Тема: "Материальная точка. Система отсчета"
Цели: 1. дать представление о кинематике;
2. познакомить учащихся с целями и задачами курса физики;
3. ввести понятия: механическое движение, траектория путь; доказать, что покой и движение - понятия относительные; обосновать необходимость введения идеализированной модели - материальной точки, системы отсчета.
4. Изучение нового материала.
Ход урока
1. Вступительная беседа с учащимися о целях и задачах курса физики 9 класса.
Что изучает кинематика? динамика?
В чем заключается главная задача механики?
Какие явления должны уметь объяснять?
Проблемный эксперимент.
- Какое тело падает быстрее: лист бумаги или книга?
- Какое тело падает быстрее: развернутый лист бумаги или такой же лист, сложенный в несколько раз?
Почему не вытекает вода из дырки в банке, когда банка падает?
Что произойдет, если на край листа бумаги поставить бутылку с водой и резко дернуть в горизонтальном направлении? Если тянуть за бумагу медленно?
2. Примеры покоящихся и движущихся тел. Демонстрации.
О Скатывание шарика по наклонной плоскости.
О Движение шарика вверх по наклонной плоскости.
О Движение тележки по демонстрационному столу.
З. Формирование понятий: механическое движение, траектория тела, прямолинейные и криволинейные движения, пройденный путь.
Демонстрации.
О Движение горячей лампочки карманного фонаря в затемненной аудитории.
О Аналогичный опыт с лампочкой, крепленной на ободе вращающегося диска.
4. Формирование представления о системе отсчета и относительности движения.
1. Проблемный эксперимент.
Движение тележки с бруском по демонстрационному столу.
- Движется ли брусок?
- Достаточно ли четко поставлен вопрос? Сформулируйте вопрос правильно.
2. Фронтальный эксперимент по наблюдению относительности движения.
Положите линейку на лист бумаги. один конец линейки прижмите пальцем и с помощью карандаша переместите ее на некоторый угол в горизонтальной плоскости. При этом карандаш не должен перемещаться относительно линейки.
- Какова траектории конца карандаша относительно листа бумаги?
- К какому виду движения относится движение карандаша в этом случае?
- В каком состоянии находится конец карандаша относительно листа бумаги? Относительно линейки?
Выводы:
а) Необходимо ввести систему отсчета как совокупности тела отсчета, системы координат и прибора для определения времени.
б) Траектории тела зависит от выбора системы отсчета.
5. Обоснование необходимости введении идеализированной модели - материальной точки.
6. Знакомство с поступательным движением тела.
Демож9соiрация.
Ф Движения большой по размеру книги с нарисованной на ней линией (рис 2).(Особенность движения - любая прямая, проведенная в теле, остается параллельной самой себе)
Движения тлеющей с двух концов лучины в затемненной аудитории.
7. Решение главной задачи механики: определение положения тела в любой момент времени.
а) На прямой линии - одномерная система координат (автомобиль на шоссе).
Х= 300 м, Х= 200 м
б) На плоскости- двухмерная система координат (судно в море).
ХА= 50 м,
ХВ=200м
в) В пространстве - трехмерная система координат (самолет в небе).
Ц. Решение качественных задач.
Ответьте на вопросы письменно (да или нет):
- Можно ли считать Луну материальной точкой:
- при расчете расстояния от Земли до Луны?
- при измерении ее диаметра?
- при посадке космического корабля на ее поверхность?
- при определении скорости ее движения вокруг Земли?
- Можно ли считать человека материальной точкой, если он:
- идет из дома на работу?
- выполняет гимнастические упражнении?
- совершает путешествие на пароходе?
- А при измерении роста человека?
III. Исторические сведения.
Галилео Галилей в своей книге "Диалог" приводит яркий пример относительности траектории: "Представим себе художника, который находится на корабле, плывущем из Венеции по Средиземному морю. Художник рисует на бумаге пером целую картину из фигур, начерченных в тысячах направлений, изображение стран, зданий, животных и других вещей.." Траекторию движения пера относительно моря Галилей представляет "линией протяжения от Венеции до конечного места…
более или менее волнистой, в зависимости от того, в какой степени качался в пути корабль".
IV. Итоги урока.
V. Домашнее задание: §1, упр.1 (1 -3).
Урок 2.
Тема: "Перемещение"
Цель: 1. обосновать необходимость введения вектора перемещения для определения положения тела в пространстве;
2. сформировать умение находить проекцию и модуль вектора перемещения;
3. повторить правило сложения и вычитания векторов.
Ход урока
1. Актуализация знаний.
Фронтальный опрос.
1. Что изучает механика?
2. Какое движение называется механическим?
3. В чем заключается Главная задача механики?
4. Что называется материальной точкой?
5 Какое движение называется поступательным?
б. Какой раздел механики называют кинематикой?
7. Почему при изучении механического движения необходимо выделить особые тела- тела отсчета?
8. Что называется системой отсчета?
9. Какие системы координат вы знаете?
10. докажите, что движение и покой - понятия относительные.
11. Что называют траекторией?
12. Какие виды траектории вы знаете?
13. Зависит ли траектории тела от выбора системы отсчета?
14. Какие существуют движения в зависимости от формы траектории?
15. Что такое пройденный путь?
Решение качественных задач.
1. Велосипедист движется равномерно и прямолинейно. изобразите траектории движения:
а) центра колеса велосипеда относительно дороги;
б) точки обода колеса относительно центра колеса;
в) точки обода колеса относительно рамы велосипеда;
г) точки обода колеса относительно дороги.
2. Какую систему координат следует выбрать (одномерную, двухмерную, трехмерную) для определения положения следующих тел:
а) люстра в комнате, д) подводная лодка,
б) поезд, е) шахматная фигура,
в) вертолет, ж) самолет в небе
г) лифт, з) самолет на взлетной полосе.
II. Изучение нового материала.
1. Обоснование необходимости введения понятия вектора перемещения.
а) Задача. Определите конечное положение тела в пространстве, если известно, что тело вышло из пункта А и прошло расстояние, равное 200 м?
б) Введение понятия вектора перемещения (определение, обозначение), модуля вектора перемещения (обозначение, единица измерения). Различие между модулем вектора перемещения и пройденным путем. Когда они совпадают?
2. Формирование понятия проекции вектора перемещения. Когда проекция считается положительной, когда - отрицательной? В каком случае проекция вектора перемещения равна нулю? (Рис. 1)
.
З. Сложение векторов.
а) Правило треугольника. Чтобы сложить два перемещения, следует начало второго перемещения совместить с концом первого. Замыкающая сторона треугольника и будет суммарным перемещением (рис. 2).
б) Правило параллелограмма. На векторах складываемых перемещений S1 и S2 построить параллелограмм. Диагональ параллелограмма ОД и будет результирующим перемещением (рис.3).
4. Фронтальный эксперимент.
а) Положите угольник на лист бумаги, около сторон прямого угла поставьте точки Д, Е и А (рис. 4).
б) Переместите конец карандаша из точки 1) в точку Е, ведя его вдоль сторон треугольника в направлении 1) А В Е.
в) Измерьте путь проведенным концом карандаша относительно листа бумаги.
г) Постройте вектор перемещения конца карандаша относительно листа бумаги.
Д) Измерьте модуль вектора перемещения и пройденный путь концом карандаша и сравните их.
III. Решение задач. -
1. За путь или перемещения мы оплачиваем при поездке в такси, на самолете?
2. диспетчер, принимая автомашину по окончании рабочего дня, сделал отметку в путевом листе: "Увеличение показания счетчика 330 км". О чем идет речь в этой записи: о пройденном пути или перемещении?
З. Мальчик подбросил мяч вверх и снова поймал его. Считая, что мяч поднялся на высоту 2,5 м, найдите путь и перемещение мяча.
(5м;0)
4. Кабина лифта опустилась с одиннадцатого этажа здания на пятый, а затем поднялась на восьмой этаж. Считая, что расстояния между этажами равны 4 м, определите путь и перемещение кабины.
(36м, 12м)
IV. Итоги урока.
V. домашнее задание: § 2, упр.2 (1,2).
Урок 3.
Тема: "Определение координаты движущегося тела"
Цель:
1. формировать умение решать главную задачу механики: находить координаты тела в любой момент времени;
2. определять значение проекций вектора перемещения на координатной оси и его модуль.
Ход урока
1. Актуализация знаний
Фронтальный опрос.
- Какие величины называют векторными? Приведите примеры векторных величин.
Какие величины называют скалярными? Что называется перемещением? Как складываются перемещения? Что называется проецией вектора на ось координат? Когда проекция вектора считается положительной? отрицательной?
- Что называется модулем вектора?
Решение задач.
1. Определите знаки проекций векторов перемещения S1, S2, S3, S4, S5, S6 на оси координат.
2. Автомобиль проехал по улице путь, равный 400 м. Затем повернул направо и проехал по переулку еще 300 м. Считая движение прямолинейным на каждом из отрезков пути, найдите путь и перемещение автомобили. (700 м; 500 м)
З. Минутная стрелка часов за один час совершает полный обо рот. Какой путь проходит при этом конец стрелки длиной 5 см? Чему равно линейное перемещение конца стрелки? (0,314 м; 0)
11. Изучение нового материала.
Решение главной задачи механики. Определение координаты движущегося тела.
III. Решение задач.
1. На рис. 1 показано начальное положение точки А. Определите координату конечной точки, постройте вектор перемещения, определите его модуль, если $х=4м и $у =3м.
дано:
2.Координаты начала вектора равны: Х1 = 12 см, У1 = 5 см; конца: Х2= 4 см,У2 = 11 см. Постройте этот вектор и найдите его проекции на оси координат и модуль вектора (Sх = -8, Sу = б см, S = 10 см). (Самостоятельно.)
З.Тело переместилось из точки с координатами Х0=1 м, У0 = 4 м в точку с координатами Х1 = 5 м, У1 = 1 м. Найти модуль вектора перемеiцения тела в его проекции на оси координат (Sх = 4м, Sу = -3 см, S = 5 м).
IV. Итоги урока.
V. Домашнее задание: 3, упр.3 (1-3).
Урок 4.
Тема: "Прямолинейное равномерное движение"
Цель:
1. сформировать понятие о прямолинейном равномерном движении;
2. выяснить физический смысл скорости движения тела;
3. продолжить формирование умения определять координаты движущегося тела, решать задачи графическим и аналитическим способами.
Ход урока
Актуализация знаний.
Физический диктант
1. Механическим движением называется изменение…
2. Материальная точка - это тело…
3. Траектория - это линия…
4. Пройденным путем называется…
5. Система отсчета представляет собой…
б. Вектор перемещения - это отрезок…
7. Модуль вектора перемещения - это…
8. Проекция вектора считается положительной, если…
9. Проекция вектора считается отрицательной, если…
10. Проекция вектора равна О, если вектор…
11. Уравнение для нахождения координаты тела в любой момент времени имеет вид…
II. Изучение нового материала.
1. Определение прямолинейного равномерного движения. Векторный характер скорости. Проекция скорости в одномерной системе координат.
2. Формула перемещения. Зависимость перемещения от времени.
З. Уравнение координаты. Определение координаты тела в любой момент времени.
4. Международная система единиц
Единица длины -метр (м),
Единица времени- секунда (с),
Единица скорости - метр в секунду (м/с).
1 км/ч =1/3,6 м/с
Iм/с=3,6 км/ч
Исторические сведения.
Старые русские меры длины:
1 вершок =4,445 см,
1 аршин = 0,7112м,
1 сажень = 2,IЗЗбм,
1 верста = 1,0668 км,
1 русская миля = 7,4676 км.
Английские меры длины:
1 дюйм = 25,4 мм,
1 фут = 304,8 мм,
1 миля сухопутная = 1609 м,
1 миля морская 1852-м.
5. Графическое представление движения.
График зависимости проекции скорости от перемены движения.
Рис.2.
График зависимости модуля проекции скорости.
График зависимости проекции вектора перемещения от времени движения.
График
График зависимости модуля проекции вектора перемещения от времени движения.
График I - направление вектора скорости совпадает с направлением оси координат.
График I I - движение тела происходит в сторону, противоположную направлению оси координат.
6. Sх = Vхt. Это произведение численно равно площади заштрихованного прямоугольника (рис. 1).
7. Историческая справка.
Графики скорости впервые были введены в середине ХIУ века архидьяконом Руанского собора Никола Оремом.
III. Решение графических задач.
1. На рис. 5 представлены графики проекции векторов двух велосипедистов, движущихся вдоль параллельных прямых.
Ответьте на вопросы:
- Что можно сказать о направлении движения велосипедистов по отношению друг к другу?
- Кто движется быстрее?
- Начертите график зависимости модуля проекции вектора перемещения от времени движения.
- Чему равен путь, пройденный первым велосипедистом за 5 секунд движения?
2. Трамвай движется со скоростью 36 км/ч, причем вектор скорости совпадает с направлением оси координат. Выразите эту скорость в метрах в секунду. Начертите график зависимости проекции вектора скорости от времени движения.
IV. Итоги урока.
V. домашнее задание: § 4, упр.4 (1-2).
Урок 5.
Тема: "Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение"
Цель:
1. ввести понятие равноускоренного движения, формулу для ускорения тела;
2. объяснить его физический смысл, ввести единицу ускорения;
3. сформировать умение определять ускорение тела при равноускоренном и равнозамедленном движениях.
Ход урока
1. Актуализация знаний (фронтальный опрос).
- дайте определение равномерному прямолинейному движению.
- Что называется скоростью равномерного движения?
- Назовите единицу скорости движения в Международной системе единиц.
- Запишите формулу для проекции вектора скорости.
- В каких случаях проекция вектора скорости равномерного движения на ось положительна, в каких - отрицательна?
- Запишите формулу дня проекции вектора перемещения?
- Чему равна координата движущегося тела в любой момент времени?
- Как скорость, выраженную в километрах в час, обозначить в метрах в секундах и наоборот?
Автомобиль "Волга" движется со скоростью 145 км/ч. Что это означает?
11. Самостоятельная работа.
1. На сколько скорость 72 км/ч больше скорости 10 м/с?
2. Скорость искусственного спутника Земли З км/ч, а пули винтовки - 800 м/с. Сравните эти скорости.
З При равномерном движении пешеход за б с проходит путь 12 м. Какой путь он пройдет при движении с той же скоростью за З с?
4. На рис.1 представлен график зависимости пути, пройденного велосипедистом, от времени.
- Определите скорость движения велосипедиста.
- Начертите график зависимости модуля от времени движения.
II. Изучение нового материала.
1. Повторение понятия неравномерного прямолинейного движения из курса физики? класса.
- Как можно определять среднюю скорость движения?
2. Знакомство с понятием мгновенной скорости: среднюю скорость за очень малый конечный промежуток времени можно принять за мгновенную, физический смысл которой заключается в том, что она показывает, с какой скоростью двигалось бы тело, если бы, начиная с данного момента времени, его движение стало равномерным и прямолинейным.
Ответьте на вопрос:
О какой скорости идет речь в следующих случаях?
o Скорость курьерского поезда " Москва - Ленинград" равна 100 км/ч.
o Пассажирский поезд прошел мимо светофора со скоростью 25 км/ч.
З. Демонстрация опытов.
а) Скатывание шарика по наклонной плоскости.
б) На наклонной плоскости по всей ее длине укрепите бумажную ленту. На доску поставьте легкоподвижную тележку с капельницей. Выпустите тележку и изучите расположение капель на бумаге.
4. Определение равноускоренного движения. Ускорение: определение, физический смысл, формула, единица измерения. Вектор ускорения и его проекция на ось: в каком случае проекция ускорения положительна, в каком - отрицательна?
а) Равноускоренное движение (скорость и ускорение сонаправлены, модуль скорости увеличивается; ах> О).
б) Равнозамедленное движение (скорость и ускорение направлены в противоположные стороны, модуль скорости уменьшается, ах < О).
5. Примеры ускорений, встречающихся в жизни:
Пригородный электропоезд 0,6 м/с2.
Самолет ИЛ -62 при разбеге 1,7 м/с2.
Ускорение свободно падающего тела 9,8 м/с2.
Ракета при запуске спутника 60 м/с.
Пуля в стволе автомата Калашявкова б ю5 м/с2.
6. Графическое представление ускорения.
График I - соответствует равноускоренному движению с ускорением а=3 м/с2.
График II - соответствует равнозамедленному движению с ускорением
а = 2 м/с2.
III. Решение задач.
Пример решения задач.
1. Скорость автомобиля, движущегося прямолинейно и равномерно, увеличилась с 12 м/с до 24 м/с за 6 секунд. Чему равно ускорение автомобиля?
Решить по образцу следующие задачи.
2. Автомобиль двигался равноускоренно, и в течение 10 с его скорость увеличилась от 5 до 15 м/с. Найдите ускорение автомобиля (1 м/с2)
З. При торможении скорость автомобиля уменьшается от 20 до 10 м/с В течение 5 с. Найдите ускорение автомобиля при условии, что оно во время движения оставалось постоянным (2 м/с2)
4. Разгон пассажирского самолета при взлете длился 25 с, к концу разгона самолет имел скорость 216 км/ч. Определить ускорение самолета (2,4 м/с2)
IV. Итоги урока.
V. Домашнее задание: § 5, упр.5 (1 - З).
Урок 6.
Тема: "Скорость прямолинейного равноускоренного движения"
Цель:
1. ввести формулу для определения мгновенной скорости тела в любой момент времени;
2. продолжить формирование умения строить графики зависимости проекции скорости от времени;
3. рассчитывать мгновенную скорость тела в любой момент времени.
Ход урока
Самостоятельная работа.
1 вариант
1. Какое движение называется равноускоренным?
2. Запишите формулу для определения проекции вектора ускорения.
З. Ускорение тела равно 5 м/с2, что это означает?
4. Скорость спуска парашютиста после раскрытия парашюта уменьшилась от 60 до 5 м/с за 1,1 с. Найдите ускорение парашютиста.(50м/с2)
II вариант
1 Что называется ускорением?
2, Назовите единицы измерения ускорения.
З. Ускорение тела равно З м/с2. Что это означает?
4. С каким ускорением движется автомобиль, если за 10 с его скорость увеличилась от 5 до 10 м/с? (0,5 м/с2)
II. Изучение нового материала.
1. Вывод формулы для определения мгновенной скорости тела в любой момент времени.
1. Актуализация знаний.
а) График зависимости проекции вектора скорости от времени движения У (О.
2. Графическое представление движения. -
В точке С скорость равна нулю. Далее движение происходят с возрастающей скоростью, т. е. с ускорением, но в противоположную сторону относительно выбранной оси координат.
III. Решение задач.
Примеры решения задач.
1. Поезд движется со скоростью 20 м/с. При включении тормозов он стал двигаться с постоянным ускорением 0,1 м/с2. Определите скорость поезда через ЗО с после начала движения.
2. Скорость тела задана уравнением: V = 5 + 2 t (единицы скорости и ускорения выражены в СИ). Чему равны начальная скорость и ускорение тела? Постройте график скорости движения тела и определите скорость в конце пятой секунды.
Решите задачи по образцу
1. Автомобиль, скорость которого 10 м/с, начал двигаться с постоянным ускорением 0,5 м/с2, направленным в ту же сторону, что и вектор скорости. Определите скорость автомобиля через 20 с. (20 м/с)
2. Проекция скорости движущегося тела изменяется по закону
V х= 10 -2t (величины измерены в СИ). Определите:
а) проекцию начальной скорости, модуль и направление вектора начальной скорости;
б) проекцию ускорения, модуль и направление вектора ускорения;
в) постройте график зависимости Vх(t).
IV. Итоги урока.
V Домашнее задание: § 6, упр.6 (1 - 3); составить вопросы взаимоконтроля к §6 учебника.
Урок 7.
Тема: "Перемещение при прямолинейном равноускоренном движении"
Цель:
1. познакомить учащихся с графическим способом вывода формулы для перемещения при прямолинейном равноускоренном движении;
2. формировать умение определять перемещение тела с помощью формул:
Ход урока
Актуализация знаний.
Двое учащихся выходят к доске и задают друг другу подготовленные заранее вопросы по теме. Остальные учащиеся выступают в роли экспертов: дают оценку выступлению учеников. Затем приглашается следующая пара и т.д.
II. Решение задач.
1. На рис. 1 представлен график зависимости модуля скорости от времени. Определите ускорение прямолинейного движущегося тела.
(0,5 м/с2)
2.На рис. 2 представлен график зависимости проекции скорости прямолинейного движения тела от времени. Опишите характер движения на отдельных участках. Начертите график зависимости проекции ускорения от времени движения.
Ш. Изучение нового материала.
1.Вывод формулы для перемещения при равноускоренном движении графическим способом.
а) Путь, пройденный телом за время, численно равен площади трапеции АВС
б) Разбивая трапецию на прямоугольник и треугольник, найдем площадь этих фигур в отдельности:
III. Решение задач.
Пример решения задачи.
Велосипедист, движущийся со скоростью 3 м/с, начинает спускаться с горы с ускорением 0,8 м/с2. Найдите длину горы, если схiуск занял б с,
Решите задачи по образцу.
1. Автобус двигается со скоростью 36 км/ч. На каком минимальном расстояния от остановки водитель должен начать тормозить, если для удобства пассажиров ускорение при торможения автобуса не должно превышать 1,2 м/с ? (42 м)
2. Космическая ракета стартует с космодрома с ускорением
45 м/с2. Какую скорость она будет иметь после того, как пролетит 1000 м? (300 м/с)
3. Санки скатываются с горы длиной 72 м в течение 12 с. Определите их скорость в конце пути. Начальная скорость санок равна нулю. (12м/с)
IV. Итоги урока.
V. домашнее задание: 7, 8, уп.7 (1 - 3).
Урок 8.
Тема: "Решение задач"
Цель:
1. Совершенствовать умения учащихся рассчитывать мгновенную скорость, ускорение, перемещение тела, находить координаты тела в любой момент времени при равноускоренном движения.
2. Решать задачи аналитическим и графическим способами.
Ход урока
1 . Актуализация званий. Кратковременная самостоятельная работа.
а) Вывод формулы для перемещения при равноускоренном движении.
б) дополнительное задание: вывод формулы для перемещения без учета времени t:
2. Решение задач.
1. Даны графики движения пяти тел (рис. 1). Охарактеризуйте, как движутся эти тела.
2. Уравнение скорости движущегося тела V = 5 - 4 t. Определите начальную скорость и ускорение тела. Постройте график скорости (V0= 5м/с; а = 4м/с2)
По графику зависимости проекции скорости от времени (рис. 2) определите:
o ускорение, с которым движется тело;
o путь, пройденный телом за 20 с;
o время равноускоренного движения;
o начальную скорость равноускоренного движения;
o мгновенную скорость движения в конце 10-й секунды;
o скорость равномерного движения;
o путь, пройденный телом за 10 с равномерного движения,
4. Трамвай, трогаясь с места, увеличивает свою скорость в течение 10 с. При этом он проходит путь 30 м. Найдите ускорение, с которым двигался трамвай. (0,6 м/с2)
5. Космическая ракета разгоняется из состояния покоя и, пройдя путь 200 км, достигает скорости 11 км/с. С каким ускорением она двигалась? (302м/с2)
Ш. Тестовая работа.
1. Девочка начинает скатываться на санках с горки, длина которой L. Ускорение ее движения постоянно и равно а. По какой формуле можно рассчитать скорость в конце горки?
o 2. Автомобиль тормозит. Как изменяется его скорость со временем? Выберите подходящий вид графика для описания этого движения (рис. З).
З . На рис. 4 изображен график зависимости скорости движения автомобиля от времени. Чему равна его скорость в начальный момент?
.
А.О
Б. З м/с
В. 4 м/с
Г. 5 м/с
Д. Среди ответов А - Г нет правильного
4. Скорость и ускорение движущегося шарика совпадают по направлению. Как изменяется скорость движения шарика в этом случае?
А- Увеличивается
Б. Уменьшается
В. Не уменьшается
Г. Изменяется только по направлению
Д. Среди ответов А - Г нет правильного.
5. Формула для расчета скорости велосипедиста, движущегося прямолинейно, имеет вид V =5 + 2 t, где скорость выражена в м/с, а время - в секундах. Чему равна начальная скорость?
А. О
Б. 5 м/с
В. 2 м/с
Г. 7 м/с
Д. .3 м/с.
6. По уравнению скорости (см. задание 5) определите ускорение.
А. О
Б. 5 м/с2
В. 2 м/с2
Г.? м/с2
Д. З м/с2
IV. Итоги урока.
V. Домашнее задание: упр.8 (1, 2).
Урок 9.
Лабораторная работа №1. Исследование равноускоренного движения без начальной скорости
Цель: измерить ускорение, с которым шарик скатывается по наклонному желобу, и его мгновенную скорость перед ударом о цилиндр.
Оборудование: шарик, желоб лабораторный, штатив с муфтой и лапкой, металлический цилиндр, лента измерительная.
I. Организационный момент.
II. Анализ выполненной тестовой работы.
III. Ответьте на вопросы:
" Какое движение называют равноускоренным?
" Запишите формулу ускорения и его единицы в СИ.
" Ускорение тела равно 0,5 м/с2. Что это означает?
" Напишите основную формулу проекции вектора перемещения при равноускоренном движении.
" По какой формуле рассчитывается проекция и модуль вектора перемещения тела при его равноускоренном движении из состояния покоя?
" Во сколько раз увеличится модуль вектора перемещения тела при увеличения его ускорения в 2 раза? (V0 = 0)
" Во сколько раз увеличится модуль вектора перемещения тела при увеличении времени его движения в З раза? (V0 = 0)
" Напишите формулу для определения вектора мгновенной скорости, проекция и модуля вектора мгновенной скорости.
IV. Лабораторная работа.
Выполните следующие действия:
1. Соберите установку, как показано на рис. 148 (стр. 23) учебника. Желоб укрепите в штативе так, чтобы время движения шарика по нему было примерно равно трем промежуткам времени между ударами метронома. На нижний конец желоба положите металлический цилиндр, а на верхний - шарик, придерживая его рукой.
2. Настройте метроном на 60 ударов в минуту.
3. Сделайте несколько пусков шарика, каждый раз отпуская его одновременно с одним из ударов метронома, и, передвигая цилиндр по желобу, добейтесь совпадения удара шарика о цилиндр с каждым последующим ударом метронома. Отметьте мелом начальное положение шарика и в момент каждого удара метронома.
4. Измерьте расстояние между нулевой и каждой следующей меткой.
5. Сделайте вывод, равномерно или неравномерно двигался шарик по наклонному желобу.
6. Для каждого из трех опытов рассчитайте значение ускорения тела по формуле:
7. Опредилите мгновенную скорость шарика перед ударом о цилиндр по формуле: V= V0+at, при V0=0; V= at.
8. Результаты опытов измерений и вычислений запишите в таблицу.
IV. Итоги урока
V. домашнее задание: §7,8.
Урок 10.
Контрольная работа № 1
Цель: проконтролировать знания и умения учащихся, приобретенные при изучении темы.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Выполнение контрольной работы по вариантам.
1 вариант
1. Можно ли считать материальной точкой Землю при расчете:
а) расстояния от Земли до Солнца; б) длины экватора?
2. Мяч, брошенный вертикально вверх, достиг максимальной высоты 10м и упал на то же место, откуда был брошен. Какой путь пройден мячом? Чему равно его перемещение? (20 м, 0)
3. При равномерном движении пешеход проходит за 10 с путь 15 м. Какой путь он пройдет при движении с той же скоростью за 2 с? (3 м)
4. Два автобуса движутся по прямолинейному участку шоссе. На рис. 1 представлены графики проекции скоростей этих автобусов на ось Х, параллельную шоссе.
5. Поезд подходит к станции со скоростью 36 км/ч и останавливается через минуту после начала торможения. С каким ускорением двигался поезд? (0,17 м/с2)
6. По графику, изображенному на рис. 2, определите ускорение тела, двигающегося прямолинейно, и путь, пройденный телом за 4 с.
а) Определите характер движения автобусов.
б) Как направлены их скорости по отношению друг к другу?
в) С какой по модулю скоростью движутся автобусы?
II вариант
Можно ли принять Землю за материальную точку при расчете:
а) скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца;
б) скорости движения точки экватора при суточном вращении Земли вокруг оси?
2, Мяч упал с высоты З м, отскочил от пола и был пойман на высоте 1 м. Найти путь и перемещение мяча. (4 м, 2 м)
3. При равномерном движении пешеход за 4 с проходит путь 6 м. Какой путь он пройдет при движении с той же скоростью за З с?
(4,5 м)
4. Два автомобиля движутся по прямолинейному участку шоссе. На рис. 1 представлены графики проекции скоростей этих автомобилей на ось Х, параллельную шоссе.
а) Опишите характер движения автомобилей.
б) Как направлены их скорости по отношению друг к другу?
в) Определите модуль скорости каждого автомобиля.
5. Какую скорость приобрел автомобиль при торможении с ускорением 0,5 м/с2 через 10 с от начала торможения, если его начальная скорость была равна 36 км/ч? (5 м/с)
6. По графику, изображенному на рис. 2, определите ускорение прямолинейно движущегося тела и путь, пройденный телом за 2 с.
III. Итоги урока
I V. домашнее задание: упр.6 (4, 5).
Урок 11
Тема: "Относительность движения"
Цель:
1. Продолжить формирование знаний об относительности движения;
2. доказать, что траектория, перемещение, координаты, скорости - понятия относительные;
3. ознакомить учащихся с инерциальными системами отсчета;
4. ввести классическую формулу сложения скоростей.
Ход урока
I. Анализ контрольной работы.
II. Изучение нового материала.
1. А.С. Пушкин в стихотворении "Движение" писал об относительности движения так:
Движенья нет, сказал мудрец брадатый,
Другой смолчал и стал пред ним ходить.
Сильнее бы не мог он возразить;
Хвалили все ответ замысловатый,
Но, господа, забавный случай сей
Другой пример на память мне приводит:
Ведь каждый день пред нами солнце ходит,
Однако ж прав упрямый Галилей.
В своем знаменитом труде "О вращении небесных сфер" Н. Коперник, польский ученый (1473 - 1543 гг.), писал: "Так при движении корабля в тихую погоду все, находящееся вне, представляется мореплавателям движущимся, а сами наблюдатели, наоборот, считают себя в покое со всем, с ними находящимся. Это же, без сомнения, может происходить при движении Земли, так как мы думаем, что вокруг нее вращается вся вселенная".
Коперник разработал схему гелиоцентрического устройства нашей планетной системы, согласно которой все планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца.
Галилео Галилей (1564 - 1642 гг.), великий итальянский физик и астроном, развил запрещенное в те времена церковью учение Коперника о движении Земли, за что в 1633 г. был осужден римским католическим судом. Приговор был отменен Ватиканом 350 лет спустя. Галилей открыл принцип относительности, ввел понятие инерции.
2. Формирование понятия относительности траектории.
Демонстрации.
1. Возьмите длинную стеклянную трубку с вязкой жидкостью (глицерином), в которую падает шарик. Движение шарика относительно трубки будет равномерным. Перемещайте трубку вдоль классной доски, отмечая мелом положения шарика через некоторые промежутки времени, с помощью которых изобразите траекторию шарика относительно классной доски.
2. Изобразите траекторию движения шарика относительно трубки.
3. Изобразите траекторию движения шарика в трубке, перемещенной в вертикальном направлении, относительно горизонтальной черты на классной доске. (Эту демонстрацию можно провести с воздушным пузырьком в трубке с водой.)
Примеры относительности траектории.
" Падающее яблоко по отношению к движущемуся вагону совершает прямолинейное движение, а по отношению к перрону - криволинейное.
" Траектория капли воды относительно Земли - отвесная линия, относительно движущегося прямолинейно и равномерно поезда - косые линии.
Относительность перемещения.
З. Методические рекомендации.
Следует обратить внимание учащихся, что само по себе выражение "тело движется" абсолютно бессодержательно, пока мы не укажем тело, которое, по определению, считается неподвижным. Принцип относительности наряду с утверждением относительности ряда величин и понятий содержит утверждения об абсолютности (инвариантности) времени, длины, ускорения, относительной скорости.
I I. Решение задач.
1. Вы находитесь в каюте корабля, который плывет по реке. Окна каюты закрыты. Можете ли вы с помощью какого-либо опыта определить, корабль плывет или стоит на месте? (Нет)
2. Пассажир скорого поезда смотрит в окно на вагоны встречного поезда. В момент, когда последний вагон встречного поезда прошел мимо его окна, пассажир ощутил, что его движение резко замедлялось. Почему?
З. Какие части катящегося вагона движутся, какие находятся в покое относительно дороги, стен вагона?
(Покоятся относительно дороги только точки колес, соприкасающихся в данное мгновение с дорогой. движутся относительно кузова все точки колес, исключая точки оси колеса.)
4. Мимо стоящего автомобиля проезжает колонна движущихся с одинаковой скоростью тракторов. Движется ли каждый из тракторов относительно автомобиля? двигается ли трактор относительно трактора? 4вигаетея ли автомобиль относительно трактора?
5. Моторная лодка развивает на озере скорость 10 км/ч относительно берега. Какова ее скорость относительно берега при движении вверх по реке, вниз по реке, если скорость течения реки 2 км/ч?
(З км/ч; 12 км/ч.)
6. Пловец должен переплыть реку по кратчайшему пути. С какой скоростью относительно воды он должен плыть, если скорость течения реки относительно берега равна 0,8 м/с, а скорость пловца относительно берега 0,6 м/с? (1 м/с)
III. Итоги урока.
IV. домашнее задание: § 9, улр.9 (1 -4).
Урок 12
Тема: "Первый закон Ньютона"
Цель:
1. Изучить 1 закон Ньютона, показать особую значимость этого закона;
2. формировать умение применять его для решения качественных задач;
3. показать применение этого закона при объяснении движения тел.
Ход урока
1. Актуализация знаний.
Самостоятельная работа
1 вариант
1. Группа самолетов одновременно выполняет фигуры высшего пилотажа, сохраняя заданный строй. Что можно сказать о движении самолетов относительно друг друга?
2. Изобразите траекторию движения иглы относительно грампластинки при ее проигрывании.
З. Пловец плывет по течению реки. Определите скорость пловца относительно берега, если скорость пловца относительно воды 1,5 м/с, а скорость течения реки 0,5 м/с.
II вариант
1. Вы находитесь в автомобиле, движущемся со скоростью 120 км/ч, опишите свое движение в системе отсчета, в котором телом отсчета является:
а) ваше тело;
б) дерево, растущее у дороги.
2. Изобразите траекторию движения иглы при проигрывании грампластинки относительно стола, на котором стоит электропроигрыватель.
З. Пловец плывет против течения реки. Определите скорость пловца относительно берега реки, если скорость пловца относительно воды 1,5 м/с, а скорость течения реки 0,5 м/с.
II. Изучение нового материала.
1. Проблемный эксперимент.
1. Положите на плоское стекло маленький стальной шарик. Почему он находится в покое?
2. Приведите шарик в равномерное прямолинейное движение, слегка толкнув его (трением качения можно пренебречь). Равномерное и прямолинейное движение шарика осуществляется при компенсации действия на него других тел (земля и стекло).
З. С помощью тонкого резинового жгута привяжите стальную тележку к вертикальной основе и к противоположной стороне тележки поднесите магнит. Почему тележка находится в покое?
2. Формирование понятия инерции.
Знакомство с формулировкой 1 закона Ньютона как закона инерции: если на данное тело не действуют другие тела или действия других тел компенсируются, то это тело либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно.
3. Формирование понятия инерциальной системы отсчета как системы, в которой выполняется закон инерции.
Строгой инерциальной системой отсчета является система отсчета, связанная с любой звездой, которая не испытывает заметных воздействий извне, т.к. достаточно удалена от других, звезд. С высокой степенью точности инерциальной можно считать систему, связанную с Солнцем, координатные оси которой направлены на какие-либо три удаленные звезды.
для решения многих задач механики систему отсчета, связанную с Землей, считают инерщ4альной системой отсчета
4. Исторические сведения.
Начало механики было положено в трудах Аристотеля в IУ в. до н. э., который утверждал, что ((движется только движимое" или ((без сил нет движения". На ошибочность утверждений Аристотеля указал Галилео Галилей. Он впервые применил экспериментальный метод исследования в науке и, наблюдая движение тел по наклонной плоскости, сделал вывод, что естественным состоянием тела (при отсутствии взаимодействия с другими телами) является равномерное и прямолинейное движение, а не покой, как полагал Аристотель.
Закон инерции был включен И. Ньютоном в основу механики, потому его называют первым законом Ньютона.
В своей книге "Математические начала натуральной философии", изданной в 1687 г., И. Ньютон писал: Всякое отдельно взятое тело, поскольку око предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения".
III. Решение задач.
1. Мяч, лежащий на полу вагона поезда, приходит в движение в направлении, обратном направлению ускорения движения вагона.
Указать систему отсчета, в которой выполняется 1 закон Ньютона. Какая система отсчета будет в этом случае являться неинерциальной?
Инерциальная система отсчета Неинерциальная система отсчета
Вагон и стоящий в коридоре вагона человек движутся с ускорением, а мяч, сохраняя состояние покоя относительно наблюдателя на Земле, приближается к человеку в вагоне
Мяч относительно стоящего в
коридоре человека приходит в
ускоренное движение (к человеку), следовательно, на него действует сила (сила инерции)
2. Как объяснить опускание столбика ртути при встряхивании медицинского термометра?
З. Герой романа Сирано де Бержерака "История государства на Луне" рассказывал о якобы произошедшем с ним случае, когда он был поднят вместе со склянками (он занимался физическими опытами) на воздух.
Через некоторое время он, к удивлению, очутился уже не во Франции, а в Канаде и объяснил это тем, что в то время, когда он висел в воздухе, Земля переместилась под ним, продолжая вращаться. Объяснить, возможен ли подобный случай.
4. Указать, действия каких тел компенсируются в следующих случаях:
а) воз из басни И. А. Крылова "Лебедь, Рак и Щука";
б) парашютист равномерно спускается с раскрытым парашютом;
в) санки скатываются с горы.
IV. Итоги урока.
V. домашнее задание: §10, упр.10.
Урок 13/13. Второй закон Ньютона
Цель: сформировать понятие силы как количественной характеристики действия одного тела на другое; эксперкментально обосновать П закон Ньютона, ввести единицу силы.
Ход урока
1. Актуализация знаний (фронтальный опрос).
- Что изучает динамика?
- Что называется инерцяей?
- Приведите примеры движения тел по ияерцяи.
- Кто из ученых первым установил, что тело при отсутствии внешнего воздействия может не только покоиться, но и двигаться црямолинейно и равномерно?
- Сформулируйте первый закон Ньютона.
- Какие системы отсчета называют инерциальльими?
- Может ля одно и то же тело в одной системе отсчета сохранять свою скорость, а в другой изменить?
-. Что произойдет с бруском и почему, если тележку, на которой он стоят, резко деркуть вперед? Если тележку резко оста нёвкть?
Ч. Самостоятельная работа.
Назовите тела, действия которых компенсяруIотся в следующих случаях:
1) айсберг плавает в океане;
2) камень лежит на дне ручья;
З) подводная лодка равномерно
и прямолинейно дрейфует в толще воды; 4) аэростат равномерно и врямолявейно
поднимается вверх;
5) аэростат удерживается у поверхности Земли канатами;
б) стальной шар находится в состоянии покоя:
1. Формирование понятия сгйы как количественной характерист ики взавмодействвия тел. -
Сила - это величина, характеризующая действие одного тела на другое, приводящее к его ускорению.
Сила характеризуется величиной, направлением и точкой приложения.
2. Установление количественной связи между сцаой, действую щей на тело, и пргiобретаемым телом ускорением.
а) Обвяжите прочной ниткой каждую из двух книг, массы которых равны, соедините нитки упругой резинкой. Положите книги на гладкую поверхность, разднинув их так, чтобы резинка была натянутой,. и положите карандаш посередияе между книгами. Отпустите обе книги.
- На одинаковые взя разные рассто ниях сме стятся книги?
- Какое ускорение получают книги?
Раздвяяьте книги на большее расстояние и вновь отпустите. Сравните ускорения, приобретенные книгами, с результатами предыдущего опыта.
Проделайте такой же опыт с разными по массе книгами. Объясните результаты опыта.
б) Проверьте на опыте следуюшее утверждение: шаряк получит тем большее ускорение, чем сильнее его ударят.
III. Изучение нового материала.
Демонстрационный эксперимент.
Ф Прикрепите подвижную тележку при помощи пружинного динамометра к перекинутой через неподвижный блок нити с грузом на конце, груз растяггвает пружину, которая сообщает ускорение тележке. Чем больше подвешенный груз, тем сильнее растягдвается тiружина, тем больше ускорение тележки. Путь 8, лройдеiшый тележкой, можно определить с помощью капельнтщы. Модуль ускорения можно
25
найти по формуле: а =
Опыт показывает: ускорение тела пропорционально действующей на него силе.
Повторите опыт, устанавлввая на тележке различные тела и подбирая груз на конце нити таким образом, чтобы показания динамометра были одинаковыми во всех опытах.
Опыт показывает, что ускорение тела обратно пропорционально массе тела.
3. Формулировка II закона Ньютона.
Определение силы.
Единицы силы.
Понятие о равнодействующей силе.
Частный случай закона, если Е = О, то и а = О, т.е. тело сохраняет состояние покоя и равномерного прямолинейного движения.
4. Примеры проявления второго закона Ньдточа.
е
е
Электровоз разгоняет поезд с тем меньшим ускорением, чем больше масса поезда.
Огталкцвая с одинаковой силой пустую и тяжелую нагруженную лодки от берега, заставили первую из них двигаться с боo льшим ускорением, чем вторую.
o Закону подчиняется движение небесных тел, мельчайхдих песчинок, гонимых ветром.
е
В'. Решение задач.
1. Нахождение равнодействующей силы.
2. Чему равна равнодействующая трех ски, приложенных к телу в точке А (рис. 1)?
У. Итоги урока.
УТ. домашнее задание: § 11, упр.1 1 (1,2).
Урок 14
Тема: " Третий закон Ньютона"
Цель:
1. Ознакомить учащихся с третьим законом Ньютона.
2. Показать на примерах проявление закона в природе.
3. Формировать экспериментальные навыки и умение анализировать результаты эксперимента.
Ход урока
1. Актуализация знаний (собеседование по вопросам).
- Что такое сила?
- По какому признаку опредёляют, что к телу приложена сила? Какие силы называют равными?
Чем определяется результат действия силы?
- Зависит ли значение силы от выбора системы отсчета, в которой рассматривается движение тела под действием данной силы?
- Экспериментально обоснуйте утверждение: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к нему.
- Докажите экспериментально, что ускорение тела обратно пропорционально массе тела.
- Как формулируется второй закон Ньютона?
- Что такое равнодействующая?
- Как движется тело, если сумма всех сил, действующих на него, равна нулю?
- Как движется тело йод действием силы, постоянной по модулю и по направлению?
- Какие из величин: сила, скорость, ускорение, перемещение - всегда совпадают по направлению?
Методические рекомендации.
Собеседование проводится с учащимися у доски, где записаны вопросы. Опрос проводится в быстром темпе: учитель задает любые З - 4 вопроса, затем учащиеся продолжают работу по решению задач. Приглашается следующий ученик и т.д.
Самостоятельные работы учащиеся сдают по окончании собеседования (15-20 мин.). $
Самостоятельная работа.
I вариант
1. Сила 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с2. Какова масса этого тела?
2. Выясните, как и в каком направлении движется тело. Укажите, куда направлено ускорение? (Рис. 1)
3. Мяч массой 0,5 кг в течение 0,02 с приобретает скорость
10 м/с. Найдите силу удара.,
II вариант
1. С каким ускорением двигался при разбеге реактивный самолет массой 60 т, если сила тяги двигателя 90 кН?
2. Выясните, как и в каком направлении движется тело. Укажите, куда направлено ускорение. (Рис. 2)
З. На покоящееся тело массой 0,2 кг действует в течение 6 с сила 0,1 Н. Какую скорость приобретет тело за указанное время?
II. Изучение нового материала.
1. Проблемный эксперимент.
а) Положите на гладкий стол два сильных магнита с разноименными полюсами навстречу друг другу. Наблюдайте за движением магнитов навстречу друг другу.
б) Подвесьте заводную тележку на нитях.
- Почему она не движется?
Опустите тележку на стол.
- Почему она пришла в движение?
в) Установите металлическую линейку на двух опорах. Установите на ней груз.
Обсуждение вопросов:
- Почему груз не падает?
- Почему линейка прогибается?
г) Предложите учащимся встать на демонстрационные тележки и одному из них оттолкнуться от другого.
- Почему едут обе тележки?
д) Ударьте кулаком по столу, что вы ощущаете? Почему больно вам, если вы действовали на стол?
е) Зацепите крючками два динамометра и слегка разведите их в стороны. Заметьте показания обоих динамометров. Увеличьте действия динамометров друг на друга. Заметьте их новые показания. Сделайте вывод.
2. Формулировка третьего закона Ньютона.
Формула F1 = - F2 . Особенности закона:
а) силы возникают при взаимодействии;
б) появляются парами;
в) одной природы;
г) не уравновешиваются;
д) приложены к разным телам.
3. Иллюстрация к п.2 (б,в) (рис. 1,2,3,4).
5. Примеры проявления закона в природе, быту: при ударе молотом по шляпке гвоздя молоток останавливается, гвоздь входит в древесину; движение человека по Земле, лошади, впряженной в тележку, автомобиля, тепловоза и др.
III. Ответьте на ВОПРОСЫ.
1. Отчего погиб Святогор-богатырь?
Слезает Святогор с добра коня,
Ухватил он сумочку обема руками,
Поднял сумочку повыше колен-
И по колена Святогор в землю угряз,
А по белу лицу не слезы, а кровь течет,
Где Святогор угряз, тут и встать не мог.
Тут и ему было кончение.
2. Почему автомобилю трудно тронуться с места на обледенелой улице?
3. Вспомните известные опыты Отто Герике с магдербургскими полушариями.
Герике поставил опыт.
Полушария он взял,
Выкачал оттуда воздух,
Растянуть их предлагал.
Известно, что в опытах с каждой стороны полушарий впрягалось по 8 лошадей. Получилась бы более сильная тяга, если прикрепить одно полушарие к стенке, а с другой стороны (со стороны другого полушария) впрячь 16 лошадей? (Увеличение в 2 раза)
IV. Итоги урока.
V. Домашнее задание: § 12, улр.12 (1 - 3).
Урок 15
Тема: " Закон всемирного тяготения"
Цель:
1. Ознакомить учащихся с законом всемирного тяготения.
2. Формировать умение рассчитывать силу всемирного тяготения.
3. Решать экспериментальные и качественные задачи.
Ход урока
1. Актуализация знаний.
Решение экспериментальных и качественных задач
Задания предлагаются на отдельных карточках. Учащиеся работают в парах, обсуждают задачу, проводят опыты, формируют правильный ответ.
1. На весах уравновешен стакан с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду погрузить карандаш и держать его в руках, не касаясь стакана? Ответ подтвердите опытом. (Нарушится.)
2. С помощью нити укрепите лезвие безопасной бритвы на спичечной коробке (рис. 1). Подвесьте коробку на нити, как указано на рисунке, и пережгите пить, удерживающую лезвие. Что произойдет с лезвием и коробкой? (Приходят в движение.)
3. На штативе укрепляются два демонстрационных динамометра. К верхнему подвешивается груз, на площадку нижнего ставится стакан с водой. Стрелки динамометра устанавливаются на нули, чтобы не учитывать веса груза и стакана с водой. После этого груз опускается в воду так, чтобы он не касался дна и стенок стакана (рис.2). Каковы показания обоих динамометров?
4. Разорвется ли веревка, которая может выдержать натяжение в 150 Н, если двое тянут за веревку в разные стороны с силой 120 Н?
5. Сначала двое тянут веревку в разные стороны с силой по 100 Н, затем, привязав веревку к стене, тянут ее вдвоем за другой конец каждый с той же силой. Одинаково ли натяжение в этих случаях?
6. Забить гвоздь в фанерную стенку трудно - при ударе фанера прогибается. Однако гвоздь удается забить, если с противоположной стороны стенки поместить массивное тело. Например, топор. Как это объяснить?
7. Почему тяжелогруженный 50-тонный вагон, прицепленный к пассажирскому поезду, делает ход поезда более плавным?
8. Почему нагруженный автомобиль на булыжной мостовой движется более плавно, чем такой же без груза?
9. Определите силу натяжения нити в каждом из случаев, изображенных на рис. 3, а, б, в. Массы грузов одинаковы и равны 0,5 кг.
Рис.2.
10. Найдите физическую ошибку в проекте Сирано де Бержерака, с помощью которого он предлагал достичь Луны!
Я изобрел шесть средств
Подняться в мир планет!
Сесть на железный круг
И, взяв большой магнит,
Его забросить вверх высоко,
Докуда будет видно око,
Он за собой железо приманил,
Вот средство верное!
А лишь он вас приманит,
Схватить его и бросить вверх опять,
Так поднимать он бесконечно станет.
Э. Ростан. Сирано де Бержерак
11. Две лодки находятся на спокойной воде. Люди, сидящие в лодках, тянут веревку, соединяющую лодки.
а) Сравните движение лодок.
б) Изменится ли движение лодок, если один конец веревки привязать к одной из лодок, а за другой тянуть человеку, находящемуся во второй лодке?
12. К потолку каюты равномерно идущего теплохода подвешен шар. Какое произойдет изменение в положении шара, если теплоход пойдет:
а) ускоренно (замедленно);
б) повернет;
в) внезапно остановится?
II. Изучение нового материала.
1. Примеры проявления взаимного притяжения тел друг к другу:
o Падение тел на Землю.
o Движение планет вокруг Солнца.
o Приливы и отливы.
o Водопады.
o Тяжесть хозяйственных сумок.
o Существование воздушной атмосферы Земли.
2. Создание проблемной ситуации.
- Почему при разговоре друг с другом мы не ощущаем взаимного притяжения? (Силы притяжения малы.)
- Почему же человек не может взлететь вверх подобно птице, а вынужден создавать самолеты и ракеты?
3. Исторические сведения
Выдающийся польский ученый 11. Коперник (1473 - 1543 гг.) разработал схему гелиоцентрического устройства нашей планетной системы, но не смог объяснить причины, под действием которых происходит вращение планет вокруг Солнца.
Немецкий астроном И. Кеплер (1571 - 1630 гг.) вывел законы движения планет и высказал предположение, что тела взаимно притягиваются, эта сила прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
И. Ньютон предположил строгую математическую формулировку закона и впервые доказал, что именно сила тяготения определяет движение планет. Исаак Ньютон открыл этот закон в 23-летнем возрасте, но 9 лет не публиковал его, т.к. неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. Когда это расстояние было уточнено, Ньютон в 1667 г. опубликовал закон всемирного тяготения.
- В 1682 г. английский астроном Э. Галлей по формулам Ньютона вычислил время вторичного прихода к Солнцу наблюдавшейся в то время на небе яркой кометы. Комета вернулась в строго рассчитанное время, подтверждая истинность теории.
4. Формулировка закона всемирного тяготения.
Значение гравитационной постоянной, ее единицы измерения и физический смысл.
Следует обратить внимание на то, что закон всемирного тяготения справедлив для материальных точек и шаров, плотность которых распределена симметрично относительно их центров.
III. Решение задач.
1. С какой силой притягиваются два вагона массой по 80 т каждый, если расстояние между ними 1 м? (4,3 * 10-1 Н)
2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1000 кг каждая будет равна 6,67 * 10-9 Н? (100 м)
IV. Итоги урока.
V. домашнее задание: 15, упрI5 (1,2).
Урок 16.
Тема: " Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах"
Цель:
1. Рассмотреть силу тяжести как частичный случай силы тяготения;
2. формировать умение рассчитывать ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах.
Ход урока
1. Актуализация знаний (фронтальный опрос).
Какие силы называют силами всемирного тяготения?
- Сформулируйте закон всемирного тяготения.
- Зависит ли сила тяготения от свойств окружающей среды?
- В каких случаях справедлива формула, выражающая закон всемирного тяготения?
- Можно ли защититься от сил тяготения?
- Чему равна постоянная всемирного тяготения, в каких единицах измеряется?
- Каков физический смысл гравитационной постоянной?
-. Почему во многих случаях мы не замечаем взаимного притяжения тел?
- Где на практике применяют закон всемирного тяготения?
- Электрические заряды могут притягиваться и отталкиваться. Существуют ли силы гравитационного отталкивания между телами?
- Почему у большинства спутников планет и астероидов нет атмосферы?
- Как изменится сила притяжения между двумя телами, если масса обоих тел удвоится? Если расстояние между ними удвоится? Уменьшится на половину?
II. Решение задач.
1. Найдите силу гравитационного взаимодействия Земли и Луны, если масса Земли 5,98 1024 кг, масса Луны 7,35 1022 кг и средне расстояние между ними 3,84 108 м. (2.102011)
2. Во сколько раз сила притяжения тела к Земле больше на поверхности Земли, чем на высоте трех земных радиусов над поверхностью? (16)
III. Изучение нового материала.
1. Способы нахождения силы тяжести:
а) из закона всемирного тяготения;
б) из второго закона Ньютона.
Сравнение полученных формул, вывод формулы для расчета ускорения свободного падения. Возможность использования этой формулы для Земли и любой другой планеты.
IУ. Обсуждение вопросов.
1. Как изменятся сада тяжести, Действующая на тело, при пере- несении тела с полюса на экватор? Почему? (Уменьшится.)
2. При проведении соревнований по подъему тяжестей или прыжкам в высоту нужно ли учитывать, в каком месте земного шара происходит состязание? (Па.)
3. Изменится ли масса данного тела при изменении высоты поднятая его над Землей? (Нет.)
4. Можно ли поднять с Земли тело, приложив к нему силу, равную силе тяжести? (Нет, т. к. ему необходимо сообщишь ускорение.)
IV. Итоги урока. V. домашнее задание: * 16, упр.1б (1 - 4).
Урок 17
Тема: " Решение задач"
Цель:
1. Развивать навыки решения задач на применение закона всемирного тяготения.
2. Совершенствовать умение анализировать, сравнивать, систематизировать знания.
Ход урока
I. Актуализация знаний.
Физический диктант.
1. Закон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягивают друг друга силой, прямо пропорциональной...
2. Силу всемирного тяготения иначе называют...
З. Гравитационная постоянная равна...
4. С помощью закона всемирного тяготения были открыты такие удаленные планеты солнечной системы, как...
5. Силу тяжести рассчитывают по формуле: ...
6. Формула для расчета ускорения свободного падения для Земли имеет вид: ...
7. Сила тяжести, действующая на тело при его удалении от поверхности Земли на высоту h, равна: ...
8. Ускорение свободного падения на любой планете рассчитывается по формуле:
II. Решение задач.
1. Между какими двумя из трех шаров сила тяготения наибольшая? (Рис.1)
2. Какая сила тяжести действует на каждый шар?
З. На какой из двух одинаковых по размерам брусков действует
большая сила тяжести и во сколько раз? (Рис. 2)
4. Чему равно ускорение свободного падения на высоте над поверхностью Земли, равной половине радиуса Земли?
5. Определите ускорение свободного падения на поверхности Венеры, если ее масса равна 4,9 1024 кг, а радиус 6100 км. (8,8 .м/с2)
III. Самостоятельная работа.
I уровень
1 Какая сила тяжести действует на тело массой 1,5 т на поверхности Земли вблизи экватора?
2. На тело на поверхности Земли действует сила тяжести 50 Н. Какова его масса? (5,1 кг)
II уровень
1. Рассчитайте ускорение свободного падения тела на высоте 60 земных радиусов, если масса Земли 6 * 1024 кг, радиус Земли 6,4*106 м. (0,0026м/с2)
2. Тело имеет массу 10 кг, Какая сила тяжести действует на это тело на высоте трех земных радиусов? На поверхности Земли g =9,8 м/с2. (6,1 Н)
IV. Итоги урока.
V. домашнее задание: § 14 (для самостоятельного чтения), упр. 16 (5, б).
Урок 18.
Тема: " Свободное падение тел"
Цель:
1. Экспериментально доказать, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела независимо от их массы падают с одинаковым ускорением.
2. Формировать умение рассчитывать координату и скорость тела в любой момент времени свободного падающего тела.
Ход урока
I. Анализ самостоятельной работы.
II. Изучение нового материала.
1. Возьмите в одну руку металлический диск (от прибора по механике для практикума), а во вторую бумажный пакет такого же диаметра, опустите ах одновременно. Наблюдайте, как движутся диски. 2. Возьмите два бумажных диска (или обычные листы бумаги), отпустите их одновременно. Наблюдайте за процессом движения и моментом падения их на опору.
3. Сомните один из листов бумаги и сделайте из него маленький бумажный шарик. Бросьте одновременно бумажный шарик и развернутый лист бумаги. Объясните наблюдаемое явление.
4. Возьмите бумажный шарик и металлический такого же размера, отпустите их одновременно, наблюдайте, как оба шарика практически одновременно касаются опоры.
5. У трубки Ньютона откройте кран и держите ее в вертикальном положении краном вверх. Обратите внимание учащихся на птичье перышко, пробку и кусочек свинца, лежащие на дне прибора. Быстрым движением переверните трубку краном вниз и обратите внимание на звук от удара свинцового грузика, затем можно увидеть, как падает пробка и медленно опускается перышко. Соедините трубку Ньютона шлангом с насосом Комовского (через демонстрационный манометр) и откачайте воздух.
Закройте кран трубки и снова переверните ее. Учащиеся должны увидеть, как одновременно с кусочком свинца падают пробка и перышко. Сделайте вывод.
Исторические сведения.
1) По Аристотелю (384 - 322 гг. до н. э.), легкие тела падают медленнее тяжелых. О сопротивлении движения со стороны атмосферы тогда еще не догадывались.
2) Существует легенда, будто Галилей проделал большой демонстрационный опыт, бросая легкие и тяжелые предметы с вершины Пизанской падающей башни. (Прелестное небольшое строение - Пизанская падающая башня -. достопримечательность Пизы, приветливого итальянского города. Как только ее построили,
- она сразу же начала наклоняться, а сейчас этот знаменитый наклон образует с вертикалью угол, близкий к 500). Одни говорят, что Галилей с вершины башни бросал стальные и деревянные шары, а другие утверждают, будто это были железные шары весом 0,5 и 50 кг.
Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросал сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью.
II. Уравнение для координаты:
Вектор ускорения свободного падения направлен по вертикали вниз, а его модуль равен 9,8 м/с2.
III. Решение задач.
Определите высоту моста над рекой, если камень, выпущенный из рук (Vо= 0), достигает поверхности воды через З с.
Начало координат поместим на поверхности реки. Ось ординат ОУ направим вертикально вверх. Запишем уравнение координаты:
Исследуем уравнение:
1. В момент достижения камнем поверхности воды координата тела у =0, начальная координата уо=h , проекция вектора на ось ОУ gу =- g.
Подставим величины в уравнение для координаты, получим;
2. Установлено, что человек безопасно для жизни -может прыгать с высоты 2 м. С какой скоростью он при этом достигает поверхности Земли?
Выберем за начало отсчета положение сокола в начальный момент времени. Запишем известную формулу для вектора перемещения:
IV. Итоги урока
V. домашнее задание: § 1З,упр.13 (1 -З).
Урок 19.
Тема: "Движение тела, брошенного вертикально вверх"
Цель:
1. Совершенствовать навыки решения задач по определению координаты и скорости тела, брошенного вертикально вверх в любой момент времени.
2. Формирование знаний уравнений при ускоренном движении.
3. Развивать интерес к решению задач.
Ход урока
I. Анализ самостоятельной работы.
II. Актуализация знаний (фронтальный опрос).
- Какое движение называют свободным?
- Кто впервые эксперимёнтально доказал, что земной шар сообщает всем телам вблизи поверхности Земли одинаковое ускорение?
- Что такое ускорение свободного падения?
- Изменится ли ускорение падающего вниз тела, если сообщить начальную скорость?
- Запишите уравнение для координаты свободно падающего тела.
- Как определить скорость свободно падающего тела в любой момент времени?
- Запишите формулу для проекции вектора перемещения при свободном падении тел.
- Назовите особенности свободного падения тел.
- Как на опыте можно подтвердить независимость ускорения свободного падения от массы падающих тел?
Ш. Решение задач.
1. Из духового ружья выстрелили вертикально вверх. Начальная скорость пули равна 50 м/с. На какую высоту поднимется тело? На какой высоте будет пуля 2с после выстрела?
2. С обрывистого берега реки бросили вертикально вверх камень с начальной скоростью 20 м/с. На какой высоте он окажется через 4 с от начала движения? Какой путь он при этом пройдет?
IV. Групповая работа учащихся.
Класс разбивается на группы по желанию. Каждая группа определяет уровень сложности задач для самостоятельного решения. Из наиболее подготовленных учащихся избирается экспертная комиссия, которая решает задачи I и II уровня сложности, заслушивает
отдельных и оценивает ответы представителей групп. Задания оформляются на карточках.
I уровень
Карточка 1.
Сколько времени будет падать тело с высоты 490 м? (10 с)
Карточка2. -
Тело бросили вертикально вверх с поверхности Земли со скоростью 6 м/с. На какой высоте оно будет через 0,4 с? (1,6 м)
Карточка 3. -
Мячик брошен с Земли вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Сколько времени он будет двигаться вверх? (2 с)
II уровень
- - Карточка 4. -
Камёнь бросили с высоты 10 м вертикально вниз со скоростью 15 м/с. Через сколько времени он достигнет земли? С какой скоростью он коснется поверхности? (0,5 с, 20 м/с.)
Карточка 5.
Камень свободно падает с высоты 80 м. Какова скорость камня в момент падения на землю? Сколько времени продолжалось падение? -(40 м/с, 4 с)
Карточка 6. -
Мяч брошен вертикально вверх со скоростью 24 м/с. На какую высоту он поднимется? (28,8 м)
V. Отчет представителей группы.
V I. Итоги урока.
Урок 20
Тема: « Исследование ускорения свободного падения».
Лабораторная работа 2
Цель:
-
Познакомить учащихся с различными способами определения ускорения свободного падения. -
Продолжить формировать умение наблюдать, анализировать, оформлять результаты, вести записи в тетради.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Выполнение лабораторной работы.
а) При наличии оборудования лабораторная работа выполняется по указаниям в учебнике на стр. 231 —232.
б) Пользуясь стробоскопической фотографией (рис. 27, стр. 53), вычислите модуль ускорения свободного падения шарика. Начальная скорость шарика равна нулю, время между вспышками Т =0,1 с.
Выполните следующие действия:
— Измерьте путь S , пройденный шариком за время t= пТ, где п — число интервалов между положениями свободно падающего шарика.
— Вычислите значение ускорения свободного падения для п=1,2,3 по формуле 
— Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
в) Творческое задание.
Как, пользуясь шариком, секундомером и рулеткой, оценить значение ускорения свободного падения?
Выполните эксперимент по плану:
1. Формулировка цели эксперимента.
2. Выяснение условий, необходимых дня достижения поставленной цели.
3. Планирование эксперимента:
а) какие наблюдения провести;
б) какие величины измерить;
в) последовательность выполнения опытов;
г) выбор формы записи результатов эксперимента.
4. Вывод формулы для определения ускорения свободного падения.
5 Проведение опыта, запись результатов.
6. Математическая обработка результатов измерений.
7. Формулировка выводов.
Ш. Контрольные вопросы.
1 Мяч брошен вертикально вверх. Как направлена начальная скорость мяча и его ускорение?
2. Согласно второму закону Ньютона, ускорение прямо пропорционально силе: чем больше сила тяжести, тем больше ускорение свободного падения. Однако оно для всех тел одинаково. Объясните противоречие.
VI. Итоги урока.
V. Домашнее задание: § 13, 14, улр.14.
Урок 21.
Тема: «Прямолинейное и криволинейное движение. Равномерное движение по окружности»
Цель:
-
Ознакомить учащихся с основными характеристиками криволинейного движения. -
Сформировать умения применять теоретические знания при решении задач.
Ход урока
следующая страница>