9кл_Закон всемирного тяготения

Тема урока: Закон всемирного тяготения

Цели урока:

1. Образовательные – сформулировать закон всемирного тяготения, выяснить границы его применения и показать практическое значение закона; научить рассчитывать ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах, закрепить изученную тему при решении качественных и расчетных задач;

2. Развивающие –  развитие таких мыслительных операций как анализ, сопоставление, сравнение, умение выделять главное, существенное в изучаемом материале. Развивать логически излагать свои мысли; развивать эмоции учащихся, создавая на уроке ситуации занимательности; формировать потребность в дополнительном, послеучебном познавательном труде; способствовать обогащению словарного запаса, прививать культуру умственного труда;

3. Воспитательные – приучать детей к аккуратному ведению записей в тетради, к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самоконтролю; воспитывать чувство сопереживания за товарищей, формировать познавательный интерес к физике.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Общие методы обучения: эвристический.

Оборудование: динамометр, гиря известной массы

План урока

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний.

3. Освоение нового материала.

4. Закрепление и первичная проверка материала

5. Подведение итогов урока и домашнее задание.

Ход урока

1. Этап начальной организации урока

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

Содержание: взаимное приветствие учителя и учащихся, определить отсутствующих, проверить готовность учащихся к уроку, организовать внимание учащихся, проверить готовность оборудования.

2. Актуализация опорных знаний

Задача: вспомнить изученный ранее материал.

Слайд 1 Повторить 3 закона Ньютона

3. Этап изучения нового материала

Задача: сформировать понятие силы трения, рассмотреть виды трения;

Содержание:

Слайд 2 Сегодня мы изучим еще один закон, который открыл Исаак Ньютон. Запишите тему урока «Закон всемирного тяготения».

Слайд 3 Какая сила заставляет падать яблоко вниз?

Ребята, что такое сила тяжести? Сила тяжести – это сила, с которой Земля (или любое другое небесное тело) притягивает к себе тела.

Какая сила заставляет Луну удерживаться на своей орбите? Какая сила заставляет Землю вращаться вокруг Солнца?

Движение Луны вокруг Земли – это вращательное движение, следовательно, это движение с ускорением. А согласно второму закону Ньютона причиной любого ускорения является сила, действующая на тело. Слайд 4 Например, если тело, закрепленное на нити, движется по окружности, то причиной центростремительного ускорения является сила упругости нити. Если тело вращается на диске вокруг оси, то причиной является сила трения, иначе тело бы двигалось по прямой, касательной к данной окружности. Согласно второму закону Ньютона:

Слайд 5 В 1667 году И. Ньютон высказал предположение, что все тела вблизи Земли удерживаются силой тяжести, Земля сообщает ускорение и Луне, заставляя ее вращаться по орбите. Давайте подумаем, а какая сила тогда заставляет вращаться Землю, как и любую другую планету, вокруг Солнца? Тоже сила тяжести, но со стороны Солнца! Ньютон предположил, что все эти силы имеют одну природу - гравитационную, поэтому часто эти силы называют гравитационными или силами всемирного тяготения.

Ньютон пошел дальше и доказал, что гравитационные силы свойственны любому телу, обладающему массой, а значит, любое тело притягивает другое тело и само притягивается к нему.

Почему же мы не сомневаемся в силе тяготения со стороны Земли, но не замечаем взаимного притяжения окружающих нас предметов?

Ответ на этот вопрос и дает нам закон всемирного тяготения, сформулированный И. Ньютоном в 1667 г. Слайд 6

Ньютону удалось доказать, что сила притяжения между телами зависит от масс обоих тел и квадрата расстояния между ними, т.е.

- любые тела притягиваются друг к другу силой, модуль которой пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

Вывод: сила тяготения заметна только тогда, когда хотя бы одно из тел обладает достаточно большой массой.

Слайд 7 Когда мы будем использовать данный закон? В таком виде закон всемирного тяготения мы можем использовать только в трех случаях.

Границы применимости формулы:

1. Если расстояние между телами настолько велико, что тела можно считать материальными точками;

А можно ли считать Землю и Солнце материальными точками? Радиус Земли 6 400 км, а расстояние от Земли до Солнца около 150 млн км (разница более, чем в 23 раза!) , следовательно, Земля и Солнце –материальные точки.

1. Если тела однородны и имеют форму шара.

2. Шар большого R и тело.

Что надо понимать под расстоянием между телами?

R – расстояние между материальными точками или центрами шаров. Если тело находится вблизи на поверхности Земли или достаточно близко от нее, то это просто радиус Земли.

Т.о., Ньютон сделал великое открытие, согласно которому всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу с тем большей силой, чем больше масса этих тел и чем меньше расстояние между ними. Вот эта сила и заставляет тела падать на Землю. Исааку Ньютону было всего лишь 23 года, когда он открыл закон всемирного тяготения.

От теории к практике Слайд 8

Выразите из закона всемирного тяготения величины m₁, m₂, r , G;

Коэффициент пропорциональности G носит название гравитационная постоянная

Чему же она равна и как ее определить? Определить гравитационную постоянную можно только опытным путем. См.рис.161 (с. 106)

Гравитационная постоянная численно равна силе притяжения двух тел массой по 1 кг, расположенных на расстоянии 1 м друг от друга.

От теории к практике Слайд 9

Два корабля массой 50 000 т каждый стоят на рейде на расстоянии 1км один от другого. Какова сила притяжения между ними?

С лайд 10 Одно из проявлений силы всемирного тяготения – сила тяжести. Так мы привыкли называть силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности. Она направлена к центру Земли. - ускорение, сообщаемое телу силой тяжести Т.е. и F = mg, откуда

- ускорение, сообщаемое телу силой тяжести. Давайте подставим все значения и проверим, чему равно ускорение свободного падения.

Ранее мы обсуждали с вами, что ускорение свободного падения одинаково для всех тел. Данное выражение это подтверждает, действительно, ускорение свободного падения не зависит от массы тела, а обусловлено массой и радиусом планеты.

Е сли тело находится не на поверхности Земли, а на высоте h над ней, то

И з формулы видно, что с ростом высоты ускорение свободного падения должно уменьшаться. Какое же тогда право мы имеем считать свободное падение РАВНОускоренным движением? Дело в том, что для того чтобы g уменьшилось на 1м/с², нужно подняться над поверхностью Земли на 300 км. А это значит, что при высотах в десятки, сотни и даже тысячи метров над Землей g можно считать постоянным, этот факт и дает нам право считать свободное падение равноускоренным движением.

Слайд 11 Рассмотрим таблицу 3 на с.108 и сравним ускорения свободного падения на Юпитере и на Луне с ускорением g на Земле.

От теории к практике Слайд 12

1. Задача «Взвешивание Земли»

2 .

Слайд 13 Как видим, ЗВТ дает возможность вычислить массы планет и их спутников, также он позволяет объяснить такие явления, как приливы и отливы в океанах. Именно благодаря ЗВТ стало возможным открытие Нептуна и Плутона. В 1781 году Гершель, английский астроном, открыл планету Уран, и вычислил ее орбиту и как должна двигаться эта планета, однако, Уран демонстрировал отклонение в своем движении. Была выдвинута гипотеза, что это отклонение вызвано притяжением неизвестной планеты. Гипотетически вычислили ее положение на небе и направили 28 сентября 1846 года телескоп на указанное место, там была обнаружена новая планета, которую назвали Нептун. Подобным образом в 1930 году был открыт и Плутон.

4. Закрепление и первичная проверка материала

Задача: установить, поняли ли учащиеся новый материал. Устранить проблемы в понимании материала. Научить применять полученные знания при решении качественных и количественных задач.

Содержание:

Решение задач: Слайд 14

1. Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменном расстоянии массы тел возрастут вдвое?

2. Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменных массах тел расстояние между ними увеличится в 3 раза?

3. Как изменится сила взаимодействия двух тел, если массу одного из них увеличить в 2 раза, а массу другого уменьшить в 2 раза, не меняя расстояния между ними?

4. Что произойдет с силой взаимодействия двух тел, если массу одного из них и расстояние между ними увеличить в 2 раза?

5. Этап подведения итогов урока и домашнее задание

1. Как будет изменяться сила взаимодействия между телами при увеличении расстояния между ними?

2. Почему мы не замечаем притяжения окружающих тел друг к другу, хотя притяжение этих тел к Земле наблюдать легко?

3. Почему пуговица, оторвавшись от пальто, падает на землю, ведь она находится значительно ближе к человеку и притягивается к нему?

3. Четыре шара имеют одинаковые массы, но разные размеры. Какая пара шаров будет притягиваться с большей силой?

4. Что притягивает к себе с большей силой: Земля – Луну или Луна – Землю?

6. Где с большей силой будет притягиваться к Земле тело: на ее поверхности или на дне колодца?

11. Планеты движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Куда направлена сила тяготения, действующая на планеты со стороны Солнца? Куда направлено ускорение планеты в любой точке на орбите? Как направлена скорость?

13. Чем объясняется наличие и периодичность морских приливов и отливов на Земле?

Вычислите силу притяжения Луны к Земле. Масса Луны примерно равна 7·1022 кг, масса Земли – 6·10 кг. Расстояние между Луной и Землей считать равным 384000 км.

Земля движется вокруг Солнца по орбите, которую можно считать круговой, радиусом 150 млн. км. Найдите скорость Земли по орбите, если масса Солнца 2·10 кг.

Два корабля массой 50000 т каждый стоят на рейде на расстоянии 1км один от другого. Какова сила притяжения между ними?

РЕШИТЬ САМОСТОЯТЕЛЬНО

С какой силой притягиваются друг к другу два тела массой по 20 т, если расстояние между их центрами масс равно 10м?

С какой силой притягивается Луной гиря массой 1кг, находящаяся на поверхности Луны. Масса Луны равна 7,3 · 10 кг, а ее радиус 1,7·10 см?

На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1 т каждое будет равна 6,67 · 10 Н.

Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 0,1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 · 10 Н. Какова масса каждого шарика?

Массы Земли и планеты Плутон почти одинаковы, а расстояния их до Солнца относятся примерно как 1: 40. Найдите соотношение их сил тяготения к Солнцу.

12