Урок по теме: Третий закон Ньютона.
Цель урока:
Изучить третий закон Ньютона, добиться понимания этого закона и умения применения его для решения простых задач, показать применение этого закона при объяснении движения тел.
Задачи урока:
Образовательные: сформулировать третий закон Ньютона, добиться усвоения закона.
Воспитательные: формировать систему взглядов на мир; воспитывать интерес к творческой и исследовательской работе.
Развивающие: развивать речь, мышление; совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.
Тип урока: изучение нового учебного материала.
Вид урока: смешанный урок.
Методы:
проблемное обучение;
эвристический;
Оборудование: тележки, гирьки, динамометр, нить длиной 200 мм с петлями на концах.
План урока.
2. Проверка знаний учащихся
3. Изучение нового материала.
4. Эксперимент.
5.Закрепление материала.
6. Домашнее задание.
Ход урока:
Организационный момент.
Учитель здоровается с детьми и проверяет отсутствующих.
2. Проверка знаний учащихся.
Физический диктант:
1 вариант
Инерциальная система отсчета – это система, в которой …
Сила – это физическая величина, характеризующая …
2 вариант
В инерциальной системе отсчета тело движется без ускорения, если ….
Во всех инерциальных системах отсчета …
3. Изучение нового материала
Постановка проблемы:
Учитель:
1. Сколько сил на свете есть,
Ни кому не в силах счесть,
Но Ньютоном нам дано,
Что их четное число.
Как вы понимаете это высказывание?
Ученики дают различные варианты ответов.
Учитель:
2. Хорошо, давайте уточним и проведем опыт: Ударьте рукой по столу. Что вы испытали?
Ученики: Боль.
Учитель:
Почему? Ведь Вы бьёте стол, а не он вас. Вот на этот вопрос мы ответим, если поймем третий закон Ньютона.
Учитель:
Мы уже не раз указывали на то, действие тел друг на друга всегда взаимно, т.е. тела всегда взаимодействуют. Теперь, мы можем сказать, что каждое из взаимодействующих тел действует на соседнее с некоторой силой. Именно, при взаимодействии двух тел, каждое из тел получает ускорение. И отношение ускорений обратно пропорционально отношению масс а
1
,
деленное на а
2
равняется m
2
, деленное на m
1
. (
) Отсюда следует, что 
. Проделаем следующий опыт. Направим две тележки с разными массами друг против друга. Опыт показал, что при взаимодействии тележек ускорения направлены противоположно. Обратим внимание, что мы берем в этом уравнении абсолютные значения ускорений.
Если же написать в векторном виде, то, тоже самое выражение примет следующий вид:
. Но 
, а 
. В результате получается, что 
, где F один и F два это силы, действующие на первое и второе тело. т.е., опыт показывает что, два тела взаимодействуют силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Это и есть третий закон Ньютона.
Учитель:
Итак, мы пришли к решению проблемы, поставленной в начале урока. Кто сделает вывод и обобщение?
Ученик:
Любая приложенная сила имеет силу противодействия, силы существуют парами при взаимодействии тел.
Давайте посмотрим это на эксперименте. Убедимся, что тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположны по направлению.
Учитель: Итак, третий закон Ньютона относится к двум различным силам, приложенным к двум различным объектам, - силе действия , с которой тело 1 действует на тело 2, и силе противодействия , с которой тело 2 действует на тело 1. Эти силы не уравновешиваются, так как они действуют на разные тела. Причем безразлично, какая сила называется силой действия, а какая – противодействия.
Особенности третьего закона Ньютона
Возникают при взаимодействии
Появляются парами
С
илы F
Приложены к различным телам
Не уравновешиваются, хотя и равны по величине,
противоположны по направлению
и действуют по одной прямой
Одной природы
Учитель: приведите примеры применения третьего закона Ньютона из жизни.
Ученики приводят примеры, например:
Стул давит на пол, пол на ножки стула
Груз давит на линейку, линейка на груз, не дает ему падать.
Шарик на нити растягивает нить, а нить не дает шарику падать.
4. Эксперимент.
Учитель:
Теперь рассмотрим еще один пример появления двух сил при взаимодействии.
Проделаем опыт. Подогреем спиртовкой висящий на проволоке металлический патрон с водой, закрытый пробкой. При закипании воды пробка вылетает в одну сторону, а патрон движется в другую сторону. Где ещё мы можем это наблюдать? При стрельбе (отдача), при любом реактивном движении.
5.Закрепление материала
1. К динамометру с обеих сторон привязаны нити, к ним подвешены одинаковые грузы массой по 204 г. (Перекинув нити через блоки, закрываю шкалу динамометра) Что покажет динамометр? (Ответ 2Н).
Ученики: 2Н…5…0,2…
(Выслушав несколько возможных ответов, открываем шкалу.)
2. Лошадь тянет телегу, телега тянет лошадь с той же по величине силой, но в противоположную сторону, в соответствии с третьим законом Ньютона. Почему вся система движется (может, и с ускорением)? (Спорим, приходим к выводу, что и лошадь, и телега взаимодействуют с Землёй, но лошадь подковами толкает землю (а та её) сильнее, чем гладкие ободья колёс телеги.).
6. Домашнее задание
Подумайте, кто выигрывает в игре «Перетягивание каната». Объясните, на следующем уроке обсудим.
Физика: Старый учебник для 10 класса. Г.Я. Мякишев. § 28, новый учебник § 26.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Формулировка третьего закона Ньютона . Два тела действуют друг на друга с , равными по модулю и противоположными по направлению. Эти силы имеют одну и ту же физическую природу и направлены вдоль прямой, соединяющей их точки приложения.
Описание третьего закона Ньютона
Например, книга, лежащая на столе, действует на стол с силой, прямо пропорциональной своей и направленной вертикально вниз. Согласно третьему закону Ньютона стол в это же время действует на книгу с абсолютно такой же по величине силой, но направленной не вниз, а вверх.
Когда яблоко падает с дерева, это Земля действует на яблоко силой своего гравитационного притяжения (вследствие чего яблоко равноускоренно движется к поверхности Земли), но при этом и яблоко притягивает к себе Землю с такой же силой. А то, что нам кажется, что это именно яблоко падает на Землю, а не наоборот, является следствием . Масса яблока по сравнению с массой Земли мала до несопоставимости, поэтому именно яблока заметно для глаз наблюдателя. Масса же Земли, по сравнению с массой яблока, огромна, поэтому ее ускорение практически незаметно.
Аналогично, если мы пинаем мяч, то мяч в ответ пинает нас. Другое дело, что мяч имеет намного меньшую массу, чем тело человека, и потому его воздействие практически не чувствуется. Однако если пнуть тяжелый железный мяч, ответное воздействие хорошо ощущается. Фактически, мы каждый день по многу раз «пинаем» очень и очень тяжелый мяч — нашу планету. Мы толкаем ее каждым своим шагом, только при этом отлетает не она, а мы. А все потому, что планета в миллионы раз превосходит нас по массе.
Таким образом, третий закон Ньютона утверждает, что силы как меры взаимодействия всегда возникают парами. Эти силы не уравновешиваются, так как всегда приложены к разным телам.
Третий закон Ньютона выполняется только в и справедлив для сил любой природы.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | На полу лифта стоит груз массой 20 кг. Лифт движется с ускорением м/с , направленным вверх. Определить силу, с которой груз будет действовать на пол лифта. |
| Решение | Сделаем рисунок
На груз в лифте действуют сила тяжести и сила реакции опоры . По второму закону Ньютона:
Направим координатную ось , как показано на рисунке и запишем это векторное равенство в проекциях на координатную ось: откуда сила реакции опоры: Груз будет действовать на пол лифта с силой, равной его весу. По третьему закону Ньютона, эта сила равна по модулю силе, с которой пол лифта действует на груз, т.е. силе реакции опоры: Ускорение свободного падения м/с Подставив в формулу численные значения физических величин, вычислим: |
| Ответ | Груз будет действовать на пол лифта с силой 236 Н. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Сравнить модули ускорений двух шаров одинакового радиуса во время взаимодействия, если первый шар сделан из стали, а второй – из свинца. |
| Решение | Сделаем рисунок
Сила удара, с которой второй шар действует на первый: а сила удара, с которой первый шар действует на второй: По третьему закону Ньютона, эти силы противоположны по направлению и равны по модулю, поэтому можно записать. Особенности 3 закона Ньютона. Силы появляются только парами. Всегда применяется при взаимодействии тел. Обе силы – одной природы. Силы не уравновешиваются, т.к. приложены к разным телам. Закон верен для любых сил. Слайд 29 из презентации «Законы движения Ньютона» . Размер архива с презентацией 512 КБ.Физика 10 класскраткое содержание других презентаций«Влажность воздуха для человека» - Научная работа по физике на тему «Влияние влажности воздуха на самочувствие человека». Проблемы при отклонениях от оптимальной влажности. Иваново 2009. Изменение влажности воздуха в течение дня в 9 кабинете. Содержание. Цели работы. «Законы сохранения» - Величину. До. Закон Сохранения Импульса Закон Сохранения Механической Энергии Работа и Энергия. Тела. Для определения быстроты совершения работы вводят величину "мощность". После преобразования получим: Рассмотрим пример использования закона сохранения импульса. 3. Работа и Энергия. «Электрический ток в вакууме» - Учитель физики: Должикова Н.Г. Урок физики. 10 класс. Вакуумный диод (для выпрямления переменного тока). Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия (ТЭЭ). Электронные пучки. «Электроэнергетика в мире» - Гэс. Строятся на реках с большим падением и расходом воды. Содержание. Аэс. Типы электростанций. Используют ядерное топливо (урановые руды, плутоний). Тепловые электростанции(ТЭС). Нетрадиционные типы. Гидравлические электростанции(ГЭС). Используют энергию сгорания топлива. Атомные электростанции(АЭС). Нетрадиционные типы электростанций. «Равновесие» - 4. y. Чему равна сила натяжения веревки? А. С. 8. 2. 10 класс. Найти силы, действующие на трос и стержень. В. Первое условие равновесия. Задача №1 Электрическая лампа подвешена на шнуре на кронштейне. 3. Статика. «Уравнение состояния идеального газа» - Вывод уравнения: 1. Какой газ называется идеальным? 2. Назвать макроскопические параметры, характеризующие состояние газа. Уравнение состояния идеального газа. 3. Чему равна постоянная Авогадро? Физика 10 класс. Повторение: - Универсальная газовая постоянная. Тема урока. Третий закон Ньютона показывает, что действие одного тела на другое имеет взаимный характер. Однако часто мы видим (или ощущаем) действие, распространяется только на одно из двух тел, взаимодействующих, в то время, как действие на второе тело остается незамеченным. Согласно третьему закону Ньютона, камень притягивает Землю с такой же силой, с которой Земля притягивает камень. Поэтому, когда камень падает, он и Земля - оба движутся с ускорениями навстречу друг другу. Однако ускорение Земли меньше за ускорение камня во столько раз, во сколько раз масса Земли больше массы камня. Поэтому мы и замечаем часто лишь одну силу взаимодействия с двух - силу, действующую на камень со стороны Земли. А с аналогичным модулем сила, действующая на Землю со стороны камня, остается незамеченной. В завершение урока можно рассмотреть несколько примеров проявления третьего закона Ньютона. 1. Явление отдачи. Сила, действующая на снаряд со стороны пушки, равна по модулю силе, действующей на пушку со стороны снаряда в момент выстрела. В автоматической стрелковом оружии явление отдачи используется для перезарядки оружия. 2. Реактивное движение. С огромной скоростью выбрасывая продукты сгорания топлива назад, ракета действует на них с необычайной силой. С такой же по модулю, но направленной вперед, силой продукты сгорания действуют на ракету. 3. Взаимодействие Земли и Солнца, Луны и Земли, движение планет и других небесных тел. 4. Движение транспортных средств. Вопрос учащихся в ходе изложения нового материала 1. Вызывает постоянная сила постоянное ускорение? 2. Как зависит модуль ускорения от модуля силы? 3. Как направлено ускорение тела, если известно направление действующему силы? 4. Каково соотношение между силами, с которыми взаимодействуют два тела? 5. Что общего имеют две силы, с которыми взаимодействуют два тела? 6. Чем отличаются силы, с которыми взаимодействуют два тела? 7. Ли физическая разница между действием и противодействием? 8. Почему третий закон Ньютона называют законом взаимодействия? Закрепление изученного материала 1. Тренируемся решать задачи 1. Тело массой 2 кг, движущегося на юг, изменяет скорость своего движения под действием постоянной силы 10 Н, направленной на север. Вычислите модуль и определите направление ускорения тела. Опишите характер движения тела. 2. Под действием силы 15 кН тело движется прямолинейно так, что его координата изменяется по закону х = -200 +9 t-3t2. Вычислите массу тела. 3. Проекция скорости тела, движущегося прямолинейно вдоль оси Ох, изменяется по закону vx-5-2t. Вычислите импульс тела и импульс силы за 1 с и за 4 с после начала движения, если масса тела 3 кг. 4. Небольшую лодку привлекается канатом к теплоходу. Почему теплоход не движется в сторону лодки? 5. Человек массой 60 кг, стоя на коньках, отбрасывает от себя шар массой 3 кг, придавая ей в горизонтальном ускорение 10 м/с2. Какое ускорение получает при этом сам человек? 6. Два человека тянут веревку в противоположные стороны, прикладывая силы 100 H каждый. Или разорвется веревка, если она выдерживает натяжение, не превышающей 190 Н? Основные законы классической механики Исаак Ньютон (1642-1727) собрал и опубликовал в 1687 году. Три знаменитых закона были включены в труд, который назывался «Математические начала натуральной философии». Был долго этот мир глубокой тьмой окутан
(Эпиграмма 18-го века) Но сатана недолго ждал реванша -
(Эпиграмма 20-го века) Что стало, когда пришел Эйнштейн, читайте в отдельном материале про релятивистскую динамику . А мы пока приведем формулировки и примеры решения задач на каждый закон Ньютона. Первый закон НьютонаПервый закон Ньютона гласит:
Проще говоря, суть первого закона Ньютона можно сформулировать так: если мы на абсолютно ровной дороге толкнем тележку и представим, что можно пренебречь силами трения колес и сопротивления воздуха, то она будет катиться с одинаковой скоростью бесконечно долго. Инерция – это способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело. Первый закон Ньютона еще называют законом инерции. До Ньютона закон инерции был сформулирован в менее четкой форме Галилео Галилеем. Инерцию ученый называл «неистребимо запечатленным движением». Закон инерции Галилея гласит: при отсутствии внешних сил тело либо покоится, либо движется равномерно. Огромная заслуга Ньютона в том, что он сумел объединить принцип относительности Галилея, собственные труды и работы других ученых в своих "Математических началах натуральной философии". Понятно, что таких систем, где тележку толкнули, а она покатилась без действия внешних сил, на самом деле не бывает. На тела всегда действуют силы, причем скомпенсировать действие этих сил полностью практически невозможно. Например, все на Земле находится в постоянном поле силы тяжести. Когда мы передвигаемся (не важно, ходим пешком, ездим на машине или велосипеде), нам нужно преодолевать множество сил: силу трения качения и силу трения скольжения, силу тяжести, силу Кориолиса. Второй закон НьютонаПомните пример про тележку? В этот момент мы приложили к ней силу ! Интуитивно понятно, что тележка покатится и вскоре остановится. Это значит, ее скорость изменится. В реальном мире скорость тела чаще всего изменяется, а не остается постоянной. Другими словами, тело движется с ускорением. Если скорость нарастает или убывает равномерно, то говорят, что движение равноускоренное. Если рояль падает с крыши дома вниз, то он движется равноускоренно под действием постоянного ускорения свободного падения g . Причем любой дугой предмет, выброшенный из окна на нашей планете, будет двигаться с тем же ускорением свободного падения. Второй закон Ньютона устанавливает связь между массой, ускорением и силой, действующей на тело. Приведем формулировку второго закона Ньютона:
 Если на тело действует сразу несколько сил, то в данную формулу подставляется равнодействующая всех сил, то есть их векторная сумма. В такой формулировке второй закон Ньютона применим только для движения со скоростью, много меньшей, чем скорость света. Существует более универсальная формулировка данного закона, так называемый дифференциальный вид.
В любой бесконечно малый промежуток времени dt сила, действующая на тело, равна производной импульса тела по времени. В чем состоит третий закон Ньютона? Этот закон описывает взаимодействие тел. 3 закон Ньютона говорит нам о том, что на любое действие найдется противодействие. Причем, в прямом смысле:
Формула, выражающая третий закон Ньютона:
Другими словами, третий закон Ньютона - это закон действия и противодействия.  Пример задачи на законы НьютонаВот типичная задачка на применение законов Ньютона. В ее решении используются первый и второй законы Ньютона. Десантник раскрыл парашют и опускается вниз с постоянной скоростью. Какова сила сопротивления воздуха? Масса десантника – 100 килограмм. Решение: Движение парашютиста – равномерное и прямолинейное, поэтому, по первому закону Ньютона , действие сил на него скомпенсировано. На десантника действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Силы направлены в противоположные стороны. По второму закону Ньютона , сила тяжести равна ускорению свободного падения, умноженному на массу десантника.
Ответ: Сила сопротивления воздуха равна силе тяжести по модулю и противоположна направлена. Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на А вот еще одна физическая задачка на понимание действия третьего закона Ньютона. Комар ударяется о лобовое стекло автомобиля. Сравните силы, действующие на автомобиль и комара. Решение: По третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой комар действует на автомобиль, равна силе, с которой автомобиль действует на комара. Другое дело, что действие этих сил на тела сильно отличаются вследствие различия масс и ускорений. Исаак Ньютон: мифы и факты из жизниНа момент публикации своего основного труда Ньютону было 45 лет. За свою долгую жизнь ученый внес огромный вклад в науку, заложив фундамент современной физики и определив ее развитие на годы вперед. Он занимался не только механикой, но и оптикой, химией и другими науками, неплохо рисовал и писал стихи. Неудивительно, что личность Ньютона окружена множеством легенд. Ниже приведены некоторые факты и мифы из жизни И. Ньютона. Сразу уточним, что миф – это не достоверная информация. Однако мы допускаем, что мифы и легенды не появляются сами по себе и что-то из перечисленного вполне может оказаться правдой.
Дорогие друзья, помните - любую задачу можно решить! Если у вас возникли проблемы с решением задачи по физике, посмотрите на основные физические формулы . Возможно, ответ перед глазами, и его нужно просто рассмотреть. Ну а если времени на самостоятельные занятия совершенно нет, специализированный студенческий сервис всегда к вашим услугам! В самом конце предлагаем посмотреть видеоурок на тему "Законы Ньютона".
Читайте также
|
