урок в 9 классе
план-конспект урока по физике (9 класс) по теме

Третий закон.

Тема урока: Великий третий закон.

Тип урока: урок комплексного применения знаний с элементами новизны.

Цель урока: усвоение умений самостоятельно в комплексе применять знания третьего законы Ньютона, умения и навыки, осуществлять их перенос в новые условия.

Задачи урока:

образовательная

• актуализация знаний, умений и навыков, необходимых для творческого применения знаний;
• применение обобщенных знаний, умений и навыков в новых условиях;
• контроль и самоконтроль знаний при решении задач на применение третьего закона Ньютона.

воспитательная

• воспитание интереса к предмету;
• формирование научного мировоззрения;

развивающая

• развитие познавательной активности и любознательности учащихся, сенситивности для возникновения познавательного интереса;
• развитие самостоятельности мышления, воображения, логического подхода к решению поставленных задач.

Учебно-методические пособия и ТСО:

1. Компьютер на базе процессора Pentium III
2. Мультимедийный проектор, экран
3. штатив высокий – 2
4. легкоподвижная тележка – 2
5. блок – 3
6. струбцина – 4
7. шнур, длиной равной высоте штатива – 2
8. гиря массой 1кг – 3
9. демонстрационные динамометры – 2
10. лабораторные динамометры – 15

Ход урока

I этап. Организация начала урока (приветствие учащихся, знакомство с ребятами)

Цель этапа: подготовка учащихся к работе на уроке, к их быстрому включению в деловой ритм.

Учитель: Здравствуйте, ребята. Сегодня мы с вами находимся в не совсем привычной обстановке. Поэтому я предлагаю вам помочь друг другу. Вы мне – освоиться в новой ситуации, а я помогу вам узнать что-то новое об уже известных вещах.

II этап. Подготовка к активной познавательной деятельности учащихся

Цель этапа: обеспечение мотивации и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности, актуализация опорных знаний и умений.

Этот этап проводится в форме живой беседы.

Учитель: Каких только движений нет в мире: от повторяющихся тысячелетиями неумолимо, как само время, движений звезд до прихотливого, почти непредсказуемого падения листочка березы в порыве осеннего ветра; от суеты пылинок, поблескивающих в солнечном луче, до определенных разумом и волей человека движений рукотворных тел: поездов, автомобилей, роботов; от едва заметного движения воды в родничке до гигантских вихрей воды и воздуха в океанах и атмосфере. Давайте подумаем, а что же объединяет такое великое многообразие механических движений?

Ученик: все эти и другие механические движения подчинены одним законам природы – законам Ньютона.

Учитель: Сколько всего законов движения?

Ученик: Законов Ньютона всего три.

Учитель, желая подчеркнуть огромный вклад И.Ньютона в развитие физической науки: Да, действительно, И.Ньютон - первый в истории человечества стал создателем законченной, логически непротиворечивой физической теории, пригодной для описания гигантского количества явлений и в подлунном и в небесном мире, границы между которыми рухнули окончательно. На Земле и в космосе царствуют одни и те же законы, и первым постиг их Ньютон. А известны ли вам другие достижения великого английского ученого?

Ученик: И.Ньютон открыл еще фундаментальный закон природы – закон Всемирного тяготения.

Учитель: Совершенно верно, и сформулировал его в том же труде, где и законы динамики в 1687 году – "Математические начала натуральной философии". Но Ньютон провел еще и исследование света – образец тщательности и доказательности экспериментальной работы. Он открыл сложный состав света, так называемую дисперсию, благодаря которой, мы имеем возможность любоваться радугой. В круг интересов Ньютона входят химия и история, география и философия, теология. Но главные достижения связаны с математикой и механикой. И сегодня на уроке, мы с вами рассмотрим, на первый взгляд, один из самых простых законов Ньютона и в то же время один из самых сложных – третий.

III этап – основной. Закрепление знаний и способов действий.

Цель этапа: обеспечение усвоения новых знаний и способов действий на уровне применения в измененной ситуации.

Учитель: Ребята, давайте вспомним, в чем состоит суть третьего закона Ньютона?

Ученик: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Учитель: Итак, силы возникают парами! Ничего удивительного вы в этом утверждении не обнаружили, конечно (разбитая тарелка и вмятина в полу, вскопанный огород и мозоли на руках:) или "Как аукнется, так и откликнется" – народная формулировка третьего закона Ньютона. А можно ли проверить третий закон опытом? Конечно. Соедините два динамометра (динамометры заранее подготовлены по 2 на парту), растягивайте их.

Учащиеся на опыте видят, что оба динамометра показывают одинаковые по модулю силы. Так как такой опыт не позволяет увидеть, что эти силы направлены в противоположные стороны, учитель показывает тот же опыт, но с демонстрационными динамометрами. В результате обнаруживается, что оба показывают одинаковые по величине, но противоположные по направлению силы.

Учитель: Какова будет величина натяжения веревки, которая растягивается двумя силами в 1 Н, приложенными к концам веревки?

На этот, довольно непростой вопрос, ребенок, не задумываясь над тем, что другого натяжения кроме как в 1 Н, которое состоит из двух сил, направленных в противоположные стороны, быть не может, может ответить рефлекторно; 2 Н (1 Н+1 Н).

Для того чтобы развеять затруднения учащихся демонстрируется следующий эксперимент.

Шпагатом соединяют крючки двух демонстрационных динамометров, которые держат два ученика. Затем первый ученик начинает тянуть динамометр, а второй держит динамометр неподвижно. Учитель обращает внимание класса на то, что стрелки динамометров при этом отклоняются одинаково, но в противоположные стороны, показывая равные по величине, но противоположные по направлению силы. Потом второй ученик тянет динамометр, а первый стоит на месте. Снова учитель обращает внимание на то, что динамометры показывают равные по величине и противоположные по направлению силы. Наконец, оба ученика тянут свои динамометры в разные стороны и снова стрелки отклоняются на равные углы.

Таким образом, учащиеся на опыте убеждаются, что если уменьшается (или увеличивается) одна сила, то уменьшается (или увеличивается) и другая сила; если нет одной из них, то нет и другой.

Теперь у учеников не должно составить труда решить задачу следующего содержания.

Учитель: Задача о двух лошадях. Две лошади растягивают пружинный динамометр с силой по 1000 Н каждая. Что показывает стрелка динамометра?

Ученик: силы по 1000 Н, с которыми тянут лошади, вызывают, как мы только что видели, натяжение не в 2000 Н, а только в 1000 Н. То есть при отсутствии одной лошади вторая не произвела бы на динамометр ровно никакого действия. Одну лошадь можно было бы заменить просто достаточно устойчивой стеной.

Учитель: Молодец! А что же получается, если лошадь везет телегу, то сила тяги лошади больше, чем сила противодействия телеги? А как же третий закон? Почему же и лошадь и телега перемещаются?

Ответ на этот вопрос может вызвать трудности у ребят. Поэтому учитель приходит на помощь, сообщая, что сила тяги лошади действует на телегу и оказывается достаточной для преодоления трения колес телеги о землю. Сила же противодействия телеги действует на лошадь, между подковами которой и поверхностью земли имеется большая сила трения.

Учитель: Задача о двух лодках. К пристани на озере приближаются две одинаковые лодки. Оба лодочника подтягиваются с помощью веревки. Противоположный же конец веревки первой лодки привязан к тумбе на пристани; противоположный же конец веревки второй лодки находится в руках матроса на пристани, который также тянет веревку к себе. Все трое прилагают одинаковые усилия. Какая лодка причалит раньше?

На первый взгляд, ребятам может показаться, что причалит раньше та лодка, которую тянут двое (с удвоенной силой). Но верно ли, что на эту лодку действует двойная сила?

Если и лодочник, и матрос оба тянут к себе веревку, то натяжение веревки равно силе только одного из них - иначе говоря, оно такое же, как и для первой лодки. Очевиден такой ответ и со стороны учеников. Поэтому правильный ответ "обе лодки подтягиваются с равной силой и причалят одновременно", может не удовлетворить учащихся. Поэтому учитель демонстрирует следующий опыт.

На легкоподвижную тележку ставят высокий штатив и прикрепляют его струбцинкой к тележке. На верху штатива укрепляют блок, через который перекидывают шнур с гирей на конце. (По длине шнур берется равным высоте штатива). Другой конец шнура привязывают сначала к стене. Отпускают груз и по секундомеру, замечают время движения тележки. Затем, конец шнура, ранее привязанный к стене, тоже нагружают гирей и перекидывают через блок. Дают падать обеим гирям одновременно и убеждаются, что тележка движется столько же времени, как и в первый раз. Опыт будет нагляднее, если одновременно пользоваться двумя тележками, приводимыми в движение так, как это описано выше.

Учитель: Ребята, скажите, пожалуйста, а могут ли силы взаимодействия уравновешивать друг друга?

Ученик: Нет, не могут. Ведь они приложены к разным телам.

Учитель: Совершенно верно. Такие силы нельзя складывать по правилам векторного сложения. Но бывают случаи, - в практике нередкие, - когда как действующая, так и противодействующая силы приложены в разных местах одного и того же тела. Мускульное напряжение или давление пара в цилиндре паровоза представляют примеры таких сил, называемых "внутренними". Особенность их та, что они могут изменять взаимное расположение частей тела, насколько это допускает связь частей, но никак не могут сообщить всем частям тела одно общее движение. При выстреле из ружья пороховые газы, действуя в одну сторону, выбрасывают пулю вперед. В то же время давление пороховых газов, направленное в противоположную сторону, сообщает ружью движение назад. Двигать вперед и пулю и ружье давление пороховых газов, как сила внутренняя, не может.

Но если внутренние силы неспособны перемещать все тело, то как же движется пешеход? Как движется паровоз? Сказать, что пешеходу помогает трение ног о землю, а паровозу трение колес о рельсы, - не значит разрешить еще загадку. Трение, конечно, совершенно необходимо для движения пешехода и паровоза: известно, что нельзя ходить по очень скользкому льду ("как корова на льду", говорит распространенная поговорка), "буксует"; это значит, что колеса паровоза вертятся, но паровоз с места не двигается. Каким же образом трение, которое, как мы знаем, замедляет существующее движение, может помочь пешеходу или паровозу сдвинуться с места?

Загадка разрешается довольно просто. Две внутренние силы, действуя одновременно, не могут сообщить телу движения, так как эти силы сближают или раздвигают отдельные части тела. Но что будет, если некоторая сила уравновесит или ослабит действие одной из двух внутренних сил? Тогда ничто не помешает другой внутренней силе двигать тело. Трение и есть та сила, которая ослабляет действие одной из внутренних сил и тем самым дает возможность другой силе двигать тело.

Представьте себе, что вы стоите на очень гладкой поверхности, например на льду, и хотите сдвинуться с места. Вы делаете усилие, чтобы занести правую ногу вперед. Между отдельными частями вашего тела начинают действовать внутренние силы, подчиняющиеся закону равенства действия и противодействия. Этих сил много, но действие их будет приблизительно такое же, как если бы на ваши ноги действовали только две силы, из которых одна F , толкает правую ногу вперед, а другая F , равная и противоположная первой, толкает левую ногу назад. Результатом действия этих сил будет только то, что обе ваши ноги подвинуться: одна вперед, другая назад, ваше тело или, лучше сказать, его центр тяжести останется на месте. Иначе будет обстоять дело, если левая нога опирается на шероховатую поверхность (лед под ногой посыпан песком). (В ходе объяснения учитель делает рисунок на доске).

Тогда сила F1 , действующая на левую ногу, уравновесится (полностью или частично) силой трения Fтр, действующей на подошву левой ноги, а сила F2, приложенная к правой ноге, подвинет ее вперед, и цент тяжести всего тела переместиться вперед. Практически при ходьбе мы, занося одну ногу вперед, приподнимаем ее и тем самым устраняем трение между этой ногой и полом, в то время как на вторую ногу действует сила трения, которая препятствует скольжению этой ноги назад.

В качестве иллюстрации сказанного учащимся предлагается посмотреть компьютерную демонстрацию в течение 1 минуты.

Учитель: итак, силы, действующие между частями одного и того же тела, называются внутренними. Если тело движется как целое, то его ускорение определяется только внешней силой.

IV этап. Контроль и самопроверка знаний.

Цель этапа: выявление качества и уровня овладения знаниями и способами действий, обеспечение их коррекции.

Этот этап осуществляется в форме самостоятельной работы учащихся с последующей проверкой. Учащимся предлагается ответить на три вопроса следующего содержания.