Разработка урока решения задач на второй закон Ньютона (движение под действием нескольких сил).

Тема урока:Движение тела под действием нескольких сил. Решение задач

Учитель Смелтер Нина Анатольевна.

Цели урока.

обучающие: закрепить знания по теме "Законы Ньютона" при решении задач; отработать навыки применения законов Ньютона: объединить изученные законы в систему представлений о причине механического движения.

развивающие: развивать монологическую речь учащихся, умение ставить вопросы и отвечать

на них.

воспитательные: воспитать любознательность, внимательность, усидчивость, трудолюбие.

Учитель : Добрый день. Задачей нашего урока сегодня – разработать алгоритм решения задач на второй закон Ньютона в случае действия на тело нескольких сил.

Для того, чтобы сконцентрироваться на работе, попробуем ответить на вопросы теста.

( См. приложение 1)

Учитель : Решать задачи по физике совсем не трудно. Главное, определиться с той ситуацией, на которую указывает текст задачи. Сегодня на уроке, мы работаем со вторым законом Ньютона. В помощь Вам приложение №2.

Задачи механики на второй закон Ньютона имеют свой алгоритм, что значительно упрощает решение большинства из них. Для удобства, разобьем задачи на следующие группы:

• движение тела по горизонтали и вертикали

• тело на наклонной плоскости

• движение системы тел

• движение тела по окружности

При этом алгоритм решения задач из любой указанной выше группы стандартный:

1. На рисунке изображаем все тела и их связи, все силы, приложенные к каждому телу, вектор ускорения.

2. Выбираем систему отсчета.

3. Для каждого тела записывает второй закон Ньютона в векторном виде.

4. Проектируем данное уравнение на координатные оси и записываем его в проекциях на оси ОХ и ОУ.

5. Решаем полученную систему уравнений относительно неизвестного. Если уравнений недостаточно, то добавляем известные нам формулы кинематики

ЗАПОМНИМ!!!

• Если тела соединены нерастяжимой нитью, то у них одинаковое ускорение

• Если нить невесома, то по всей ее длине одинаковая сила упругости

• Если в задаче речь идет о весе тела, то его заменяем силой реакции опоры N или силой реакции подвеса Т.

• Если не надо учитывать силу трения скольжения, то проектировать на ось Y нет необходимости

• Если в задаче есть система из блока подвижного и неподвижного, то у тел, с этими блоками связанными, ускорения различаются в 2 раза

• Если возможно, то при записи уравнения движения (второго закона Ньютона) пренебречь действием внутренних сил в системе.

Задача 1. (Работа ученика у доски с подачи учителя)

Какая горизонтальная сила F требуется, чтобы тело массой m = 2 кг, лежащее на горизонтальной поверхности, начало скользить по ней с ускорением а = 0,2 м/с²? Коэффициент трения между телом и поверхностью μ = 0,02.

1. На рисунке показываем тело и все силы, к нему приложенные, вектор ускорения;

2. Систему отсчета поместим в центре тела, ось х направим по ускорению, ось у перпендикулярно оси х.

3. Записываем второй закон Ньютона в векторном виде:

1. Проектируем полученные выражения на ось х и у:

1. Подставим для силы трения соответствующее выражение в (1):

1. Из (2) найдем силу реакции со стороны опоры

N = mg

1. Тогда:

2. Отсюда:

Задача 2. (Работа ученика у доски с помощью учителя)

Тело массы 40 г, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью ₀ = 30 м/с, достигло высшей точки подъема спустя время t = 2,5 с. Найти среднюю силу сопротивления воздуха, действовавшую на тело во время полета.

1. Делаем рисунок, выбираем систему координат. В этом случае достаточно одной координатной оси, так как силы, действующие на тело, направлены вдоль одной прямой

1. Записываем второй чакон Ньютона в векторном виде, проектируем полученное выражение на ось х (или сразу проектируем, кто это уже может делать):

1. Отсюда определяем силу трения со стороны воздуха на тело действующую:

1. Так как этого уравнения оказалось недостаточным для решения данной задачи, добавим формулу кинематики:

1. И спроектируем на ось х:

.

Задача 3. (Работа ученика у доски с помощью учителя).

Масса чемодана, стоящего на полу лифта 40кг. Определить вес чемодана, при движении лифта вверх и вниз с ускорением 0,6м/с²

• Вес тела при движении с ускорением вверх: (перегрузка)

• Вес тела при движении с ускорением вниз: (потеря веса вплоть до невесомости при условии, что ускорение тела равно ускорению свободного падения)

Самостоятельное решение задач по вариантам.

1. С какой наименьшей силой нужно толкать перед собой тележку, масса которой m = 12 кг, для того чтобы сдвинуть ее с места? Сила направлена вдоль ручки тележки и составляет с горизонтом угол α = 30°, а коэффициент трения между полом и тележкой μ = 0,4?

1. К одному концу веревки, перекинутой через блок, подвешен груз массы m= 10 кг (см. рис.) С какой силой F нужно тянуть вниз за другой конец веревки, чтобы груз поднимался с ускорением а = 1 м/с²?

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА, СООБЩЕНИЕ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ.

Дома составить задачи по группам (2 человека) согласно таблице подсказке. Условие и Решение записать на А 4.

Приложение 1

ОСНОВЫ ДИНАМИКИ

I вариант

1. Любое тел при взаимодействии не может изменить свою скорость мгновенно, для этого нужно определенное время. Какая физическая величина является мерой этого свойства тела?

А. сила. Б. давление. В. масса Г. скорость.

1. Как выражается единица силы 1 Н через основные единицы СИ?

А. Б. В. Г.

1. Если векторная сумма всех сил, которые действуют на тело, равна нулю, то ...

А.... направление движения тела изменяется.

Б.... скорости тела остается неизменной.

В.... скорости тела со временем возрастает.

Г.... скорость тела со временем уменьшается.

1. Какой физический закон утверждает, что действие одного тела на другое всегда сопровождается «противодействием»?

А. I закон Ньютона. Б. II закон Ньютона. В. III закон Ньютона. Г. Закон Гука.

1. Какая формула является математической записью закона Гука?

А. F = kx Б. F = μN В. Г. F = ρVg.

1. Как движется тело массой 2 т под действием силы, модуль которой равен 4 кН?

А. равномерно со скоростью 2 м/с. Б. равномерно со скоростью 0,5 м/с.

В. равноускоренно с ускорением 2 м/с². Г. равноускоренно с ускорением 0,5 м/с².

1. Вес — это ...

А.... мера инертности тела.

Б.... мера гравитационного взаимодействия тела с Землей.

В.... сила, с которой Земля действует на тело вблизи ее поверхности.

Г.... сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле.

1. Сила взаимодействия между двумя телами

А.... прямо пропорциональна произведению масс эти тел и расстоянию между ними.

Б.... прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна

расстоянию между ними.

В.... прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна

квадрату расстояния между ними.

Г.... прямо пропорциональна квадрату расстояния между телами и обратно пропорциональна

произведению их масс.

1. Как изменится сила гравитационного взаимодействия между двумя материальными точками, если расстояние между ними увеличить в 3 раза?

А. увеличится в 3 раза. Б. уменьшится в 9 раз.

В. уменьшится в 6 раз. Г. уменьшится в 3 раза.

1. На каком рисунке показан вес тела?

А. Рис.1 . Б. Рис.2 В. Рис.3 Г. Рис.4 Д. Рис.5

1. Брусок неподвижно лежит на горизонтальной платформе, которая движется прямолинейно и равномерно. Какое направление имеет вектор силы трения, действующей на брусок?

А. F_тр=0. Б. 1. В. 2. Г. 3. Д. 4.

ОСНОВЫ ДИНАМИКИ

II вариант

1. Количественную меру действия одного тела на другое, вследствие которого тела приобретают ускорение, называют ...

А.... массой Б. ...силой. В. ...скоростью. Г. ...давлением.

1. Мы можем утверждать, что сила – это

1. давление Б. действие на другое тело В. напряжение, возникающее в теле

Г. энергия тела Д. определенный динамический эффект

1. Если на тело действует не скомпенсированная внешняя сила, то

1. тело должно иметь ускорение Б. тело должно двигаться В. скорость тела увеличивается

Г. тело движется то быстрей, то медленнее Д. ускорение тела все время увеличивается

1. Какая из следующих формул является записью II закона Ньютона?

А. F = kx. Б. . В. Г.

1. При измерении силы мышц руки при помощи силомера используют зависимость силы упругости пружины от ее деформации. Как зависит эта сила от модуля удлинения пружины?

А. сила прямо пропорциональна удлинению пружины х.

Б. сила прямо пропорциональна х²

В. сила обратно пропорциональна х.

Г. сила обратно пропорциональна х².

1. Под действием силы 4 Н пружина растянулась на 0,2 дм. Какова жесткость пружины?

А. 0,8 Н/м. Б. 8 Н/м. В. 20 Н/м. Г. 200 Н/м.

1. Какое из следующих утверждений правильное?

1. масса и вес – это одно и то же, только у них разные единицы измерения

2. когда тело свободно падает, то масса тела равна 0

3. если масса тела удваивается, то вес не обязательно удваивается

4. масса тела не зависит от силы тяготения

5. тело, имеющее массу, не обязательно инертно.

1. Модуль силы взаимодействия между Землей и Луной ...

А.... прямо пропорционален произведению масс Земли и Луны и расстоянию между ними.

Б.... прямо пропорционален произведению масс Земли и Луны и обратно пропорционален

расстоянию между ними.

В.... прямо пропорционален произведению масс Земли и Луны и обратно пропорционален

квадрату расстояния между ними.

Г.... прямо пропорционален квадрату расстояния между Землей и Луной и обратно

пропорционален произведению их масс.

1. Если расстояние между телами различной массы m₁ и m₂ уменьшится вдвое, то сила всемирного тяготения, с которой эти тела взаимодействуют друг с другом

1. увеличится в 2 раза Б. уменьшится в 2 раза В. уменьшится в 4 раза

Г. увеличится в 4 раза Д. останется неизменной

1. На каком рисунке показана сила тяжести, действующая на тело?

А. Рис.1 . Б. Рис.2 В. Рис.3 Г. Рис.4 Д. Рис.5

1. Как изменится сила трения скольжения при движении бруска по горизонтальной поверхности, если при неизменном значении силы нормального давления площадь соприкасающихся поверхностей увеличить в 2 раза?

А. не изменится. Б. увеличится в 2 раза. В. уменьшится в 2 раза.

Г. увеличится в 4 раза. Д. уменьшится в 4 раза

Приложение 2. Движение под действием нескольких сил