Решение задач на законы Ньютона
план-конспект урока по физике (10 класс) по теме
Конспект урока физики в 10 классе по теме "Решение задач на законы Ньютона"
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 70.86 КБ |
Предварительный просмотр:
Урок физики в 10 классе
по теме «Решение задач на применение законов Ньютона»
Цель урока: Систематизация знаний о законах Ньютона.
Задачи урока:
- Познавательные: Объединить изученные законы в систему представлений о причине механического движения.
- Развивающие: Углубить знания, полученные на базовом уровне, освоить методику решения задач для системы тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.
- Воспитательные: Подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.
Тип урока: Комбинированный с использованием ИКТ.
План урока:
- Организационный момент – 1 мин.
- Повторение и обобщение пройденного материала –7 мин. (тест, слайды презентации)
- Решение задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью – 35 мин.
- Подведение итогов урока – 1 мин.
- Задание на дом – 1 мин.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Повторение:
Учитель. И.Ньютон является гением в истории науки, поэтому целесообразно кратко вспомнить его основные открытия.
Учащийся. И.Ньютон (4.01. 1643 г – 31.03. 1727г.) (слайд №2)
английский физик и математик, создавший теоретические основы механики и астрономии, открывший закон всемирного тяготения, разработавший дифференциальное и интегральное исчисления, изобретатель зеркального телескопа и автор важнейших экспериментальных работ по оптике.
Вершиной научного творчества Ньютона является «начала», в которых он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и впервые создал единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики.
Оформлена выставка сообщений и рефератов об И.Ньютоне.
Учитель.Он сформулировал три знаменитые законы движения, которые необходимо вспомнить и сформулировать.
Учащийся. I закон Ньютона (закон инерции): Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её (его) изменить это состояние.
II закон Ньютона: В ИСО ускорение тела проп-но векторной сумме всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела:
III закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению:
Учитель. Пройденный материал повторим с помощью решения тестовых
заданий заданий. (слайды с 3 по 13)
- Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется это тело или находится в состоянии покоя?
А. Тело обязательно находится в состоянии покоя.
Б. Тело движется равномерно прямолинейно или находится в
состоянии покоя.
В. Тело обязательно движется равномерно прямолинейно.
Г. Тело движется равноускоренно.
- Какие из величин (скорость, сила, ускорение, перемещение) при механическом движении всегда совпадают по направлению?
- сила и ускорение
- сила и скорость
- сила и перемещение
- ускорение и перемещение
- На рис. А показаны направления скорости и ускорения тела в данный момент времени. Какая из стрелок (1-4) на рисунке Б соответствует направлению результирующей всех сил, действующих на тело?
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
- Человек тянет за один крючок динамометр с силой 60 Н, другой крючок динамометра прикреплен к стене. Каковы показания динамометра?
А. 0 Б. 30 Н В. 60 Н Г. 120 Н
- Две силы F1 = 4 H и F2 = 3 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами и равен 900. Чему равен модуль равнодействующей этих сил?
→
F2
→
F1
А. 1Н Б. 5Н В. 7 Н Г. 12 Н
- Координата тела меняется по закону х = - 5 + 12 ∙ t. Определите модуль равнодействующих сил, действующих на тело, если его масса 15 кг.
А. 147 Н. Б. 73,5 Н В. 60 Н. Г. 0 Д. 90 Н.
- На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t. Какой из участков графика соответствует равномерному движению?
А. 0-1
Б. 1-2
В. 2-3
Г. 3-4
Д. на графике такого участка нет.
8. На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t, какой из участков графика соответствует равноускоренному движению?
А. 0-1 Б. 1- 2 В. 2- 3 Г. 3- 4 Д. 4- 5
- Модуль скорости автомобиля массой 500 кг изменяется в соответствии с графиком, приведённым на рисунке. Определите модуль равнодействующей силы в момент времени
t =3 c.
1) 0Н 2) 500Н 3) 1000Н 4) 2000Н
- При столкновении двух тележек массами m1 = 2 кг и m2 = 8 кг первая получила ускорение, равное a1=4 м/с2. Определите модуль ускорения второй тележки.
А. 0,5 м/с2. Б. 1 м/с2. В. 4 м/с2. Г. 2 м/с2. Д. 1,5 м/с2.
11.Брусок лежит на шероховатой наклонной опоре (см. рисунок). На него действуют 3 силы: сила тяжести , сила упругости опоры
и сила трения . Если брусок покоится, то модуль равнодействующей сил
и
равен.
1) mg + N 2) Fтр.cosα 3) Fтр sinα 4) Fтр
Учитель. Для того, чтобы вы овладели алгоритмом решения задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью, повторим методику решения задач динамики.
Учащийся устно рассказывает методику решения задач динамики (материал заимствован из учебника физики 10 класса В.А. Касьянова):
- Решение любой задачи следует начинать с анализа условия задачи с целью выбора инерциальной системы отсчёта, наиболее удобный для решения конкретной задачи.
- Выполнить схематический рисунок, изображающий расположение тел в текущий момент времени. На рисунке указать направления векторов сил, действующих на тело со стороны других тел системы, направления скоростей и ускорений. Если в условии данной задачи тело можно считать материальной точкой, силы, действующие на тело, следует прикладывать к одной точке.
- Записать для каждого тела второй закон Ньютона в векторной форме.
- Выбрать координатные оси. Целесообразно направить одну из осей вдоль ускорения, а вторую (если она требуется) перпендикулярно ему.
- Проецировать второй закон Ньютона на координатные оси, получить систему уравнений для нахождения неизвестных величин.
- Решить полученную систему уравнений, используя аналитические выражения для всех сил и дополнительные условия.
Учитель: Если в движении находится не одно, а несколько связанных между собой тел, то необходимо для каждого тела отдельно выполнить все вышесказанные действия и решить полученную систему уравнений.
На экране вы видите три рисунка:
1) тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью, движущиеся по горизонтали;
2) эти же тела, поднимающиеся вверх;
3) нить, связывающая грузы, переброшена через неподвижный блок.
(слайд №14)
1. 2. 3.
Если по условию задачи будет рассматриваться движение характерное этим рисункам, то необходимо запомнить, что алгоритм решения у них одинаковый.
III. Решение задач
Задача № 1: Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью (см. рис.) тянут с силой 15 Н вправо по столу. Массы брусков m1= 1 кг и m2 = 4 кг, μ = 0,1.
С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити?
(слайд №15)
Учитель: Условие невесомости и нерастяжимости нити позволяет считать, что сила натяжения нити на всех участках одинакова и все тела движутся с одним и тем же ускорением, т.е. Т1 = Т2 = Т, .
Для того, чтобы решить задачу надо её проанализировать.
Рассмотрим все силы, действующие на каждое тело отдельно. Оба тела взаимодействуют с землёй, столом и нитью.
На первое тело действуют: m1g, Т1, Fтр1, N1
На второе тело действуют: m2g, N2, T2, Fтр2 и сила F
Системы отсчета свяжем со столом.
Учитель: Анализ провели, теперь приступаем к решению задачи.
Дано:
Равноускоренное 1. Изобразим все силы, дей-ющие на тела.
движение связанных тел Ускорение тела направлено вправо:
F= 15 Н Из условия задачи => Т1 = Т2 = Т;
m1= 1 кг . (слайд №16)
m2 = 4 кг
μ = 0,1
_____________________
- ? (м/с2)
Т - ? (Н)
2. Запишем II-ой закон Ньютона в общем
виде ∑ = m и для каждого тела в
векторной форме, для этого страницу
разделим пополам:
3. Выберем координатные оси: ось ОУ направим по направлению ,
а ось ОХ по направлению системы тел.
4. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I-го и II-го тела на координатные оси:
OX: T – Fтр1 = m1 (1) OX: F – T – Fтр2 = m2 ∙ (1/)
OУ1: N1– m1g = 0 (2) ОУ2: N2 – m2g = 0 (2/)
Поскольку из уравнения 2 => что Аналогично:
N2 = m2 ∙ g; то Fтр2 = μ · N2 = μ ∙ m · g
N1 = m1g; то Fтр1= μ · N1 = μ ∙ m1g, тогда уравнение (1/) II- го тела примет вид
тогда ур-ние (1) примет вид F – T – μ ∙ m2 ∙ g = m2 (31)
Т – μ · m1g = m1 (3)
Мы получили два уравнения для 2-х тел, где учтены все силы, действующие на тело в отдельности.
Далее решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем:
T – μ ∙ m1 · g = m1
+
F – T – μ · m2 ∙ g = m2
________________________
F – μg (m1+ m2) = (m1+ m2) (4), в этом уравнении учтены все силы, действующие на систему 2-х тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.
Откуда =
Силу натяжения нити находим из уравнения (3) или (31)
Т= μ ∙ m1 · g + m1 = m1 (μ · g + ) = 1 (0,1 · 10 + 2) = 3Н
или Т = F – m2 – μ · m2 g = F – m2 ( + μ ∙ g) = 15 - 4∙ (2 + 0,1· 10) = 3Н
Ответ: 2 м/с2, 3Н.
Учитель: Аналогично решают задачи, которые были под номером 1, 2, 3.
Для закрепления решим следующую задачу. (слайд №17)
Задача №2. К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами m1= 1кг и m2= 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз?
Учитель: Снова анализируем задачу.
Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: T1 = T2 = T и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: .
Рассмотрим все силы действующие на каждый груз отдельно:
на I-ый груз действуют: m1g и T1,
на II-ой груз действуют: m2 g и T2
Систему отсчёта свяжем с Землёй.
Учитель: Задачу решаем по алгоритму:
Дано:
равноуск-ное 1. Изобразим рисунок и расставим все силы,
дв-ние связ-х действующие на тело. Ускорение тела направим
грузов в сторону большого тела. (слайд №18)
m1 = 1 кг
m2 = 2 кг
- ? (м/с2 )
1. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для каждого тела
2. Выберем координатные оси, ось ОУ направлена по направлению ускорения, на рисунке
изображаем ОУ1, ОУ2.
3. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси ОУ1 и
ОУ2, учитывая, что T1 = T2 = T, .
ОУ1 : T- m1g = m1 ∙ (1) ОУ2: m2 g – T = m2 ( 11 )
Складываем почленно уравнения (1) и (11 ), получаем:
T – m1 g = m1
+
m2 g – T = m2
____________________
m2 g – m1 g = (m1 + m2)
g (m2- m1) = (m1 + m2)
=
Ответ: 3,3 м/с2
Задача № 3. ( Слайд № 19) Брусок массой 2 кг скользит по горизонтальной поверхности под действием груза массой 0,5 кг, прикрепленного к концу нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,1. Найти ускорение движения тела и силу натяжения нити. Массами блока и нити, а также трением в блоке пренебречь.
Дано Решение:
m1= 2 кг
m2 = 0,5 кг
µ = 0,1
- ?
Т - ? (H)
1. Изобразим рисунок и расставим все силы, действующие
на тела. Ускорение первого тела направим вправо, второго -
вниз. ( Слайд № 20)
2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для
каждого тела, поделив страницу пополам
для I тела: для II тела:
3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные
направления осей X и Y, учитывая условие невесомости и
нерастяжимости: .
OX: (1) OY: (31)
OY: (2)
Из (2) следует, что N = m1∙ g, то
Fтр= µ∙ N =µ ∙ m1∙ g.
Тогда уравнение (1) примет вид
(3)
Решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем:
Т - µ ∙ m1g + m2g – T = (m1+m2) ∙
откуда
= = =
Силу натяжения нити Т находим из уравнения (31).
Т = m2g – m2 =m2 (g - )
Т = 0,5 (10 – 1,2) = - 4,4 H. (знак « - » указывает, что сила натяжения направлена в противоположную сторону оси OY).
Т = 4,4 Н.
Ответ: 1,2 ; 4,4 Н.
IV. Подведение итогов урока.
V. Домашнее задание.
Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10 – 11 кл. – М.: Дрофа, 2004.
№ 308. Вертолёт, масса которого 27,2 т, поднимает на тросах вертикально вверх груз массой 15,3 т с ускорением 0,6 м/с2. Найти силу тяги вертолёта и силу, действующую со стороны груза на прицепной механизм вертолёта.
№ 312. С каким ускорением движется система, изображенная на рисунке 43, если m = 1 кг и коэффициент трения μ = 0,2? Какова сила натяжения Fн1, связывающей тела I и II, и сила натяжения нити Fн2, связывающей тела II и III?
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
«Решение задач на закон сохранения энергии».
Предлагаю конспект урока "Решение задач на закон сохранения энергии" с использованием ЭОР.В план включены:1. Презентация для фронтального опроса (составлена мной).2. Задачи качественного и расчетного ...
![](/sites/default/files/pictures/2014/10/15/picture-482056-1413365689.jpg)
Решение задач на закон Ома для полной цепи
На данном уроке опробируется формирование ключевых компетентностей учащихся средствами современных педагогических технологий (технология личностно-ориентированного обучения, технология дифференц...
Задачи на законы Ньютона с решениями.
Задачи на законы Ньютона с решениями...
![](/sites/default/files/pictures/2022/01/27/picture-1381590-1643277195.jpg)
Урок по физике в 10 классе "Решение задач на законы Ньютона"
Данный урок будет интересен тем у кого установленная сетевая версия "1С: Образование 4. Школа 2.0 " и используется интерактивная доска....
![](/sites/default/files/pictures/2020/02/19/picture-1220621-1582085433.jpg)
открытый урок по физике"Решение задач 2 Закон Ньютона"
Цель урока: систематизировать и обобщить знания учащихся по теме «Законы Ньютона» в ходе решения задач...
![](/sites/default/files/pictures/2023/01/18/picture-1450889-1674043750.jpg)
Технологическая карта урока. 11 класс. Закон отражения света. Принцип Гюйгенса. Решение задач на закон отражения света
Технологическая карта урока. 11 класс. Закон отражения света. Принцип Гюйгенса. Решение задач на закон отражения света...