем к изучению нового раздела Механики – Динамика. Ее фундаментом являются три закона Ньютона. Тема нашего урока – «Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона»(слайд 1).(Записать в тетрадь тему урока)

Что же изучает динамика?

В отличие от кинематики, динамика изучает движение тел, отвечая на вопрос, почему движется тело.

Как вы считаете: почему тела движутся?

Предполагаемый ответ: действуют силы

Изменение скорости тела всегда вызывается воздействием на данное тело каких-либо других тел.

Кажутся логичными утверждения:

Например чтобы машина ехала необходим двигатель, чтобы остановилась-сила трения.

А если убрать двигатель, будет ли продолжать движение машина?

Предполагаемый ответ: Да она будет двигаться по инерции.

А есть ли силы из-за которых тело движется?

Предполагаемый ответ: Да сила тяжести

То есть сила – причина движения?

Проведем мысленный опыт

Будем уменьшать силу, из-за которой тележка останавливается, Что будет происходить?

Какая сила изменяет скорость тела (трения)

Если сила меньше, то скорость меняется… (меньше)

Если сил нет, то… (скорость меняться не будет)

И как тогда будет двигаться тело? (вечно, равномерно и прямолинейно)

Итак СИЛА не причина появления скорости, а причина ее изменения.!!!!!

Введение понятия ИНЕРЦИЯ

Предполагаемый ответ: Да и она будет продолжать движение из-за явления инерции.

Приведите свои примеры с проявлением явления инерции.

Инерция– явление сохранения скорости тела при отсутствии внешних воздействий

Введение понятия ИНЕРТНОСТЬ

Но разные тела по-разному поддаются инерции.

(демонстрация с двумя нитями) Как вы думаете, что произойдет, если тянуть за нить медленно и быстро…

Демонстрация 1 с двумя шариками на дорожке которую дергаем, более тяжелый шарик поддается явлению инерции сильнее, поэтому он старается относительно земли сохранить свое состояние покоя. Легкий быстрее поддается явлению инерции, поэтому быстрее выходит из состояния покоя и движется вместе с плоскостью.

Если тянуть медленно, то рвется верхняя нить, быстро-нижняя, причина этого заключается в следующем: чтобы тело передало действие моей руки на верхнюю нить необходимо время, через массивное тело не успевает передаться действие моей силы, поэтому рвется верхняя нить.

Более тяжелое тело более инертно, на изменение его скорости требуется больше времени, а значит, оно пройдет большее расстояние.

Например, чтобы поезд остановился необходимо много времени и он пройдет большое расстояние. А чтобы остановить игрушечную машину - необходимо мало времени и небольшое расстояние. Поэтому машинам перебегать дорогу нельзя. И если вы едите в машине необходимо использовать ремень.

Закрепление понятия свойства инертности:

Итак сделаем вывод: чем больше масса, тем… (медленнее) тело поддается изменению скорости а значит обладает большей инертностью

Полезность инерции:

• без инерции все планеты сошли бы со своих орбит;

• Помогает в толкании ядра;

• При насадке молотка на ручку;

• Встряхивание ковров.

Вредность инерции:

• Споткнувшийся пешеход;

• Невозможность внезапной остановки машин;

• Падение пассажиров при резком торможении.

Закрепление понятия инерции

В каком случае наблюдается проявление инерции?
1 Камень падает на дно ущелья.
2 Пыль выбивают из ковра.
3 Мяч отскочил от стенки после удара.

Для чего делают разбег при прыжках в длину?
1. Чтобы выше подпрыгнуть.
2. Чтобы увеличить длину траектории движения тела.
3. Чтобы набрать скорость для толчка.

4. Ваш ответ?

А зачем надо сильнее разгоняться?

Как движутся тележки?

1Разгоняется, 2тормозит 3не движется или движется равномерно, а благодаря какому явлению вы это поняли?

Физкультминутка ( играем в автобус)

Я играю роль водителя, а вы пассажиры, вы отклоняетесь в ту сторону, в которую отклонятся пассажиры при (моих) действиях водителя, итак я поворачиваю вправо, куда вы отклоняетесь? Влево, опять вправо, торможу, ускоряюсь.

Введение понятия СИЛА

Мы выяснили, что скорость может сохраняться, если силы отсутствуют, причина этого - явление инерции.

А что скорость меняет?

Конечно же, это СИЛА - причина изменения скорости (ускорения)

Сила – это количественная мера взаимодействия тел.

В механике имеют дело с тремя типами сил:

гравитационными силами,

силами упругости и

силами трения.

Сила является векторной величиной.

И имеет три характеристики

Модуль

2. Направление

3. Точка приложения

Обозначается буквой F

Измеряется в ньютонах (Н)

Прибор для измерения силы - динамометр

Аристотель высказал мнение ученого мира о том, что причиной движения тел является – сила

Аристотель:

для поддержания постоянной скорости тела необходимо, чтобы что-то (или кто-то) действовало на него.

Покой относительно Земли - естественное состояние тела, не требующее особой причины.

Но Галилео Галилей провел опыт, который показал, что если силы убрать то тело скорость изменять не будет

На основе экспериментальных исследований движения шаров по наклонной плоскости

Скорость любого тела изменяется только в результате его взаимодействия с другими телами.

Г. Галилей:

свободное тело, т.е. тело, которое не взаимодействует с другими телами, может сохранять свою скорость постоянной сколь угодно долго или находиться в покое.

История появления законов Ньютона

Аристотель в IV в. до н.э. наблюдая движение тел, считал, что нет действия, значит, нет движения.

«Все, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого тела. Без действия нет движения.»

Эта идея господствовала в науке более 2000 лет.

Галилео Галилей в XVII в. использовал опыт: движение шара по наклонной плоскости.

Выводы Галилея: Тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, если убрать все воздействия. «Тело, на которое не действуют другие тела, движется с постоянной скоростью.»

В конце 17 века английский ученый Исаак Ньютон обобщил выводы Галилея, сформулировал закон инерции и включил его в качестве первого из трех законов в основу механики.

Ньютон:

дал строгую формулировку закона инерции и включил его в число основных законов физики в качестве I закона Ньютона.

(1687 г. «Математические начала натуральной философии»)

I закон Ньютона
(Инерциальныесистемы отсчета)

=0 → =0 → =const → дв. равномерное, прямолинейное

Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

Рассмотрим инерциальные системы отсчета, в которых 1 закон Ньютона выполняется

1 Закон Ньютона в природе и технике:

При давлении лыж на снег образуется тонкая ледяная плёнка которая уменьшает силу трения и лыжник продолжает скользить по инерции.

Силу инерции можно наблюдать при резком торможении автомобиля. Машина останавливается, а водитель продолжает двигаться. Поэтому необходимо пользоваться ремнём безопасности.

Преодолев силу тяготения космический корабль продолжает дальше двигаться с постоянной скоростью даже при выключенных двигателях, так как сила трения отсутствует. Корабль движется несмотря на то, что движущаяся сила тоже отсутствует. Благодаря силе инерции межпланетные зонды способны преодолевать космические расстояния.

В космосе, где не действует сила трения тело может двигаться с постоянной скоростью бесконечно. В открытом космосе космонавт регулирует свои движения с помощью миниатюрного реактивного двигателя вмонтированного в кресло. Реактивный двигатель позволяет космонавту гасить инерцию и он может двигаться в любом направлении.

Но есть системы отсчета в которых законы инерции не выполняются

Рассмотрим шарик подвешенный на нити, находящийся в покое, нить вертикальна, шарик взаимодействует только с нитью и землей, силы уравновешивают друг друга, но как только тележка начинает тормозить , то шарик отклоняется значит помимо сил тяжести и натяжения уравновешивающих друг друга возникает некоторая новая сила, которая определяется тем что система отсчета связанная с тележкой неинерциальная. Эту силу называют силой инерции.

В ИСО закон инерции выполняется

В НСО закон инерции не выполняется

Системы отсчета где есть ускорение или они движутся не прямолинейно не являются инерциальными

IV. Закрепление материала

Вопросы для закрепления:

1. В чем состоит явление инерции?

2. В чем состоит I закон Ньютона?

3. При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?

4. Какие системы отсчета используются в механике?

1. 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? (течения и пловцов)

2. Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатывается при резком торможении поезда. Укажите системы отсчета, в которых первый закон Ньютона: а) выполняется; б) нарушается. (а) земля б) вагон)

3. Каким опытом внутри закрытой каюты корабля можно установить, движется ли корабль равномерно и прямолинейно или стоит неподвижно? никаким

4. 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 он прыгал. Возможно ли это? Нет, поскольку нет точки опоры, надо преодолеть силу инерции.

Почему, когда ковер выбивают палкой, пыль не «вбивается» в ковер, а вылетает из него?
Как правильнее говорить: «пылинки вылетают из ковра или ковер «вылетает» из – под пылинок» Инерция

6. Каким способом можно насадить лопату на черенок? Объясните.

7. В чем причина разрушений при землетрясении?

8. Объясните на чем основано действие «стряхивания» медицинского термометра?

Всем: §20, Задачи ЕГЭ к нему

Желающим:

подготовить сообщения по темам:

1. «Античная механика»

2. «Механика эпохи Возрождения»

3. «И.Ньютон».

Рефлексия «Нарисуйте смайлик» если урок был полезен и интересен

Или

Учащимся предлагается назвать три момента, которые у них получились хорошо в процессе урока, и предложить одно действие, которое улучшит их работу на следующем уроке.

Подведем итоги