Особенности изучения темы «Второй закон Ньютона» в 10 классе.

Особенности изучения темы «Второй закон Ньютона» в 10 классе.

При изучении второго закона Ньютона я обращаю внимание учащихся на условия, от которых зависит характер движения тела. В учебнике физики 9 класса, авторы А.В. Перышкин, Е.М. Гутник пишут: «Если скорость тела и действующая на него сила направлены вдоль одной прямой, то тело движется прямолинейно, а если они направлены вдоль пересекающихся прямых, то тело движется криволинейно». При рассмотрении с девятиклассниками «равномерного» движения по окружности описываем характер движения тела, обсуждаем, почему скорость тела не меняется по модулю, и в чем причина изменения направления вектора скорости.

В 10 классе при изучении темы «Второй закон Ньютона» рассматриваю с ребятами условия, влияющие на характер движения тела, в следующих случаях.

1. Если на покоящееся тело подействовала постоянная сила , то оно будет двигаться прямолинейно равноускоренно в направлении действия силы.

2. Если на тело, движущееся со скоростью , подействовала постоянная сила , то для описания характера движения надо знать, чему равен угол α между векторами силы и скорости .

1. Если угол α равен 0°, то тело движется, прямолинейно и равноускоренно, модуль скорости тела увеличивается.

2. Если угол α равен 180°, то тело движется прямолинейно и равноускоренно, модуль скорости тела уменьшается.

3. Если угол α равен 90°, то тело движется по окружности, модуль скорости тела не изменяется.

4. Если угол α больше 0° и меньше 90°, то тело движется криволинейно, модуль скорости тела увеличивается. (Рис.1)

5. Если угол α больше 90° и меньше 180°, то тело движется криволинейно, модуль скорости тела уменьшается.

Остановимся на последних случаях.

Рис.1

α

х

y

Проведем ось х вдоль вектора скорости и ось у перпендикулярно этой оси. Разложим вектор силы на составляющие: касательную и центростремительную . Составляющая сила , направленная вдоль вектора скорости, сообщает касательное ускорение, которое отвечает за изменение вектора скорости по модулю. Составляющая сила , направленная перпендикулярно вектору скорости, сообщает центростремительное ускорение, которое отвечает за изменение направления вектора скорости. В итоге получаем, что у нашего тела скорость будет увеличиваться по модулю, оно отклонится от горизонтального направления вниз и будет двигаться криволинейно. Полное ускорение тела равно векторной сумме касательного и центростремительного ускорений . Модуль полного ускорения определяем по теореме Пифагора .

Рис.2

х

y

Проведем ось х вдоль вектора скорости и ось у перпендикулярно этой оси. Разложим вектор силы на составляющие: и . Составляющая сила , направленная противоположно вектору скорости, сообщает касательное ускорение, которое уменьшает модуль вектора скорости. Составляющая сила , направленная перпендикулярно вектору скорости, сообщает центростремительное ускорение, которое изменяет направление вектора скорости. Тело в этом случае движется криволинейно, отклоняясь от горизонтального направления вниз, модуль скорости уменьшается. Полное ускорение тела направлено по вектору силы и определяется как векторная сумма касательного и центростремительного ускорений.