Конспект урока физики в 10 классе «Решение задач по теме «Силы в механике».
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

Урок физики в 10 классе «Решение задач по теме «Силы в механике».

Тема урока: «Решение задач по теме «Силы в механике».

Цель урока:  повторение и обобщение знаний, полученных при изучении              темы « Силы в механике», их практическое применение

Задачи урока:

• Предметные (учебные)

-  обеспечить деятельность по проверке и систематизации знаний по теме «Силы в механике»;

- обеспечить применение знаний и способов действий в различных практических ситуациях.

• Метапредметные

- начать осваивать способы решения проблемных и творческих задач;

- заложить основы формирования научного мировоззрения;

- вести предметный диалог, учиться вырабатывать умение классифицировать явления, свойства и т.д.;

- освоить начальные формы познавательной  рефлексии;

-развивать навыки контроля и самоконтроля;

• Личностные

- начать формирование интеллектуальной, исследовательской и информационной культуры;

- начать формирование личностно - смыслового отношения к предмету;

- учиться взаимодействовать с другими, правильно дискутировать, грамотно отстаивать свою точку зрения.

Оборудование: интерактивная доска, проектор, документ-камера, компьютеры с заранее подготовленными на них тестами, принтер, карточки с задачами, карточки для рефлексии

Форма работы: фронтальная, групповая (работа в парах), индивидуальная.

Содержание урока.

1. Организационный момент.
2. Проверка домашнего задания.
3. Актуализация знаний.
4. Решение задач.
5. Физкультминутка.
6. Решение задач (индивидуально)
7. Рефлексия.
8. Домашнее задание.
9. Подведение итогов урока.

Ход урока

Учитель: Здравствуйте ребята. Давайте вспомним с вами, над какой темой или циклом тем мы работали последние несколько уроков. (Силы в механике) 

 Верно. Так  с какими видами сил мы имеем дело в механике? (Силы тяготения, силы упругости и силы трения) 

С какой из указанных сил мы познакомились на прошлом уроке? (Сила трения.)

Верно. Мы изучили тему «Сила трения. Закон трения скольжения»

Для проверки усвоения изученного на прошлом уроке материала я предлагаю вам выполнить тест на компьютере. На рабочем столе перед вами тест «Силы трения», состоящий из 14 вопросов. Начинаем выполнять его. На выполнение вам дается 5-7 мин. Компьютер сам оценит вашу работу. 

(Учащиеся выполняют тест на компьютерах и затем проверяют свои ответы. Обратить внимание учеников на неверные ответы)

СРАЗУ ПОМЕТИТЬ СЕБЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТА.

Давайте теперь проверим решение вашей домашней задачи. На дом вам было задано упражнение 7 (2).  Справились? Давайте проверим ход решения. Александр, сегодня твоя очередь комментировать решение домашней задачи. Выходи к доске.

(Учитель берет тетрадь одного из учеников, сканируется через документ камеру. Ребенок у доски рассказывает план решение задачи, остальные сверяются)

Дано:    

ʋ0 = 20 м/с    

 μ= 0,8

а, t - ?

Решение:

На автомобиль при таком движении действует сила трения скольжения Fтр = μN.

Рассмотрим движение автомобиля относительно дороги. Кроме силы трения, на автомобиль действует сила тяжести mg и сила нормальной реакции N.

Согласно второму закону Ньютона запишем:

m = m +  + тр

 В проекциях на оси X и Y имеем:

ma  = - μN;  0 = N – mg.  Из этих уравнений следует, что N = mg;   ma = -μmg;  

a = -μg.

Движение равноускоренное, следовательно, скорость автомобиля изменяется по формуле: υ =  υ0+at. При остановке автомобиля скорость равна 0: 0 =  υ0  - at  или   0 = υ0 –μgt. Отсюда, время, через которое останавливается автомобиль t = υ0/μg .

Произведем расчеты: ax = 7,84 м/с2;  t ≈ 2,6 с. 

                 Ответ: ax = 7,84 м/с2;  t ≈ 2,6 с.

В качестве дополнительного задания вам необходимо было найти самостоятельно примеры проявления силы трения в природе. Искали? (Да)

Какие примеры вы нашли? (зачитывают найденный материал с тетрадок)

На этом мы  заканчиваем проверку домашнего задания.

А сейчас я вам предлагаю задуматься над словами великого ученого Платона «Знания, не упорядоченные в систему, подобны хаосу! »

И сегодня на уроке мы с вами систематизируем знания по теме: «Силы в механике» на примере решения задач.

Откройте тетради и запишите  число 23.11.2016г  и тему урока «Решение задач по теме «Силы в механике». И как вы поняли по теме нашего урока, вам предстоит сегодня применить все ваши знания о силах при решении задач.

Перед тем, как приступить к решению задач, вспомним с вами теоретический материал, который нам понадобиться при решении задач.  

Механика является той областью физики, с которой мы чаще, чем с другими, встречаемся в жизни. Механические явления, процессы, события окружают нас повседневно, и, как правило, не требуют специальных приборов для наблюдений макроскопических тел. Причиной всех движений является взаимодействие тел.

Как называется физическая величина, которая характеризует взаимодействие тел? (Сила)

Что мы можем найти, зная силу? (Сила – ускорение – скорость – перемещение – координату)

В этом нам помогут законы динамики, а именно законы Ньютона. Давайте вспомним их.

(ученики формулируют по очереди 3 закона Ньютона)

Три закона Ньютона:

1 закон: Существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело находится в покое или движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

2 закон: Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе:

Для решения задач мы пользуемся другой формулировкой II закона Ньютона: Произведение массы тела на ускорение равно сумме действующих на тело сил:

3 закон: Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны:

А теперь, придерживаясь небольшого плана, охарактеризуем силы, с которыми мы можем встретиться при решении задач.

План.

1. Определение силы.
2. Формула вычисления силы.
3. Направление и точка приложения силы.

(т.е. изображение силы на рисунках)

Дайте характеристику силы тяжести.

•    Это векторная физическая величина, характеризующая действие силы, с которой Земля притягивает к себе тело.

Fтяж = m·g  

•     Сила тяжести прикладывается к центру тяжести тела и направлена перпендикулярно к данной точке земной поверхности

Характеристику силы упругости.

• Это векторная физическая величина, характеризующая действие силы, возникающей в результате деформации тела.

Fупр = k·Δl  

•     Сила упругости прикладывается к точке соприкосновения тела и подвеса или опоры и направлена в сторону, противоположную перемещению частиц тела при его деформации

Характеристику силы трения.

• Это векторная физическая величина, характеризующая действие силы, возникающей при движении одного тела по поверхности другого.

Fтр = μ·N  

•     Сила трения прикладывается к центру тяжести тела в точке соприкосновения с трущейся поверхностью и направлена в противоположную сторону от движения тела.

Учитель. Также нам с вами необходимо вспомнить алгоритм решения задач динамики. (ученики построчно читают с экрана алгоритм решения задач)

Алгоритм.

• 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.
• 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.

Давайте теперь решим с вами несколько задач.  

Задача 1. Автомобиль массой 1 т поднимается по шоссе с уклоном 300  под действием силы тяги 7 кН. Найти ускорение автомобиля, считая, что сила сопротивления зависит от скорости движения. Коэффициент сопротивления равен 0,1. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2 (рис. 74).

(Один из учеников оформляет решение задачи на интерактивной доске совместно с учителем и учениками класса. Далее решение задачи распечатывается и дается ученику, отвечающему у доски  для оформления в тетради дома)

Дано:                   СИ:

m = 1т                1000 кг

Fтяги = 7 кН     7000 Н

g = 10 м/с2 

α = 300 ,

μ = 0,1

Найти: а - ?

Решение:

На движущийся автомобиль действуют силы:

• сила тяжести m, направленная вертикально вниз,
• сила реакции шоссе , направленная вверх перпендикулярно поверхности,
• сила тяги , направленная вверх вдоль наклонной плоскости, и
• сила трения о шоссе  направленная противоположно движению автомобиля.

Вектор ускорения  направлен вверх вдоль наклонной плоскости.

Так как движение автомобиля равноускоренное, поэтому применяем второй закон Ньютона.

Для описания движения выберем прямоугольную систему координат хОу, направим ось х вверх вдоль плоскости движения, а ось у — перпендикулярно плоскости вверх.

Найдем проекции сил на оси координат.

Находя проекции силы тяжести mg по оси х и у, воспользуемся соотношениями в прямоугольном треугольнике. Получим:

Подставляя проекции сил во второй закон Ньютона, получим систему уравнений:

- mg sin α + Fт  - Fтр  = m a

- mg cos α + N  = 0

Откуда N = mg cos α , → Fтр = μmg cos α, тогда

ma = Fт - mg sin α - Fтр =  Fт - mg sin α - μmg cos α = Fт - mg (sin α + μ cos α)

(Ответ: а = 1,13 м/с2.)

Внимание. Ребята, впереди знак «Извилистая дорога».

Представьте, вы – пассажиры автобуса и должны показать, как меняется положение тела пассажира относительно сиденья кресла, т.е. относительно Земли в разных ситуациях.

Автобус плавно отъезжает от остановки. 
Автобус резко тормозит. 
Поворот влево на большой скорости. 
Поворот вправо на большой скорости. 
Автобус плавно отъезжает от остановки. 
Автобус резко тормозит. 
Поворот влево на большой скорости. 
Поворот вправо на большой скорости. 
Автобус движется равномерно и прямолинейно.

Замечательно. Продолжаем наш урок. Решим следующую задачу.

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?

Ребята, как надо поступать, если в движении находится не одно, а несколько связанных между собой тел? (необходимо для каждого тела отдельно выполнить все указанные в алгоритме действия и решить полученную систему уравнений).

Проанализируем нашу задачу. 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

Давайте отметим ускорения, с которыми движутся тела, на рисунке. Куда направлено ускорение 1-го тела? (вверх)   Второго? (вниз)

Что следует из условия невесомости и нерастяжимости нити?

(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: ). 

Задачу решаем по нашему алгоритму.  (Работа в парах)

Дано:

равноуск-ное                1.  Изобразим рисунок и       дв-ние связ-х                     расставим все силы,                                        

грузов                           действующие на тело.  

                                    Ускорение тела направим

                                     в сторону большого тела.  

m1 = 1 кг        T1 = T2 = T

m2 = 2 кг                                        .

 - ?

    Попробуйте решить эту задачу совместно. Договоритесь, кто для какого груза будет записывать II закон Ньютона и находить его проекцию на выбранную ось. После чего вы должны решить вместе (сверяя решение) систему из полученных уравнений.

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  ∙ а     (1)             ОУ2: m2 g – T = m2 а     ( 11 )  

                              Складываем почленно уравнения (1) и (11 ), получаем:

                               T – m1 g = m1 а

                               +
                       m2 g – T = m2       

                             _________________  

                             m2 g – m1 g =  (m1 + m2)

                             g (m2- m1) =  (m1 + m2)

                            а =

                                   Ответ: 3,3 м/с2 

Ну что ж ребята, наш урок близится к концу. Давайте сегодня каждый из вас проведет анализ своей работы необычным образом. Предлагаю вам выбрать фразеологизм, который, на ваш взгляд, характеризует вашу работу сегодня на уроке:

Шевелить мозгами

Краем уха

Хлопать ушами

Засучив рукава

Считать ворон

Бить баклуши

Работать, не разгибая спины

Сидеть сложа руки

Наломать дров

Лезть из кожи вон

А теперь попробуем оценить вашу работу по пятибалльной шкале. Поставьте сами себе оценку, которую, на ваш взгляд, вы заслуживаете, учитывая:

• тестовую работу;
• правильность выполнения домашней задачи;
• знание теоретического материала, необходимого для решения задач на уроке;
• решение задачи в паре.

На карточке рядом с каждым этапом есть клеточка для оценки. Вы должны поставить себе оценку за каждый из этих этапов, а потом поставить оценку за урок, найдя среднее арифметическое этих оценок. (дать 1 мин).

(Карточки сдаются потом учителю и он выставляет оценки за урок)

 Итог урока.

Наш урок подходит к концу. Давайте поведем его итог. Чем мы  занимались сегодня на уроке и плодотворным ли он был для вас?  Есть ли у вас вопросы по уроку в целом? По задачам? Что надо повторить?

Домашнее задание.

1. Решить задачу на карточке

2. Используя дополнительный материал и ресурсы сети Интернет подготовьте презентацию (рекламу) одной из сил. Не забудьте указать название работы и свое имя на первом слайде. Напоминаю также, что текст на слайдах должен быть минимальным по объему! Постарайтесь выделить только самые главные мысли! Остальное вы сможете рассказать при защите работы. Работу можно выполнить коллективно или это может быть ваша индивидуальная работа.

Резерв.

Задача (резерв).  Шарик массой 500 г, подвешенный на нерастяжимой нити длиной 1 м, совершает колебания в вертикальной плоскости. Найти силу натяжения нити в момент, когда она образует с вертикалью угол 600. Скорость шарика в этот момент 1,5 м/с (Обучающиеся решают задачу, по мере решения для проверки демонстрируются слайды).