Второй закон Ньютона. 9-й класс

Цели: 

• сформировать понятие силы как количественной характеристики действия одного тела на другое; экспериментально обосновать II закон Ньютона, ввести единицу силы;
• способствовать развитию логического мышления, совершенствовать навыки выполнения экспериментальных заданий, решения задач;
• воспитывать познавательный интерес к предмету, максимально связать изучаемый материал с жизнью.

Ход урока

I. Организационный момент.

На сегодняшнем уроке мы продолжим изучение законов Ньютона. Но сначала повторим пройденный материал.

II. Актуализация знаний.

Прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте вспомним материал предыдущих уроков. Что вам необходимо было повторить к сегодняшнему уроку? (определение силы из курса физики 7 класса, определение равнодействующей сил, виды сил, определение ускорения, перемещение при равноускоренном движении, I закон Ньютона). Сейчас проверим как вы справились с домашним заданием.

Устная работа

Система отсчёта связана с автомобилем. Будет ли она инерциальной, если автомобиль движется:

А. равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе;

В. ускоренно по горизонтальному шоссе;

C. равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом;

D. равномерно в гору;

E. равномерно с горы;

F. ускоренно с горы.

Ответ: A, D, E.

III. Изучение нового материала

Изучая равноускоренное движение тел, мы не раз задавались вопросом о том, почему тела движутся с ускорением, т.е. что является причиной возникновения ускорения.

Чтобы ответить на этот вопрос давайте вспомним что же такое сила? (сила является мерой взаимодействия тел, характеризуется величиной, направлением, точкой приложения, её можно рассматривать как причину изменения скорости движения)

Тогда и причиной возникновения ускорения является сила. Поскольку ускорение порождается силой, то естественно предположить, что существует количественная взаимосвязь между этими величинами.

Итак, тема сегодняшнего урока “Второй закон Ньютона”. Целью нашего урока будет являться установление взаимосвязи между силой, приложенной к телу, и ускорением, с которым движется данное тело.

 (Презентация)

В оригинале второй закон Ньютона имеет вид:

Задание на дом: попробуйте привести эту формулу к виду: a=F/m.

V. Закрепление изученного материала.

Примеры проявления второго закона Ньютона встречаются на каждом шагу. Электровоз разгоняет поезд с тем меньшим ускорением, чем больше полная масса поезда. Отталкивая с одинаковой силой от берега пустую и тяжело нагруженную лодку, заставим первую из них двигаться с большим ускорением, чем вторую. Если тело лежит на твердой опоре, то, прилагая к нему малую силу, мы не сдвинем его с места, так как при этом возникнет сила трения об опору, которая уравновесит приложенную силу: результирующая окажется равной нулю.

Как бы ни была мала результирующая сила, действующая на тело, ускорение возникнет; но оно может быть настолько мало, что потребуется много времени, чтобы вызвать заметное изменение скорости. На пристанях можно наблюдать, как рабочий, изо всей силы упираясь багром в борт большой баржи, тратит несколько минут на сообщение ей еле заметной скорости.

В формуле второго закона Ньютона а — это ускорение тела в его движении относительно Земли. Но, как мы знаем, ускорение тела будет таким же, если рассматривать движение тела относительно любой другой инерциальной системы. Силы же, действующие на тело, представляют собой действия на данное тело других тел и не зависят от того, по отношению к какой системе отсчета мы определяем ускорение данного тела. Не зависит от выбора системы отсчета и масса тела. Поэтому закон Ньютона остается справедливым и при рассмотрении движения относительно любой другой инерциальной системы, например, относительно корабля, равномерно движущегося прямым курсом по спокойному морю, или относительно поезда, идущего с постоянной скоростью по прямому участку, и т. п.

Закон Ньютона был открыт при изучении движений, происходящих в обычных условиях на Земле, и при изучении движений небесных тел. И в тех и в других случаях скорости тел малы по сравнению со скоростью света (300 000 км/сек). Со скоростями, приближающимися к скорости света, физики встретились только при изучении движения элементарных частиц, например электронов и протонов в ускорителях — устройствах, в которых на элементарные частицы действуют разгоняющие их электромагнитные силы. Для таких скоростей второй закон Ньютона неверен.

Итак, второй закон Ньютона можно применять только по отношению к телам, скорость которых мала по сравнению со скоростью света.

(Если останется время, то для закрепления материала можно решить следующие задачи:)

1. На рисунке 1 график показывает, как менялся с течением времени модуль скорости автомобиля. В какие промежутки времени все силы, приложенные к автомобилю, были скомпенсированы? В какие промежутки времени равнодействующая всех приложенных к автомобилю сил была отлична от нуля? (от t1 до t2 и от t3 до t4 R=0; от 0 до t1 и от t2 до t3 R+0) (4)

Рисунок 1

2. Какую скорость приобретает тело массой 3 кг под действием силы, равной 9 Н, по истечении 5 с? (15м/c)

VI. Задание на дом. Параграф 11 учебника (1), № 140, 143 из задачника (2).

VII. Подведение итогов урока.

Сегодня на уроке вы познакомились со вторым законом Ньютона. Узнали, где в повседневной жизни можно его встретить; как и когда можно применять этот закон, закрепили полученные знания. (Оценивание учащихся)

Литература

1. А.В. Перышкин, М.Е.Гутник Учебник “Физика 9”, М. Дрофа, 2010 г.
2. А.П. Рымкевич Задачник 10-11 классы, М. Дрофа, 2009 г.
3. Н.А. Парфентьева Сборник задач по физике 10 – 11 классы, М. “Просвещение”, 2009 г.
4. Н.И. Павленко, К.П. Павленко Тестовые задания по физике 9 класс, М. “Школьная пресса”, 2004 г.