Первый закон Ньютона

Тема урока: Законы динамики. Первый закон Ньютона.

Задачи

• образовательные: выявить различия в описании механического движения с позиции кинематики и динамики; повторить и углубить понятия движения по инерции, ИСО, НИСО, первый закон Ньютона; активизировать познавательную деятельность учащихся; формировать умения выделять взаимодействия и действия тел, качественно характеризовать их;

• развивающие: развивать умение анализировать учебный материал: наблюдать, сравнивать, сопоставлять изучаемые явления и факты, делать выводы;

• воспитательные: воспитывать целеустремленность, убежденность в возможности познания природы, уважение к творцам науки и техники.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация;

• штатив, груз на нити, ножницы

• мячик

• магнит, стальной шарик

• воздушный шарик, карандаш

• шарик, желоб, песок, ткань, стекло

• легкоподвижная тележка, с привязанной веревкой

Ход урока.

1. Орг. момент.

Мы продолжаем изучение механики, но переходим к следующему ее разделу динамике. Тема сегодняшнего урока «Законы динамики. Первый закон Ньютона». А главный вопрос, на который надо дать ответ, такой: если в движущемся вагоне поезда подкинуть яблоко вверх, то стоит ли ожидать, что оно упадет обратно прямо в рот?

В поисках ответа на основной вопрос, мы также ответим на сопутствующие вопросы:

1. Причина изменения скорости тела.

2. Движение по инерции.

3. Инерциальные и неинерциальные СО.

4. Принцип относительности Галилея.

5. Первый закон Ньютона.

1. Повторение. Актуализация знаний.

Учитель. Какое понятие является основным в механике?

Ученики. Механическое движение.

Учитель. Что называют механическим движением?

Какой раздел механики изучает виды механического движения? (Кинематика)

Какие виды механического движения рассмотрели? (РПД, РУПД, колебательное, движение по окружности)

Что называют системой отсчета? Для чего она необходима? (СО=ТО+СК+часы. Для решения ОЗМ – определения положения тела в любой момент времени)

1. Изучение нового материала.

Итак, мы выяснили КАК? могут двигаться окружающие нас тела. Но физика старается ответить и на вопрос ПОЧЕМУ так движется тело. Именно этому вопросу посвящен раздел механики – ДИНАМИКА.

С давних времен люди задумывались: какова причина равномерного и ускоренного движения? Одинакова ли причина этих движений?

Послушаем выступление ……………………. о том, как развивались представления ученых на причину движения тел.

Выступление ученика

Подтвердим справедливость высказываний Галилея и Ньютона простейшими опытами.

1. а) свободное падение мяча.

Что можно сказать о скорости тела? (возрастает)Что является причиной изменения скорости тела? (притяжение Земли).

б) притяжение магнитом стального шарика.

Что вызвало изменение скорости шарика? (магнит)

Убираем магнит. Почему останавливается шарик? (трение о стол тормозит шарик)

Что же является причиной изменения скорости тел, а, следовательно, и возникновения у них ускорения? (действие других тел, которое всегда взаимно)

в) Только ли изменение скорости происходит при взаимодействии? Проделаем опыт с воздушным шариком.

Что происходит с шариком? (сжимается). Изменяется ли при этом его скорость? (нет)

Делаем вывод: результатом взаимодействия тел является изменение скорости тела или его деформация.

1. Может ли тело находится в состоянии покоя, хотя на него и оказывается действие?

Проделаем опыт. Груз подвешен на нити.

Действуют ли на груз окружающие тела? Какие? (Земля и нить)

Почему груз не меняет свою скорость? (действия тел скомпенсированы)

Изменится ли скорость, если действие одного из тел исключить? (да, увеличится скорость)

Как это практически сделать? (перерезать нить)

Вывод: два (или более) действия на тело могут уравновесить его или компенсировать друг друга. При этом действия не исчезают. Тело находится в покое.

1. А что будет происходить с телом, если на него не действуют другие тела?

Рассмотрим движение шарика с наклонной плоскости по песку, ткани и стеклу.

В каком случае происходит менее значительное изменение скорости шарика? Почему? Как бы он стал двигаться в отсутствии сопротивления движению? (с постоянной скоростью, т.е. равномерно)

Как называется движение тела с постоянной скоростью в отсутствии действия других тел? (движение по инерции)

Обобщим сказанное: при отсутствии действия или компенсации действий тело может находиться в состоянии покоя или РПД.

1. В любой ли СО тело может находиться в состоянии покоя или РПД?

Рассмотрим движение учебников относительно СО, связанных со столом, и СО, связанных со мной, при моем движении по классу.

Одинаково ли движение учебников в этих СО?

Есть ли другие СО, относительно которых учебники движутся равномерно и прямолинейно? (машина за окном, движущаяся к ул.Свобода, пешеход, спускающийся к ул. Б. Октябрьской)

Чем отличаются движения учебника в этих СО? (модулем и направлением скорости)

Как мы называем такие СО, в которых тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие тел скомпенсировано? (ИСО)

А какие СО называют НИСО? (которые движутся с ускорением относительно ИСО)

1. ИСО бесчисленное множество. Одинаково ли протекают механические явления в них?

Подкинем мяч в классе и в каюте движущегося равномерно корабля. Сможем ли его поймать в этих ситуациях? (да)

Значит, при одинаковых начальных условиях механические явления протекают одинаково во всех ИСО. В этом заключается принцип относительности Галилея, утверждающий равноправие ИСО. Законы механики можно применять во всех ИСО! С этими СО мы и будем иметь дело.

1. Обобщив и развив мысль Галилея о причине РПД и покоя Ньютон сформулировал первый закон динамики (закон инерции), в котором дал определение ИСО и утверждение их существования:

Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.

По словам А. Эйнштейна, «закон инерции является первым успехом в физике, фактически ее действительным началом».

Обобщая вклад ученых можно сказать, что научные знания формируются постепенно, трудом многих ученых. Основоположником динамики – ядра механики – является Исаак Ньютон. Он жил в 17 веке в Англии. Англия того времени из аграрной страны превращалась в индустриальную. Быстрый рост промышленности требовал новых технических изобретений. Но работа технических устройств нуждалась в научном обосновании. Так практика стимулировала развитие физики. Ньютон стал первым среди других ученых того времени.

1. Повторение и обобщение изученного.

Обобщим все сказанное и отразим это в ОК.

А теперь ответим на вопрос поставленный в начале урока. Если в движущемся вагоне поезда подкинуть яблоко вверх, то стоит ли ожидать, что оно упадет обратно прямо в рот?(при РПД попадет, при замедленном движении упадет впереди нас (не поймали - обидно), при ускоренном – позади(попадет в лоб - больно))

1. Закрепление.

Ответьте на вопросы:

• Какова причина изменения скорости тела?

• Какое состояние возможно при отсутствии взаимодействия?

• Приведите примеры ИСО. НИСО.

• Что определяет и утверждает первый закон ньютона?

• Сформулируйте его.

Решение задач (Р. 112 – 115, 117)

Паниковский нес свою долю (двухпудовую гирю) обеими руками, вытянув живот и радостно пыхтя… Иногда он никак не мог повернуть за угол… Тогда балаганов свободной рукой придерживал Паниковского за шиворот и придавал его телу нужное направление.

И. Ильф, Е. Петров. «Золотой теленок»

• Объясните, что же происходило с Паниковским? (он двигался по инерции)

1. Рефлексия.

Что узнали на уроке?

Чему научились?

1. Домашнее задание. §§ 21-22, 28, вопросы. Как надо прыгать из движущегося вагона и почему?

Является ли Земля ИСО?

Ключ к тесту

Тест

1. Система отсчета связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях она будет инерциальной?

1. Лифт свободно падает

2. Лифт движется равномерно вверх

3. Лифт движется ускоренно вверх

4. Лифт движется равномерно вниз

1. 2. Система отсчета связана с автомобилем. В каких из приведенных ниже случаях она будет инерциальной?

1. Автомобиль движется равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Автомобиль движется ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Автомобиль движется равномерно поворачивая

4. Автомобиль движется равномерно в гору

5. Автомобиль движется ускоренно с горы

Как движется поезд в системе отсчета связанной с вагоном, если яблоко, упавшее со столика вагона…

3. движется по вертикали

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

4. отклоняется при падении вперед

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

5. отклоняется при падении в сторону

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

Тест

1. Система отсчета связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях она будет инерциальной?

1. Лифт свободно падает

2. Лифт движется равномерно вверх

3. Лифт движется ускоренно вверх

4. Лифт движется равномерно вниз

1. Система отсчета связана с автомобилем. В каких из приведенных ниже случаях она будет инерциальной?

1. Автомобиль движется равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Автомобиль движется ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Автомобиль движется равномерно поворачивая

4. Автомобиль движется равномерно в гору

5. Автомобиль движется ускоренно с горы

Как движется поезд в системе отсчета связанной с вагоном, если яблоко, упавшее со столика вагона…

3. движется по вертикали

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

4. отклоняется при падении вперед

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

5. отклоняется при падении в сторону

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

Тест

1. Система отсчета связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях она будет инерциальной?

1. Лифт свободно падает

2. Лифт движется равномерно вверх

3. Лифт движется ускоренно вверх

4. Лифт движется равномерно вниз

1. Система отсчета связана с автомобилем. В каких из приведенных ниже случаях она будет инерциальной?

1. Автомобиль движется равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Автомобиль движется ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Автомобиль движется равномерно поворачивая

4. Автомобиль движется равномерно в гору

5. Автомобиль движется ускоренно с горы

Как движется поезд в системе отсчета связанной с вагоном, если яблоко, упавшее со столика вагона…

3. движется по вертикали

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

4. отклоняется при падении вперед

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

5. отклоняется при падении в сторону

1. Равномерно

2. Поворачивает

3. Ускоренно

4. Замедленно

1. Объяснить, действия каких тел компенсируется в следующих случаях:

1. Подводная лодка покоится в толще воды

2. Подводная лодка лежит на твердом дне.

2. Мальчик держит на нити шарик, наполненный водородом. Действия каких тел взаимно компенсируются, если шарик находится в состоянии покоя? Мальчик выпустил нить. Почему шарик пришел в ускоренное движение?

3. Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях систему отсчета можно считать инерциальной? Лифт:

1. Свободно падает

2. Движется равномерно вверх

3. Движется ускоренно вверх

4. Движется замедленно вниз

5. Движется равномерно вниз.

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

1. Равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом

4. Равномерно в гору

5. Равномерно с горы

6. Ускоренно с горы?

1. Объяснить, действия каких тел компенсируется в следующих случаях:

1. Подводная лодка покоится в толще воды

2. Подводная лодка лежит на твердом дне.

2. Мальчик держит на нити шарик, наполненный водородом. Действия каких тел взаимно компенсируются, если шарик находится в состоянии покоя? Мальчик выпустил нить. Почему шарик пришел в ускоренное движение?

3. Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях систему отсчета можно считать инерциальной? Лифт:

1. Свободно падает

2. Движется равномерно вверх

3. Движется ускоренно вверх

4. Движется замедленно вниз

5. Движется равномерно вниз.

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

1. Равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом

4. Равномерно в гору

5. Равномерно с горы

6. Ускоренно с горы?

1. Объяснить, действия каких тел компенсируется в следующих случаях:

1. Подводная лодка покоится в толще воды

2. Подводная лодка лежит на твердом дне.

2. Мальчик держит на нити шарик, наполненный водородом. Действия каких тел взаимно компенсируются, если шарик находится в состоянии покоя? Мальчик выпустил нить. Почему шарик пришел в ускоренное движение?

3. Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях систему отсчета можно считать инерциальной? Лифт:

1. Свободно падает

2. Движется равномерно вверх

3. Движется ускоренно вверх

4. Движется замедленно вниз

5. Движется равномерно вниз.

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

1. Равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом

4. Равномерно в гору

5. Равномерно с горы

6. Ускоренно с горы?

1. Объяснить, действия каких тел компенсируется в следующих случаях:

1. Подводная лодка покоится в толще воды

2. Подводная лодка лежит на твердом дне.

2. Мальчик держит на нити шарик, наполненный водородом. Действия каких тел взаимно компенсируются, если шарик находится в состоянии покоя? Мальчик выпустил нить. Почему шарик пришел в ускоренное движение?

3. Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаях систему отсчета можно считать инерциальной? Лифт:

1. Свободно падает

2. Движется равномерно вверх

3. Движется ускоренно вверх

4. Движется замедленно вниз

5. Движется равномерно вниз.

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

1. Равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе

2. Ускоренно по горизонтальному шоссе

3. Равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом

4. Равномерно в гору

5. Равномерно с горы

6. Ускоренно с горы?