Конспект урока физики по теме: "Закон Всемирного тяготения"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ     ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ  КРАСНОДАРСКОГО  КРАЯ

«ЛАБИНСКИЙ  СОЦИАЛЬНО – ТЕХНИЧЕСКИЙ  ТЕХНИКУМ»

            МЕТОДИЧЕСКАЯ

РАЗРАБОТКА УРОКА

по теме:

“Закон всемирного тяготения.”

Подготовила и провела

Ю.С. Слезева, преподаватель физики

Лабинск

2016

Дидактическая цель: Создание условий для осознания и осмысления новой учебной информации.

Цели урока:

·        Образовательные:

Подчеркнуть справедливость законов динамики для любых фундаментальных взаимодействий

Сформулировать закон всемирного тяготения.

Раскрыть физический смысл гравитационной постоянной

Сформировать понятие  ускорнения свободного падения

Сообщить студентам значения ускорения свободного падения на планетах солнечной системы.

·        Развивающие:

Умение анализировать, обобщать, делать выводы, ставить и решать проблемный вопрос;

Развивать мировоззрение, пам'ять, логическое мышление.

·        Воспитательные:

Формировать ответственное отношение к самому себеи к изучаемому материалу;

Формировать систему взглядов на мир;

Воспитывать интерес к исследовательской и творческой работе.

Тип урока: Комбинированный.

Методы работы:

Объяснительно-иллюстративный и частично-поисковый.

Формы организации учебной деятельности:

·        Фронтальная

·        Индивидуальная

Подготовка к уроку:

Студенты должны повторить тему “Всемирное тяготение” и школьного курса физики.

План урока.

Содержание этапов урока:

1.                     Организационный момент.     

2.                     Этап постановки целей и задач урока.

3.                     Актуализация опорных знаний.                     

4.                     Изучение нового материала.                                                         

5.                     Закрепление изученного.

6.                     Подведение итогов урока.  

Ход урока:

1.Организационная часть.

2. Этап постановки целей и задач урока:

Сегодня на уроке мы должны сформулировать и записать закон, с помощью которого можно вычислить силу гравитационного притяжения двух тел, а также рассмотреть границы применимость

этого закона.

3. Этап актуализации опорных знаний:

Вопросы для фронтальной беседы:

·        Какие виды взаимодействий существуют в природе?

·        Почему наблюдается падение тел на Земле?

·        Почему планеты движутся вокруг Солнца?

·        Почему Луна движется вокруг Земли?

4. Этап изучения нового материала:
Согласно II закону Ньютона, тело движется с ускорением только под действием силы. Сила и ускорение направлены в одну сторону.

ОПЫТ. Шарик поднять на высоту и выпустить. Тело падает вниз. Мы знаем, что его притягивает к себе Земля, то есть на шарик действует сила тяжести.

А только ли Земля обладает способностью действовать на все тела с силой, которую называют силой тяжести?

Исаак Ньютон

В 1667 году английский физик Исаак Ньютон высказал предположение о том, что вообще между всеми телами действуют силы взаимного притяжения.

Их называют теперь силами всемирного тяготения или гравитационными силами.

Итак: между телом и Землей, между планетами и Солнцем, между Луной и Землей, между всеми телами действуют силы всемирного тяготения, обобщенные в закон.

Все тела взаимодействуют друг с другом силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Закон справедлив для:

1.     Однородных шаров.

2.     Для материальных точек.

3.     Для сферической формы.

Гравитационное взаимодействие существенно при больших массах, а для окружающих нас макротел сила взаимодействия очень мала.

Внимание!

1.     Закон не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности.

2.     В случае взаимодействия трех и более тел задачу о движении тел нельзя решить в общем виде. Требуется учитывать «возмущения», вызванные другими телами (открытие Нептуна Адамсом и Леверье в 1846 г. и Плутона в 1930).

3.     В случае тел произвольной формы требуется суммировать взаимодействия между малыми частями каждого тела.

Проанализируем закон:

1.     Сила направлена вдоль прямой, соединяющей тела.

2.     G - постоянная всемирного тяготения (гравитационная постоянная). Числовое значение зависит от выбора системы единиц.

G = 6,67·10^–11 Н·м²/кг² = 6,67·10^–11 м³/кг·с² –гравитационная постоянная.

Физический смысл гравитационной постоянной:

Гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, дей­ствующей на тело массой 1 кг, со стороны другого тела такой же массы при расстоянии между ними, равном 1 м.

  Впервые гравитационная постоянная была измерена английским физиком Г. Кавендишем в 1788 г. с помощью прибора, называемого крутильными ве­сами. Г. Кавендиш закрепил два маленьких свинцовых шара (диаметром 5 см и массой 775 г каждый) на противоположных концах двухметрового стержня. Стержень был подвешен на тонкой проволоке. Два больших свинцовых шара (20 см диаметром и массой 45,5 кг) близко подводились к маленьким. Силы притяжения со стороны больших шаров заставляли маленькие перемещаться, при этом проволока закручивалась. Степень закручивания была мерой силы, действующей между шарами. Эксперимент показал, что гравитационная постоянная G = 6,66 · 10^-11 Н·м²/кг².

Схема опыта Кавендыша.

Схематическое изображение крутильных весов Г. Кавендыша

 Исаак Ньютон произвел первые расчеты. Чтобы объяснить движение Луны, ему пришлось предположить, что сила тяготения Земли убывает с расстоянием. Если расстояние увеличивается в 2 раза, то сила уменьшается в 4 раза, а если расстояние увеличивается в 10 раз, то сила уменьшается в 100 раз (говорят, что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния).

 По его гипотезе между всеми телами Вселенной действуют силы притяжения (гравитационные силы), направленные по линии, соединяющей центры масс. У тела в виде однородного шара центр масс совпадает с центром шара.

5. Закрепление изученного.

Работа с тестом:

Задание 1

Вопрос:

Кто впервые сформулировал закон всемирного тяготения?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Ньютон

2) Галилей

3) Аристотель

4) Архимед

Задание 2

Вопрос:

В каких случаях справедлив закон всемирного тяготения?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) если одно из взаимодействующих тел - шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее

2) во всех перечисленных случаях

3) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму

4) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними

Задание 3

Вопрос:

Выберите формулу, выражающую закон всемирного тяготения.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) F = μN

2) F = Gm₁m₂/r²

3) F = -kx

4) F = ma

Задание 4

Вопрос:

Космический корабль массой 10 т приближается к орбитальной станции массой 30 т на расстояние 100 м. Определите силу их взаимодействия друг с другом.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 2 ∙ 10^-8 Н

2) 2 ∙ 10^-6 Н

3) 1 ∙ 10^-6 Н

4) 1 ∙ 10^-8 Н

Задание 5

Вопрос:

Определите значение силы взаимного тяготения двух кораблей, удаленных на расстояние 1000 м друг от друга, если масса каждого из них 10000 т.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) 6,67 мН

2) 6,67 мкН

3) 0,667 Н

4) 6,67 кН

Задание 6

Вопрос:

При увеличении массы одного из взаимодействующих тел в 7 раз сила всемирного тяготения

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) увеличилась в 49 раз

2) уменьшилась в 7 раз

3) уменьшилась в 49 раз

4) увеличилась в 7 раз

Задание 7

Вопрос:

При увеличении массы каждого из взаимодействующих тел в 3 раза сила всемирного тяготения

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) уменьшилась в 9 раз

2) уменьшилась в 3 раз

3) увеличилась в 9 раза

4) увеличилась в 3 раза

Задание 8

Вопрос:

При уменьшении в 2 раза расстояния между центрами шарообразных тел сила гравитационного притяжения

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) увеличилась в 4 раза

2) увеличилась в 2 раза

3) уменьшилась в 4 раза

4) уменьшилась в 2 раза

Задание 9

Вопрос:

Если массу одного тела увеличить в 9 раз, а расстояние между телами уменьшить в 3 раза, то сила всемирного тяготения

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) уменьшится в 27 раз

2) не изменится

3) уменьшится в 3 раза

4) уменьшится в 9 раз

Задание 10

Вопрос:

По какой из приведенных форму можно рассчитать силу гравитационного притяжения между двумя летающими тарелками одинаковой массы m, если их диаметр равен 2а и они находятся на расстоянии 2а друг от друга?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Ни по одной из формул

2) F = Gm² / 4a²

3) F = Gm² / 16a²

4) F = Gm² / a²

6. Подведение итогов урока