Урок по теме "Второй закон Ньютона"

Урок 9 класс

Цели:

Учебные: Ознакомиться со Вторым законом Ньютона. Рассмотреть понятие массы и силы как меры взаимодействия тел. Динамометр и его виды.

Развивающие: развитие логического мышления учащихся, а так же творческого подхода в решении задач.

Воспитательные: формировать познавательный интерес, положительную мотивацию к обучению.

Организационные методы:

Традиционные – беседа на вводном этапе урока, проверка и закрепление знаний прошлого урока.

Инновационные – закрепление учебного материала с помощью компьютера, визуализация сил.

План урока

1. Перекличка.

2. Сила.

3. Динамометр.

4. Связь ускорения с силой.

5. Связь ускорения с массой.

6. Второй закон Ньютона.

7. Сила как мера взаимодействия тел.

8. Решение задач. Подведение итогов.

9. Домашнее задание.

Ход урока:

Напомним, что основой первого закона Ньютона считается понятие об инерциальной системе отсчёта. В инерциальной системе отсчёта прямолинейное и равномерное движение может происходить только в том случае, если на тело не действуют другие силы или действие их скомпенсировано, то есть уравновешено.

Сила

Выясним, к чему же приводит действие на одно тело других тел. То есть взаимодействие. Взаимодействие – это действие тел друг на друга. Оно не может быть односторонним, не может быть направленным только на одно тело, оно обязательно должно рассматриваться как действие тел друг на друга, т.е. для этого обязательно нужны как минимум два тела. Мерой такого взаимодействия является понятие силы.

Сила обозначается F. Действие всегда куда-либо направлено, а если есть направление, то у величины есть характеристика, связанная с направлением, эта величина будет векторная. Измеряется сила в ньютонах (Н).

Динамометр

Для измерения силы требуется прибор – динамометр. Обычно говорят, что взаимодействие приводит к тому, что в течение некоторого времени изменяется либо скорость тела, либо деформируется тело, то есть изменяется его форма и объём. А может происходить и то и другое. Поэтому мы рассмотрим динамометр, в котором используется деформация пружины как явление для измерения действия силы.

Рис. 1. Виды динамометров

Наиболее распространённый вид динамометра, называется «школьный», представляет собой прибор, где непосредственно на шкале, на самом корпусе, находится пружина, к которой прикрепляется крючок для груза. Обращаю ваше внимание, что в данном случае шкала нанесена на сам корпус, и, деформируя пружину, мы можем получить значение приложенной силы.

Рис. 2. Школьный динамометр Еще один вид такого прибора – т.н. демонстрационный динамометр. Рис. 3. Демонстрационный динамометр

Связь ускорения с силой

Важно отметить, что второй закон Ньютона базируется на результатах очень многих физических экспериментов. В частности, рассмотрим следующий эксперимент,

Если на тело действует некоторая сила, то можно заметить прямую пропорциональность: чем больше сила, приложенная к телу, тем большим будет ускорение этого тела.

Рис. 4. Ускорение прямо пропорционально приложенной силе

У нас есть брусок, динамометр, который будет регистрировать действие силы, давайте посмотрим, как же будет двигаться этот брусок. Обратите внимание: прилагаем определенную силу, и в результате – одно определенное ускорение. Брусок проходит расстояние за определённое время. Если же мы силу увеличим, то и ускорение будет тоже больше.

Итак, можно сказать, что ускорение прямо пропорционально приложенной силе.

Связь ускорения с массой

Во втором эксперименте проследим, как соотносится ускорение с массой тела. Чем больше масса, то при той же самой приложенной силе ускорение будет меньше.

Ускорение будет обратно пропорционально значению массы. Чем больше масса, тем ускорение будет меньше.

Второй закон Ньютона

В результате проведённых экспериментов и был сформулирован второй закон Ньютона. Второй закон Ньютона говорит о том, что тело будет двигаться с ускорением, если на него действует сила. Это ускорение прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе этого тела.

Определение: ускорение, приобретаемое телом под действием силы, прямо пропорционально величине этой силы и обратно пропорционально массе тела.

Единицы измерения силы

К этому необходимо добавить ещё то, что под силой в данном случае понимается равнодействующая всех сил. То есть векторная сумма всех сил, действующих на тело.

Задача №1

Трактор, сила тяги которого на крюке 15 кН, сообщает прицепу ускорение 0,5 м/с2. Какое ускорение сообщит тому же прицепу трактор, развивающий тяговое усилие 60 кН?

Задача №2

Тело массой 4 кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же силы?

Задача №3

Пустой грузовой автомобиль массой 4 т начал движение с ускорением 0,3 м/с2. Какова масса груза, принятого автомобилем, если при той же силе тяги он трогается с места с ускорением 0,2 м/с2.

Итоги.

Д/З: выучить второй закон Ньютона.