Урок физики по теме "Применение законов Ньютона" в 9 классе
план-конспект урока по физике (9 класс) по теме

Решение задач по теме «Применение законов Ньютона»

Цели:

1. закрепление у учащихся навыков решения задач на законы Ньютона: расчетных, качественных и экспериментальных;
2. формирование навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся;
3. научить учащихся применять знания в новой ситуации, развивать умение объяснять окружающие явления.

Оборудования: деревянная доска, брусок, динамометр, гиря с проволочной петлей, штатив, стержень диаметром 8-12 мм, вазелин, шарик, линейка, секундомер, нить.

Ход урока:

1. Оргмомент.
2. Проверка домашнего задания.

Изучив законы Ньютона, мы рассмотрели движение тел под действием различных сил. Сегодня на уроке мы закрепим наши знания, умения и навыки по решению задач с применением законов Ньютона.

1. Повторение формулировок I, II, III законов Ньютона.
2. Индивидуальная работа по карточкам (у доски)

№1.

Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения 0,4?

Дано: v0=12м/с         Решение: t=mv0/Fтр        Fтр= µmg

           µ=0.4        t= mv0/µmg= v0/µg=12/0,4·9,8≈3с.

           v=0

           t=?

№2.

Стрела, выпущенная из лука вертикально вверх, упала на землю через 6с. Какова начальная скорость стрелы и максимальная высота подъема?

Дано: t=6c        Решение: tn=6:2=3c           v= v0 – gt

          v0 =?                   (h=gt²/2=9,8·3²/2=45м)        v0=gt=9,8·3≈30м/с

           h=?        h= v0t – gt²/2=30·3 – 9,8·3²/2≈45м

№3.

Космическая ракета при старте с поверхности Земли движется вертикально с ускорением 20 м/с. Найдите вес летчика в кабине, если его масса 80 кг.

P=m(g+a)=80(9,8+20)≈2400H

3. Фронтальный опрос (качественные задачи).

А) При каком подъеме кабины лифта – ускоренном, равномерном или равнозамедленном – сила натяжения троса больше?

Б) Груз помещен на платформу пружинных весов в кабине лифта. Что покажут весы во время свободного падения лифта? Что произойдет, если опрокинуть стакан с водой отверстием вниз во время свободного падения лифта?

В) На весах уравновешен человек, держащий в руке тяжелый груз. Что произойдет с весами, если человек быстро поднимет груз вверх? Присядет?

Дополнительные вопросы учащимся у доски:

1. С какой силой надо действовать на тело, чтобы оно поднималось вверх с ускорением, равным по модулю ускорению свободного падения?
2. Человек толкает ящик, но не может сдвинуть его с места. Нет ли здесь нарушения II закона Ньютона?
3.  

В каком случае сила натяжения нити между брусками больше? Почему?

3. Решение задач.

4. Экспериментальные задания (у доски 3 человека)

1. Определить коэффициент трения дерева о дерево при помощи доски, бруска и динамометра. Предложить способ уменьшения коэффициента трения.
2. Имеется гиря с проволочной петлей, динамометр, нить, штатив с укрепленным на нем стержнем диаметром 8-12 мм, вазелин. Определить силу трения нити о неподвижный стержень при равномерном подъеме гири, вес нити не учитывать. Показать на опыте роль смазки.
3. Шарик, лежащий на столе, толкают; он скатывается и падает на пол. Используя линейку, определить время падения шарика. Результат проверить с помощью секундомера.

5. Работа у доски.

Задача: С искусственной горки радиусом кривизны 10м съезжает тележка массой 20 кг со скоростью 10 м/с. В каком месте надо положить наиболее прочные доски? Почему? Подтвердить расчетами.

Дано: r=10м                  Решение: P=m(g+a)                   ma=mg+N

           v=10м/с                               aу=v²/r;                 N=P

           m=20 кг        P= m(g+v²/r)=                ma=- mg+N

           P=?        = 20(9,8+100/10)=        P=N=ma+mg=

                                               = 20·20=400H        = m(a+g)

6. Групповая работа учащихся (3 группы)

Каждой группе дается задание: а) обсудить и разрешить физические парадоксы; б) решить задачи из задачника Рымкевич.

1 группа. А) Прав ли был Аристотель?

Жившего в 4 веке до н.э. (384-322 гг) знаменитого греческого ученого Аристотеля недаром называют «отцом наук». Его вклад в развитие наук о природе огромен. Однако не всегда взгляды и умозаключения Аристотеля совпадали с принятыми в настоящее время.

Аристотель рассуждал: камень под действием собственного веса падает с определенной скоростью. Если положить на него еще один такой же камень, то лежащий сверху будет подталкивать нижний, в результате чего скорость нижнего возрастет.

Между тем сейчас твердо установлено, что все тела, независимо от их массы, падают с одним и тем же ускорением. В чем же заключается допущенная Аристотелем ошибка?

Б) №252-Р.  ma=T+mg; ma=T – mg    a=T – mg/m=20,2 (м/с²)

2 группа. А) Что покажет динамометр?

Известно, что сумма двух равных по модулю и противоположно направленных сил равна нулю. На основании третьего закона Ньютона можно заключить, что, с какой силой трактор тянет телегу, с такой же силой телега воздействует на трактор, причем направления этих сил противоположны. Казалось бы, что равнодействующая этих сил должна равняться нулю, а потому динамометр, включенный между трактором и телегой, не должен ничего показывать. Между тем силу тяги измеряют именно таким способом.

Б) №254 – Р                                             ma=mg+Fc

                                                           ma=mg – Fc    Fc=mg – ma=m(g – a)

h=v²/2a  (v0=c)       a= v²/2h      Fc=m(g - v²/2h)=65(9,8 - 13²/2·10)=87,8H

        3 группа. А) По примеру Мюнхаузена.

Мы от души смеемся, читая рассказ, как барон Мюнхаузен вытащил себя вместе с лошадью из болота за волосы. Но разве примерно не так поступает велосипедист, желая въехать на тротуар? Ведь в этот момент, когда переднее колесо велосипедиста подходит к кромке тротуара, он подтягивает руль к себе. При этом передняя часть велосипеда приподнимается, и он без толчка въезжает с проезжей части улицы на тротуар.

Почему же то, что не могло удастся Мюнхаузену, выполняет велосипедист?

Б) №247 – Р                                      ma=N+mg+Fт+Fc

                                                              x: ma= Fт+Fc

        у: 0=N – mg     N=mg

              Fc=µmg    ma=Fт - µmg     Fт=m(a+µg)          S=at²/2; a=2s/t²

               Fт=m(2s/t²+µg)      Fт=20860H≈21кH

Представители от каждой группы выступают с решениями (задачи у доски, все записывают решения в тетрадях).

4. Аукцион формул. (отвечающим даются жетоны-карточки; у кого их больше – оценка выше).

Какие сведения о движении тела можно получить из формулы, описывающей это движение:

                         Х=2 – 5t+3t²?

1. равноускоренное движение
2. х0=2; 3) v0= - 5; 4) а=6; 5)тело приближается к началу отсчета;

6) при t=1 x=0, проходит через начало координат; 7) при t>1 удаляется от начала отсчета; 8) v= - 5+6t – скорость в момент времени; 9) s= -5t+3t² - перемещение в момент времени.

5. Аукцион графиков.

    Какие величины можно определить из графика?

1. тело 3 движется равнозамедленно со v0=3м/с
2. тело 2 движется равноускоренно со скоростью v0=0
3. тело 1 движется равноускоренно со скоростью v0=3м/с
4. через 2с скорости тел 2 и 3 равны        
5. a1=5 – 3/5=0,4м/с²
6. a3=0 – 3/6= - 0,5м/с²        
7. a2=5/5=1м/с²
8. через 5с будут равны скорости тел 1 и 2
9. s1=3t+0,2t²

10) s2=0,5t²

11) s3=3t – 0,25t²

12) через 6с тело 3 скорость=0

13) при t=0 тела находятся в 1 пункте

14) через t=10c тела 1 и 2 встретятся

15) тела 2 и 3 встретятся через 4с.

IV. Подведение итогов урока.

Итак, сегодня на уроке мы решали и расчетные, и качественные, и экспериментальные задачи с использованием законов Ньютона и убедились, что объяснять механические явления, вести какие-то расчеты без использования законов механики нельзя.

Выставление оценок.

V. Домашнее задание. «Самое важное в 5 главе».

Стр. 108-109 учебника (о силах природы и движении тел)

Упр. 30 (2, 4).

1. Прав ли был Аристотель?

Жившего в 4 веке до н.э. (384-322 гг) знаменитого греческого ученого Аристотеля недаром называют «отцом наук». Его вклад в развитие наук о природе огромен. Однако не всегда взгляды и умозаключения Аристотеля совпадали с принятыми в настоящее время.

Аристотель рассуждал: камень под действием собственного веса падает с определенной скоростью. Если положить на него еще один такой же камень, то лежащий сверху будет подталкивать нижний, в результате чего скорость нижнего возрастет.

Между тем сейчас твердо установлено, что все тела, независимо от их массы, падают с одним и тем же ускорением. В чем же заключается допущенная Аристотелем ошибка?

2) № 252-Р

1. Что покажет динамометр?

Известно, что сумма двух равных по модулю и противоположно направленных сил равна нулю. На основании третьего закона Ньютона можно заключить, что, с какой силой трактор тянет телегу, с такой же силой телега воздействует на трактор, причем направления этих сил противоположны. Казалось бы, что равнодействующая этих сил должна равняться нулю, а потому динамометр, включенный между трактором и телегой, не должен ничего показывать. Между тем силу тяги измеряют именно таким способом.

2) №254 – Р                

1. По примеру Мюнхаузена.

Мы от души смеемся, читая рассказ, как барон Мюнхаузен вытащил себя вместе с лошадью из болота за волосы. Но разве примерно не так поступает велосипедист, желая въехать на тротуар? Ведь в этот момент, когда переднее колесо велосипедиста подходит к кромке тротуара, он подтягивает руль к себе. При этом передняя часть велосипеда приподнимается, и он без толчка въезжает с проезжей части улицы на тротуар.

Почему же то, что не могло удастся Мюнхаузену, выполняет велосипедист?

2) №247 – Р        

№1. Определить коэффициент трения дерева о дерево при помощи доски, бруска и динамометра. Предложить способ уменьшения коэффициента трения.

№2. Имеется гиря с проволочной петлей, динамометр, нить, штатив с укрепленным на нем стержнем диаметром 8-12 мм, вазелин. Определить силу трения нити о неподвижный стержень при равномерном подъеме гири, вес нити не учитывать. Показать на опыте роль смазки.

№3. Шарик, лежащий на столе, толкают; он скатывается и падает на пол. Используя линейку, определить время падения шарика. Результат проверить с помощью секундомера.

№1.

Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения 0,4?

№2.

Стрела, выпущенная из лука вертикально вверх, упала на землю через 6с. Какова начальная скорость стрелы и максимальная высота подъема?

№3.

Космическая ракета при старте с поверхности Земли движется вертикально с ускорением 20 м/с. Найдите вес летчика в кабине, если его масса 80 кг.