Второй закон Ньютона

«Второй закон Ньютона»

Цель: вывести формулы второго закона Ньютона, ознакомить учащихся с формулировкой основного закона динамки.

Задачи урока:

Образовательная: Обеспечить проверку и оценку знаний учащихся по теме «первый закон Ньютона», ускорение. Выяснить причину появления у тела ускорения, вывести формулу второго закона Ньютона. Формировать умения применять второй  Ньютона при решении задач.

Воспитательная: стимулировать учащихся к работе на занятиях, продолжить формирование познавательного интереса к предмету «Физика», продолжать развивать навыки грамотной, монологической и диалогической  речи  учащихся с использованием физических терминов. Содействовать развитию у учащихся умения общаться, приучать к доброжелательному общению, взаимопомощи, формировать навыки  коллективной  работы, продолжить работу по развитию внимания учащихся, самостоятельности и целеустремлённости в достижении поставленных целей.

Развивать физическое мировоззрение, воспитывать у учащихся уважение к учёным в области физики.

Развивающая:  Продолжать развивать умение учащихся проводить анализ и оценку работы одногруппников, продолжать работу по развитию умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты.

Ход урока

I.                  Организационный момент (2 мин.)

Сегодня на уроке мы изучим второй закон Ньютона, а также познакомимся с личностью гениального ученного И. Ньютона и ознакомимся с интересные факты из его жизни.

II.               Актуализация знаний. (8 мин.)

·        Дайте определение ускорению.

·        В каких единицах в СИ оно измеряется?

·        Чему равно ускорение в случае равномерного прямолинейного движения ?

·        Что такое сила?

·        Сформулируйте первый закон Ньютона.

·        Как называются системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или равнодействующая всех сил равна нулю?

·        Как называется система отсчета, относительно которой тело движется с ускорением?

III.           Изучение нового материала. (30 мин.)

Ньютон – это великий человек-светило, который издавна известен мировой науке. Интересные факты из жизни Ньютона говорят о том, что знаменитый физик и математик смог сформировать теорию движения, исчисления и гравитации, и это все не считая решения других вопросов, которые ему пришлось изучить за годы жизни. Факты из жизни Ньютона заинтересуют каждого человека, потому что о великих людях хочется знать все.

Предлагает вашему вниманию пять интересных фактов из жизни гениального учёного.

1. Исаак Ньютон, как известно, был членом палаты лордов, и заседания палаты посещал самым регулярным образом. Однако на протяжении многих лет он не проронил ни слова на заседаниях. Все замерли, когда, наконец, великий ученый вдруг попросил слова. Все ожидали услышать грандиозную речь, но Ньютон в гробовой тишине провозгласил: ''Господа, я прошу закрыть окно, иначе я могу простудиться!''

2. В последние годы своей жизни Исаак Ньютон серьёзно взялся за богословие и под большим секретом писал собственную книгу, о которой высказывался, как о самом великом и важном своем труде. Он считал, что этот труд сможет решительным образом изменить жизнь людей. Кто знает, какой бы была эта книга, но по вине любимой собаки Ньютона, которая опрокинула лампу, случился пожар. В результате кроме самого дома и всего имущества сгорела и рукопись.

3. Во времена Ньютона ценность монет была эквивалентна содержащемуся в них количеству металла. В связи с этим существовала проблема - мошенники срезали небольшие кусочки металла с краёв, чтобы делать из них новые монеты. Решение проблемы предложил Исаак Ньютон. Его идея была очень простой - прорезать на краях монеты маленькие линии, из-за которых стёсанные края были бы сразу заметны. Эта часть на монетах оформляется таким образом и по сей день и носит название гурт.

4. Исаак Ньютон интересовался многими аспектами не только физики, но и других наук, и не боялся проводить некоторые эксперименты на себе. Свою догадку о том, что мы видим окружающий мир из-за давления света на сетчатку глаза, он проверял так: вырезал из слоновой кости тонкий изогнутый зонд, запустил его себе в глаз и надавил им на заднюю сторону глазного яблока. Возникшие цветные вспышки и круги подтвердили его гипотезу.

5. Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нём выделяют семь цветов. Считается, что первым выбрал число семь Исаак Ньютон. Причём первоначально, он различал только пять цветов - красный, жёлтый, зелёный, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей ''Оптике''. Но впоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, он добавил ещё два цвета.

А теперь перейдём к изучению второго закона Ньютона.

Второй закон Ньютона – основной закон динамики. Этот закон выполняется только в инерциальных системах отсчета.

Приступая к формулировке второго закона, следует вспомнить, что в динамике вводятся две новые физические величины – масса тела m и сила  а также способы их измерения. Первая из этих величин – масса – является количественной характеристикой инертных свойств тела. Она показывает, как тело реагирует на внешнее воздействие. Вторая – сила  – является количественной мерой действия одного тела на другое.

Второй закон Ньютона – это фундаментальный закон природы; он является обобщением опытных фактов, которые можно разделить на две категории:

Если на тела разной массы подействовать одинаковой силой, то ускорения, приобретаемые телами, оказываются обратно пропорциональны массам: 

Если силами разной величины подействовать на одно и то же тело, то ускорения тела оказываются прямо пропорциональными приложенн силам: 

Обобщая подобные наблюдения, Ньютон сформулировал основной закон динамики:

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение:

Это и есть второй закон Ньютона. Он позволяет вычислить ускорение тела, если известна его масса m и действующая на тело сила : 

В Международной системе единиц (СИ) за единицу силы принимается сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с². Эта единица называется ньютоном (Н). Ее принимают в СИ за эталон силы: 

Если на тело одновременно действуют несколько сил (например, F₁, F₂ и F₃, то под силой  в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил: 

Если равнодействующая сила  , то тело будет оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Таким образом, формально второй закон Ньютона включает как частный случай первый закон Ньютона, однако первый закон Ньютона имеет более глубокое физическое содержание – он постулирует существование инерциальных систем отсчета.

Оценивая значение второго закона Ньютона, А. Эйнштейн писал:

«Дифференциальный закон является той единственной формой причинного объяснения, которая может полностью удовлетворять современного физика. Ясное понимание дифференциального закона есть одно из величайших духовных достижений Ньютона… Только переход к рассмотрению явления за бесконечно малое время (т. е. к дифференциальному закону) позволил Ньютону дать формулировку, пригодную для описания любого движения… Так Ньютон пришёл… к установлению знаменитого закона движения. Это — фундамент всей механики и, пожалуй, всей теоретической физики».

Решение задачи на применение второго закона Ньютона:

Решение количественных задач:

·        Определите силу, под действием которой велосипедист скатывается с горки с ускорением, равным 0,8 м/с2, если масса велосипедиста вместе с велосипедом равна 50 кг.

·        Герой одного из рассказов О’ Генри дал пинок поросенку с такой силой, что тот полетел, «опережая звук собственного визга». С какой силой должен был ударить поросенка герой рассказа, чтобы описанный случай произошел в действительности? Массу поросенка примем равной 5 кг, а продолжительность удара 0,01 с.

IV. Рефлексия учебной деятельности (2 мин.) 

Подведение итогов.

Взаимная оценка работы на уроке.

V. Домашнее задание (3 мин.)