Урок по теме "Закон инерции. Первый закон Ньютона"

Дата проведения _______                                              Класс ____

Тема: «Инерция. Закон инерции. Первый закон Ньютона»

Цели:

•      Рассмотреть явление инерции;

•      Познакомиться с законом инерции;

•      Выявить границы применимости этого закона

Демонстрации: движение шара по гладкой горизонтальной опоре; взаимодействие тел с опорами и подвесами.

Ход урока

I.   Организационный момент. II.       Работа с классом:

А) Найди дорогу. (Слайд 1).

Б) Вопрос – ответ. (Слайд 2).

В) Объясни явление. (Работа в группах по картинкам). (Слайд 3).

Учитель. 

-  О каком явлении шла речь в ваших объяснениях? (Ответы учащихся). 

-  А как вы думаете какой может быть тема нашего урока? (Ответы учащихся). (Слайд 4).

-  Хорошо. Тогда какие цели мы поставим к уроку? (Ответы учащихся). (Слайд 5).

Учитель. Мы изучили различные виды движения, их особенности, параметры. При изучении мы не ставили вопроса о причинах возникновения движения, так как раздел кинематика не рассматривает причины движения. Однако привести в движение одно и то же тело можно по-разному. Отсюда появляется проблема, которую мы попробуем решить сегодня и на последующих уроках. 

Проблема: «Почему иногда мы наблюдаем, как тело приобретает ускорение без всяких видимых причин?

Новый раздел механики - динамика - есть логическое продолжение кинематики. Динамика как наука была сформирована и построена в рамках классической физики великим английским ученым И. Ньютоном. При этом Ньютон явился последователем таких ученых, как Галилео Галилей, Коперник и других, которые построили основы науки, развитые и систематизированные Ньютоном. (Слайд 6).

Учитель. 

-      Что же изучает динамика, кто может сформулировать? (Ответы учащихся.)

Динамика изучает причины, которыми обусловлено движение.

Учитель демонстрирует различные виды движения тел: движение шара по гладкой опоре (горизонтальной и наклонной); столкновение шаров; движение тела на подвесе и так далее.

Ранее, в 7-ом классе, было сказано, что мерой взаимодействия тел являются возникающие при этом силы. Так как абсолютно изолированных тел в природе нет, то в природе всегда можно обнаружить различные силы.

-      Какие силы действуют на тела в показанных опытах? (Ответы учеников.)

-      Как двигаются тела под действием названных сил?

На примере движения шара по гладкой поверхности стола (рис. 94) можно заметить, что его скорость заметно не меняется. При этом на шар действуют две заметные по величине вертикальные силы: сила тяжести mg и сила реакции опоры (N), а также одна малозаметная по величине горизонтальная сила - сила трения.

Две вертикальные силы - mg и N себя уравновешивают. Говорят, что эти силы компенсированы. Так как сила трения мала, то скорость шара практически не меняется.

Если бы сила трения строго равнялась нулю, шар сколь угодно двигался бы прямолинейно и равномерно.

Другой пример. Рассмотрим шарик, который висит на жесткой нити (рис. 95). На него действуют две вертикальные силы: сила тяжести mg и сила натяжения Т. Силы mg и Т компенсированы, в результате чего шар по отношению к опоре неподвижен. В противном случае шар бы перемещался по направлению действия большей силы.

Учитель. Ребята, скажите, что же является причиной движения тел? (Ответы учащихся). (Слайд 7).

- А как будет двигаться тело, если на него не будут действовать никакие силы? (Ответы учащихся).

3. В результате многолетних исследований И. Ньютон создал фундаментальный руд «Математические начала натуральной философии». Эта книга и определила основные понятия механики: масса, сила, ускорение. Наиболее важным содержанием труда явились аксиомы, или законы движения. Эти формулировки получили названия законов Ньютона.

Первый закон механики Ньютон сформулировал в виде:

Любое тело, до тех пор пока оно остается изолированным, сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

-  А какое тело можно назвать изолированным? (Ответы учащихся).

Под изолированным телом понимают любую материальную точку, бесконечно удаленную от других материальных объектов.

Важно понять, что в природе нет абсолютно изолированных тел. Мы всегда упрощаем рассматриваемый процесс. В то же время, если силы, действующие на тело, скомпенсированы, результирующая сила равна нулю, и движение тела описывается первым законом Ньютона. В этом случае тело либо покоится, либо двигается прямолинейно и равномерно.

-  Как называется это явление? (Ответы учащихся)

Инерция – это явление сохранения телом равномерного прямолинейного движения или покоя при отсутствии действия на него других тел.

-  Ребята, а что такое система отсчёта? (Ответы учащихся).

Особенным для законов Ньютону, в том числе и для первого, является то, что они выполняются не во всех системах отсчета, а лишь в одном виде Систем отсчета, которые называются инерциальными.

Если связать систему координат с Солнцем, а оси выставить на удаленные звезды, то такая система будет инерциальной, и скорость изолированного тела относительно осей такой системы будет постоянной.

Если систему отсчета построить, связав начало координат с Землей, то она, строго говоря, инерциальной не будет из-за вращения Земли относительно своей оси. Но так как скорость вращения Земли относительно своей оси мала, то во многих случаях такую систему отсчета также можно назвать инерциальной: в рамках физики малых скоростей погрешности такой системы отсчета малозаметны, и ими можно пренебречь. (Слайд 9).

III.  Закрепление изученного

С целью закрепления материала можно предложить ряд качественных задач по изученной теме, например:

1.  Поставьте стакан с водой на лист бумаги у края стола, натянув бумагу, ребром ладони другой руки ударьте по листу и выдерните его из-под стакана так, чтобы и стакан, и вода в нём остались в покое. Объясните наблюдаемое явление. (Слайд 10).

2.  Возьмите лист бумаги, ластик, шарик. Положите на лист ластик и шарик. Двигайте лист так, чтобы систему отсчёта, с ним связанную, можно было принять за ИСО. Как надо двигать лист, чтобы система не была инерциальной. (Слайд 11).

IV.    Итоги урока. (Слайд 12).

-  Что нового мы узнали сегодня на уроке?

-  Как по-другому называется первый закон Ньютона?

-  Какие системы отсчёта мы называем инерциальными?

Домашнее задание. (Слайд 12).

1.  § 7 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2.  Задачи (учебник, с. 126) № 37-40.

3.  Доклад о Ньютоне, Галилее, Копернике (по желанию).