План-конспект урока по физике на тему "Закон всемирного тяготения"

План-конспект урока

Дата____________

Группа___________

Тема урока: «Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле».

Тема  программы: «Законы механики Ньютона».

Тип урока: урок «открытия» нового знания.

Цели урока:

- обучающая: изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость; раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить обучающихся с областью действия гравитационных сил;      

 - развивающая: показать обучающимся различные пути и методы получения знаний об окружающем нас мире; формировать умение обобщать и анализировать опытный материал,  самостоятельно делать выводы; совершенствовать  интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся, развить  практические  навыки работы с физическими приборами.                                                                                                                 

   -  воспитательная:  содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира; формировать умение работать в группах, уважительно относиться друг к другу, прислушиваться к мнению товарищей; побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.

     Межпредметные связи: математика.

Методы ведения урока: индивидуальная работа, работа в группах, решение задач, самостоятельная работа.

Оснащение урока: 

- ТСО:  Видеофрагмент «История открытия закона всемирного тяготения», компьютерная презентация «Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле», мультимедийный проектор, 

- учебники: «Физика для профессий и специальностей технического и естественнно-научного профилей». Под ред. Т.И. Трофимовой, 2015г.

- дидактический материал: раздаточный материал для закрепления материала.

Формируемые ОК: 

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.

ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.

Метапредметные результаты:

×          владение языковыми средствами - умение ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, использовать адекватные языковые средства;

×          владение навыками познавательной рефлексии как осознания совершаемых действий и мыслительных процессов, их результатов и оснований, границ своего знания и незнания, новых познавательных задач и средств их достижения;

×          готовность и способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности,

Ход урока

1.        Организационный момент       (2мин)

1.1    Психологический приём расположения обучающихся  к преподавателю.

1.2    Проверка присутствующих и готовности обучающихся к уроку.

1.3    Ознакомление обучающихся с темой и целью урока, мотивация на урок.

2.      Актуализация знаний  (5мин).

Фронтальный опрос по пройденному материалу.

·       Перечислите основные физические величины динамики? (Масса, сила.)

·       Что такое масса тела? (Физическая величина, количественно характеризующая свойства тел приобретать разные скорости при взаимодействии, то есть характеризующая инертные свойства тела.)

·       Какую физическую величину называют силой?(Сила – физическая величина, количественно характеризующая внешнее воздействие на тело, в результате которого оно приобретает ускорение или деформируется.)

·       Первый закон Ньютона (существуют такие системы отсчета, относительно которых тело (материальная точка) при отсутствии на нее внешних воздействий (или при их взаимной компенсации) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.)

·       Второй закон Ньютона (Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела.).

·       Третий закон Ньютона – закон взаимодействия. (Тела действуют друг на друга силами, равными по величине и противоположными по направлению. Пояснения к закону: 1) силы не компенсируют друг друга, так как приложены к разным телам; 2) пара сил взаимодействия всегда одной природы.)

·       Приведите пример взаимодействия тел и опишите пару сил взаимодействия между ними

·       Изобразите силы действия и противодействия в случае взаимодействия тел

Р – вес тела,

N – реакция опоры,

Т – натяжение

Fn – сила притяжения

 Fтр1 – приложено к бруску

Fтр2 – к наклонной плоскости

3.        Изучение нового материала  (20 мин.)

Сегодня мы должны ответить на вопросы:

·    почему наблюдается падение тел на Земле?

·    почему планеты движутся вокруг Солнца?

·    почему Луна движется вокруг Земли?

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?

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

Видеофрагмент «История открытия закона всемирного тяготения»

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.

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.

4.      Закрепление пройденного материала (15мин.)   

Ответить на вопросы, выведенные на слайды.

1. Как изменится сила взаимодействия двух тел массами m₁ и m₂ , если массу одного из них увеличить в 2 раза, а массу другого уменьшить в 2 раза, не меняя расстояния между ними?         (не изменится)

А) увеличится в 2 раза

Б) увеличится в 4 раза
В) уменьшится в 4 раза
Г) не изменится

2. Что произойдет с силой гравитационного взаимодействия двух тел, если расстояние между ними увеличить в 3 раза?             (В 9 раз уменьшится)

А) увеличится в 3 раза

Б) уменьшится в 3 раза
В) уменьшится в 9 раз
Г) не изменится

3. Что произойдет с силой взаимодействия двух тел, если массу одного из них и расстояние между ними увеличить в 2 раза?            (уменьшится в 2 раза)

А) увеличится в 2 раза

Б) уменьшится в 2 раза
В) уменьшится в 4 раза
Г) не изменится

4. Почему пуговица, оторвавшись от пальто, падает на землю, ведь она находится значительно ближе к человеку и притягивается к нему?           (потому что масса земли намного больше массы человека)

А) потому что человек двигается

Б) потому что земля больше намагничена
В) потому что масса земли намного больше массы человека

Г) Потому что Луна движется вокруг Земли

5. Чем объясняется наличие и периодичность морских приливов и отливов на Земле?     (движением Луны вокруг Земли)

А) движением Луны вокруг Земли

Б) движением Земли вокруг Солнца
В) движением Земли относительно собственной оси
Г) штормами

Решение задач у доски.

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.

2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1 000 кг каждое, будет равна 6,67∙10⁹ Н?

3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой               6,67 ∙10^-15 Н. Какова масса каждого шарика?

Подумай и ответь (работа в группах)

(задания даны вначале урока)

Почему   все   тела падают   на  Землю?

На  все  тела действует  сила тяжести

Почему  не  видим  мы, чтобы  притягивали друг  друга  столы,  люди?

Сила  настолько  мала,  что  мы  ее  просто  не  чувствуем

Что  стало  бы  со  всеми предметами  на  Земле, если бы  не  было  силы тяжести?

Земля  не  смогла  бы удержать  атмосферу  и различные  тела

Что  стало  бы  с  Землей, если  бы  исчезла  сила  тяготения  между   Землей   и  Солнцем?

Масса   Солнца  составляет   99,9 %  массы  всей  солнечной системы. Притяжение  Солнца удерживает  все  планеты на своих  орбитах

Можно  ли  на  Земле укрыться  от  силы тяготения?

Конечно, нет!

Между  любыми  телами  во Вселенной  действует  сила взаимного  притяжения

5.      Подведение итогов урока (3 мин).

5.1    объявление оценок с комментарием.

6.        Выдача домашнего задания §27, составить и решить задачу на закон всемирного тяготения

Самостоятельная работа по теме «Свободное падение».

Вариант I.

1. Какой путь пройдет свободно падающее тело за 3 сек?

А) 15 м,
Б) 45 м,
В) 30 м,
Г) 90 м.

2. В трубке, из которой откачан воздух, на одной и той же высоте находятся дробинка, пробка и птичье перо. Какое из тел быстрее достигнет дна трубки?

А) дробинка,
Б) пробка,
В) птичье перо,
Г) все тела достигнут дна одновременно.

3. Чему равна скорость свободно падающего тела через 4 сек.

А) 20 м/с,
Б) 80 м/с,
В) 40 м/с,
Г) 160 м/с.

4. Какой путь пройдет свободно падающее тело 5 сек?

А) 45 м,
Б) 50 м,
В) 125 м,
Г) 250 м.

_____________________________________________________________________________________

Вариант II.

1. Чему равна скорость свободно падающего тела через 3 сек.

А) 15 м/с,
Б) 45 м/с,
В) 30 м/с,
Г) 90 м/с.

2. Какой путь пройдет свободно падающее тело за 4 сек?

А) 20 м,
Б) 160 м,
В) 40 м,
Г) 80 м.

3. Какой путь пройдет свободно падающее тело 7 сек?

А) 65 м,
Б) 245 м,
В) 70 м,
Г) 490 м.

4. В трубке, с воздухом, при атмосферном давлении, на одной и той же высоте находятся дробинка, пробка и птичье перо. Какое из тел быстрее достигнет дна трубки?

А) дробинка,
Б) пробка,
В) птичье перо,
Г) все тела достигнут дна одновременно.

Вариант III.

1. Чему равна скорость свободно падающего тела через 5 сек.

А) 15 м/с,
Б) 45 м/с,
В) 50 м/с,
Г) 90 м/с.

2. Какой путь пройдет свободно падающее тело за 6 сек?

А) 180 м,
Б) 160 м,
В) 40 м,
Г). 20 м

3. В трубке, из которой откачан воздух, на одной и той же высоте находятся дробинка, пробка и птичье перо. Какое из тел медленнее достигнет дна трубки?

А) дробинка,
Б) пробка,
В) птичье перо,
Г) все тела достигнут дна одновременно.

4. Какой путь пройдет свободно падающее тело 8 сек?

А) 65 м,
Б) 245 м,
В) 320 м,
Г) 490 м.

______________________________________________________________________________________

Вариант IV.

1.В трубке, с воздухом, при атмосферном давлении, на одной и той же высоте находятся дробинка, пробка и птичье перо. Какое из тел медленнее достигнет дна трубки?

А) дробинка,
Б) пробка,
В) птичье перо,
Г) все тела достигнут дна одновременно.

2.Чему равна скорость свободно падающего тела через 6 сек.

А) 15 м/с,
Б) 45 м/с,
В) 60 м/с,
Г) 90 м/с.

3. Какой путь пройдет свободно падающее тело за 2 сек?

А) 20 м,
Б) 160 м,
В) 40 м,
Г) 80 м.

4. Какой путь пройдет свободно падающее тело 9 сек?

А) 65 м,
Б) 245 м,
В) 405 м,
Г) 490 м.

Ключ к тесту:

	1	2	3	4
Вариант I	Б	Г	В	В
Вариант II.	В	Г	Б	А
Вариант III	В	А	Г	В
Вариант IV	В	В	А	В