https://docs.google.com/forms/d/1ihHHio0hXZtbgI3sX_03tmLPmJyWh0cM5ajD_5d6Oig/edit                                                           

                                                                     Закони Ньютона

Мета:

• ознайомитись із законами Ньютона та межами їх застосування;  

• розвивати логічне та алгоритмічне мислення;

• виховувати науковий світогляд здобувачів освіти.

Обладнання та література: презентація, мультимедійна дошка, мережа Інтернет, підручник Фізика 10 клас рівень стандарту Є.В. Коршак, 

О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко

Тип уроку:  засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Вивчення нового матеріалу

     Перегляньте презентацію та відео

https://docs.google.com/presentation/d/1m9lCYMdivdAFjvRtSyu_JW_-44XyMr9ErdxVP6-Lw6E/edit#slide=id.ga857ccc306_0_0 

Перший закон  Ньютона

Динаміка – розділ механіки , в якому вивчається рух тіла у зв’язку з їхньою взаємодією з іншими тілами.

  Основна задача динаміки – з’ясувати як впливає взаємодія тіл на характер руху.  

Основою динаміки є закони руху тіл, сформульовані англійським фізиком Ісааком Ньютоном у праці «Математичні начала натуральної філософії» , що вийшла друком у 1687 р.  Робота Ньютона спиралась на здобутки вчених – його попередників і містила основні поняття: маса, сила, кількість руху, прискорення, три закони механіки, закон всесвітнього тяжіння.  

Повсякденний досвід свідчить про те, що фізичні тіла не змінюють своєї  швидкості доти, доки на них не діють інші тіла, тобто знаходяться в стані  спокою, або прямолінійного рівномірного руху.

Тіло, на яке не діють інші тіла, називають ізольованим. І саме про такі тіла існує твердження: Ізольоване тіло зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.

  Але тіло може рухатись прямолінійно і рівномірно, коли дія всіх сил на нього буде скомпенсована.  

Перший закон Ньютона: існують такі системи відліку, відносно яких тіла зберігають свою швидкість незмінною, якщо на них не діють інші тіла, або дії інших тіл скомпенсовані.

Системи відліку, в яких виконується І закон Ньютона називають

інерціальними, а всі інші – неінерціальними (системи, де зміна швидкості може відбуватися за рахунок прискорення руху самої системи).  

Явище збереження швидкості тіла за відсутності зовнішнього впливу називається інерцією.

Властивість інертності, яка притаманна всім тілам, полягає в тому, що для зміни швидкості тіла потрібен час. З двох взаємодіючих тіл інертніше те, яке повільніше змінює свою швидкість.

Сила. Додавання сил

Поняття про силу є одним з основних у механіці.

Сила - це векторна фізична величина, яка характеризує дію тіл один на одного при їх безпосередньому контакті або через поля, в результаті якої відбувається зміна швидкості тіла або воно деформується.  

Сила позначається символом F. Одиниця сили в СІ – Ньютон (Н).

1 Ньютон – це сила, яка за 1 с змінює швидкість тіла масою 1 кг на 1 м/с.

Характеристики сили:

1) точкою прикладання;

2) числовим значенням (модулем);

3) напрямом.

Для вимірювання сил використовують динамометр.  

Дію на тіло кількох сил можна замінити їх рівнодійною. Рівнодійна прикладених до тіла сил дорівнює векторній (геометричній) сумі сил, що діють на тіло:  

F=F1+F2+⋯+Fn

Рівнодійну для сил можна шукати лише в тих випадках, коли сили прикладені до одного тіла.

Знаходження рівнодійної означає додавання сил за правилами додавання векторів.

Сили діють в одному    напрямку:

F = F1 + F2

Сили діють у протилежних напрямках:

          F = F2 – F1

Сили діють під кутом одна до одної: Сили додають за правилом паралелограма або      трикутника.

           F = F1 + F2

Маса

Маса - міра інертності тіла.

Дослідження взаємодії двох тіл, наприклад, зіткнення двох абсолютно пружних кульок, показали, що відношення модулів прискорень взаємодіючих тіл дорівнює оберненому відношенню їхніх мас:   a1/a2=m2/m1

Способи визначення маси тіла:

1. Для вимірювання маси тіла використовують спосіб порівняння мас тіл за допомогою терезів. При цьому використовують здатність тіл взаємодіяти з Землею. Тіла, які мають однакову масу, однаково притягуються до Землі у даному місці.

2. Масу тіла можна обчислити з формули. Для цього вибирають тіло, масу якого умовно беруть за одиницю, - еталон маси. Між еталоном маси і тілом, масу якого треба знайти, можна встановити стиснену за допомогою нитки пружину. Нитку перепалити і визначити прискорення еталона і досліджуваного тіла:

Еталон маси. Основна одиниця маси в Міжнародній системі одиниць (СІ) - кілограм. Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваги (м. Севр, поблизу Парижа). Це гиря з платино-іридієвого сплаву - 90% Pt, 10% Ir - у формі циліндра діаметром і заввишки 39 мм.

 Другий закон Ньютона

Другий закон механіки Ньютона встановлює зв’язок між кінематичними й динамічними величинами.

Найчастіше він формулюється так: прискорення, якого набуває тіло під дією сили, прямо пропорційне силі, обернено пропорційне масі тіла і має той самий напрям, що й сила:

a=F/m

a– прискорення, F–рівнодійна сил, що діють на тіло, m–маса тіла.

Або так: сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення, якого надає ця сила:

F=ma

Якщо на тіло діє не одна сила, а багато, то тоді R = ma , де R – рівнодійна сил/ Розмірності сили:

[ F ] = [ ma ] = (кг*м)/ с2 = Н (ньютон)

Ньютон сформулював другий закон механіки дещо інакше, увівши поняття кількості руху. У сучасній фізиці його називають імпульсом тіла.

Кількість руху, або імпульс –дорівнює добутку маси тіла на його швидкість: mv

Оскільки прискорення

a=v-v0/∆t, то m(v-v0)/∆t=F,  звідси  mv-mv0/∆t=F або  ∆(mv)/∆t=F

У формулюванні Ньютона другий закон механіки стверджує: зміна кількості руху тіла пропорційна діючій силі і відбувається у напрямі прямої, вздовж якої ця сила діє.

∆(mv)/∆t=F

Другий закон механіки узагальнив важливий факт: дія сил не спричиняє самого руху, а лише змінює його; сила викликає зміну швидкості, тобто прискорення, а не саму швидкість.

 Третій закон Ньютона

За третім законом механіки Ньютона сила є наслідком взаємодії двох і більше тіл. Коли одне тіло діє на друге, то обов'язково і  друге тіло діє на перше, тобто якщо є «дія», то є й «протидія».

У разі взаємодії двох тіл відношення модулів їх прискорень дорівнює оберненому відношенню їх мас:

a1/a2=m2/m1 або  m1/a1=m2/a1

Прискорення взаємодіючих тіл мають протилежні напрямки, тому у векторній формі можна записати:

m1/a1=-m2/a2

Добуток маси тіла на його прискорення дорівнює прикладеній до тіла силі. F1=m1a1 –сила, яка діє на перше тіло з боку другого тіла, F2=m2a2 – сила, яка діє на друге тіло з боку першого. Отже,F1=-F2

Третій закон Ньютона: тіла взаємодіють одне з одним із силами, однаковими за модулем і протилежними за напрямком:

Третій закон Ньютона стверджує, що сили завжди «виникають» парами. Ці сили іноді називають силами дії та протидії. При цьому байдуже, яку з двох сил назвати силою дії, а яку — силою протидії.

Властивості сил, із якими тіла взаємодіють. Сили, з якими взаємодіють два тіла:

а) мають ту саму фізичну природу, оскільки зумовлені тією самою взаємодією;

б) однакові за модулем і спрямовані вздовж однієї прямої протилежно одна одній;

в) прикладені до різних тіл і тому не можуть компенсувати одна одну. Унаслідок цього не можна вважати, що сума сил, прикладених до кожного з взаємодіючих тіл, дорівнює нулю. Рівнодійну для сил можна шукати лише в тому разі, коли сили прикладені до одного тіла.

Застосування законів Ньютона. 

Відкриття законів руху дало можливість за порівняно невеликий час досягти значних успіхів у поясненні багатьох явищ навколишнього світу - від опису руху кинутого каменя чи яблука і до обчислення відхилень від законів Кеплера у русі планет під впливом інших планет.

Лише у випадку найпростіших типів сил рівняння Ньютона вдається розв’язати точно.

За допомогою законів механіки можна обчислити положення і швидкість тіла в будь-який момент часу за відомими силами і початковими умовами (пряма задача) або знайти сили за заданим рухом (обернена задача).

ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу

Відповіді на запитання запишіть у зошити та надіслати викладачеві.

1. Сформулюйте перший закон Ньютона. 

2. У чому полягає другий закон Ньютона? 

3. Чи можна на підставі формули сказати, що прискорення тіла залежить від прикладеної до нього сили і від його маси? 

4. Використовуючи другий закон Ньютона, сформулюйте перший закон Ньютона. 

5. Сформулюйте третій закон Ньютона. 

6. Напишіть формулу третього закону Ньютона. 

7. Якими дослідами можна перевірити цей закон?

ІV. Видача домашнього завдання

1. Вивчити параграфи 15-18 підручника, 

2. Знайдіть відомості про одиниці маси, з’ясуйте, у яких галузях вони використовуються.

Вільне падіння тіл. Прискорення вільного падіння

 

Мета:  -  дати  уявлення про вільне падіння й рух тіла, ки­нутого вертикально вгору, як окремий

               випадок рівноприскореного руху;

               –  формувати в уміння користуватися науково-популярною літературою та виявлення

                 творчих здібностей при розв’язуваннні вправ;

              – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і  розв’язуванні завдань.  

             

Тип уроку:  вивчення нового матеріалу

 

Обладнання та література:  Коршак Є.В. та ін.. «Фізика 10 клас» рівень стандарту, комп’ютер, мережа Інтернет

 

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

ІІІ. Сприймання й первинне осмислення матеріалу

1.Перегляньте відео за посиланням

https://www.youtube.com/watch?v=oDV9ZchKSRQ

 

2. Вивчіть поданий теоретичний матеріал, законспектуйте головні моменти (перегляньте та законспектуйте слайди презентації)

 

1.  Вільне падіння. Прискорення вільного падіння

Великий учений давнини Аристотель на основі власних спосте­режень побудував теорію, яка доводила наступне: чим важче тіло, тим швидше воно падає. Ця теорія проіснувала 2 тисячі років, адже камінь, справді, падає швидше за аркуш паперу.

Якщо два тіла — легке й важке — зв’язати й кинути їх з певної висоти, то цю зв’язку можна вважати єдиним тілом. Якщо легке тіло завжди падає повільніше за важке, воно має «пригальмовува­ти» падіння важкого тіла, тому зв’язка двох тіл має падати повіль­ніше, ніж одне важке тіло.

Але якщо зв’язку можна вважати одним тілом, ще більш важ­ким, виходить, зв’язка має падати швидше, ніж одне важке тіло.

Виявивши цю суперечність, Галілей вирішив перевірити на до­сліді, як же насправді падатимуть тіла різної маси: нехай відповідь на це питання знайде сама природа. Галілей поставив дослід з Ліван­ською вежею: скинув одночасно кулю й гарматне ядро. Хоча маси цих тіл відрізнялися в багато разів, куля й ядро впали одночасно.

Падіння тіла за умови, коли опором повітря можна знехтува­ти, називають вільним падінням.

Той факт, що вільне падіння тіл,— прискорений рух, не викли­кає в учнів сумнівів. У цьому вони легко переконуються, спостеріга­ючи за рухом кульки та інших тіл, що падають. Однак на запитан­ня, чи є вільне падіння рівноприскореним рухом, вони не можуть відповісти. Відповідь на це запитання може дати експеримент. Якщо, наприклад, зробити ряд моментальних знімків кульки, яка падає, через однакові проміжки часу (стробоскопічні фотографії), то за відстанями між послідовними положеннями кульки можна визначити, що рух, дійсно, є рівноприскореним.

У випадку вільного падіння всі тіла, незалежно від їхньої маси, падають на землю з однаковим прискоренням, що називається прискоренням вільного падіння.

Прискорення вільного падіння позначається g. Отже, a-g- const. Модуль вектора g уперше виміряв Християн Гюй- генс у 1656 р. за допомогою маятникового годинника. Біля поверх­ні Землі g = 9,8 м/с². Під час розв’язування задач приблизно мож­на вважати g = 10 м/с².

2.     Рух тіла, кинутого вертикально вгору

Поняття вільного падіння має широкий зміст: тіло здійснює вільне падіння, не тільки тоді, коли його початкова швидкість до­рівнює нулю. Якщо тіло кинути вниз із початковою швидкістю и₀, воно при цьому також вільно падатиме. Навіть більше, вільне па­діння не обов’язково являє собою рух униз.

Якщо початкова швидкість тіла спрямована вгору, то тіло в процесі вільного падіння якийсь час летітиме вгору, зменшуючи свою швидкість, і лише потім почне падати вниз.

Під час підйому тіла його швидкість зменшується відповідно до формули v = v₀ -gt. Отже, швидкість дорівнюватиме нулю за час.  Досягнувши найвищої точки, тіло на мить зупиниться й почне рухатися з прискоренням вільного падіння. Швидкість тіла під час руху вниз збільшуватиметься відповідно до формули v = gt, де час t відлічується тепер з моменту, коли тіло перебуває у найвищій точці.

3.   Вільне падіння як окремий випадок рівноприскореного руху

Розглядаючи вільне падіння й рух тіла, кинутого вертикально вгору, як окремий випадок рівноприскореного руху (перегляньте та законспектуйте слайди презентації)

 

IV. Закріплення нового матеріалу

Самостійно дайте відповіді на такі запитання:

1.   Чи однаковим буде час вільного падіння різних тіл з однієї ви­соти?

2.   Чому дорівнює прискорення тіла, кинутого вертикально вгору, у верхній точці траєкторії?

3.   Як спрямовані вектор прискорення й вектор швидкості тіла, кинутого вертикально вгору?

4.   З однієї точки падають без початкової швидкості два тіла з ін­тервалом часу £ с. Як рухаються ці тіла відносно одне одного в польоті?

Вчимося розв'язувати задачі (перегляньте логічні задачі та обдумайте їх)

1.    Камінь падав з однієї скелі 2 с, а з іншої — 6 с. У скільки разів друга скеля вища за першу? (Відповідь: у 9 разів).

2.     Тіло вільно падає без початкової швидкості. Яку відстань воно пролітає за першу секунду? за другу секунду? за третю секун­ду? (Відповідь: 5 м; 15 м; 25 м).

 

3.    Прегляньте та запишіть у зошити приклади розв’язування задач на сторінці

    44-45 підручника.

 

(виконайте завдання та надішліть на електронну пошту bortnolga@gmail.com  )

4.     Стрілу випустили вертикально вгору з початковою швидкістю 50 м/с. Скільки часу стріла піднімалася? Скільки часу тривав політ? (Відповідь: 5 с; 10 с).

 

V. Видача домашнього завдання

Вивчити § 12, 13.презентація до уроку

Виконати вправу 6 (2)