Инфоурок / Физика / Конспекты / Поурочный план по физике Решение задач на 2 закон Ньютона
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Педагогическая деятельность в соответствии с новым ФГОС требует от учителя наличия системы специальных знаний в области анатомии, физиологии, специальной психологии, дефектологии и социальной работы.

Только сейчас Вы можете пройти дистанционное обучение прямо на сайте "Инфоурок" со скидкой 40% по курсу повышения квалификации "Организация работы с обучающимися с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ)" (72 часа). По окончании курса Вы получите печатное удостоверение о повышении квалификации установленного образца (доставка удостоверения бесплатна).

Автор курса: Логинова Наталья Геннадьевна, кандидат педагогических наук, учитель высшей категории. Начало обучения новой группы: 27 сентября.

Подать заявку на этот курс    Смотреть список всех 216 курсов со скидкой 40%

Поурочный план по физике Решение задач на 2 закон Ньютона

библиотека
материалов

Поурочный план конспект.

Предмет: физика

Класс: 10кл.

Учитель: Трухов А.Г.

Тема: «Решение задач на применение законов Ньютона»

Цель урока: Систематизация знаний о законах Ньютона.

Задачи урока:

  1. Познавательные: Объединить изученные законы в систему представлений о причине механического движения.

  2. Развивающие: Углубить знания, полученные на базовом уровне, освоить методику решения задач для системы тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.

  3. Воспитательные: Подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона.


Тип урока: Комбинированный с использованием ИКТ.


План урока:


  1. Организационный момент – 1 мин.

  2. Повторение и обобщение пройденного материала –7 мин. (тест, слайды презентации)

  3. Решение задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью – 35 мин.

  4. Подведение итогов урока – 1 мин.

  5. Задание на дом – 1 мин.


Ход урока

I. Организационный момент.

II. Повторение:

Учитель. И.Ньютон является гением в истории науки, поэтому целесообразно кратко вспомнить его основные открытия.
Учащийся. И.Ньютон (4.01. 1643 г – 31.03. 1727г.) (слайд №2)

английский физик и математик, создавший теоретические основы механики и астрономии, открывший закон всемирного тяготения, разработавший дифференциальное и интегральное исчисления, изобретатель зеркального телескопа и автор важнейших экспериментальных работ по оптике.

Вершиной научного творчества Ньютона является «начала», в которых он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и впервые создал единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики.

Оформлена выставка сообщений и рефератов об И.Ньютоне.

Учитель.Он сформулировал три знаменитые законы движения, которые необходимо вспомнить и сформулировать.

Учащийся. I закон Ньютона (закон инерции): Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её (его) изменить это состояние.

II закон Ньютона: В ИСО ускорение тела проп-но векторной сумме всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела:

hello_html_7ccb3c1e.png


III закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению:

hello_html_25e04a24.png

Учитель. Пройденный материал повторим с помощью решения тестовых

заданий заданий. (слайды с 3 по 13)

  1. Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется это тело или находится в состоянии покоя?

А. Тело обязательно находится в состоянии покоя.

Б. Тело движется равномерно прямолинейно или находится в

состоянии покоя.

В. Тело обязательно движется равномерно прямолинейно.

Г. Тело движется равноускоренно.


  1. Какие из величин (скорость, сила, ускорение, перемещение) при механическом движении всегда совпадают по направлению?

    1. сила и ускорение

    2. сила и скорость

    3. сила и перемещение

    4. ускорение и перемещение


  1. На рис. А показаны направления скорости и ускорения тела в данный момент времени. Какая из стрелок (1-4) на рисунке Б соответствует направлению результирующей всех сил, действующих на тело?

hello_html_4cf16e8b.png

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4


  1. Человек тянет за один крючок динамометр с силой 60 Н, другой крючок динамометра прикреплен к стене. Каковы показания динамометра?

А. 0 Б. 30 Н В. 60 Н Г. 120 Н



  1. Две силы F1 = 4 H и F2 = 3 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами F1 и F2 равен 900. Чему равен модуль равнодействующей этих сил?







F2

hello_html_85dadd7.gif

F1

А. 1Н Б. 5Н В. 7 Н Г. 12 Н


  1. Координата тела меняется по закону х = - 5 + 12 ∙ t. Определите модуль равнодействующих сил, действующих на тело, если его масса 15 кг.

А. 147 Н. Б. 73,5 Н В. 60 Н. Г. 0 Д. 90 Н.

  1. На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t. Какой из участков графика соответствует равномерному движению?

А. 0-1

Б. 1-2

В. 2-3

Г. 3-4

Д. на графике такого участка нет.

hello_html_6ebc9c01.png

8. На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t, какой из участков графика соответствует равноускоренному движению?

А. 0-1 Б. 1- 2 В. 2- 3 Г. 3- 4 Д. 4- 5 hello_html_m7de954fd.png

  1. Модуль скорости автомобиля массой 500 кг изменяется в соответствии с графиком, приведённым на рисунке. Определите модуль равнодействующей силы в момент времени t =3 c.

1) 0Н 2) 500Н 3) 1000Н 4) 2000Н

hello_html_m48799ba3.png


  1. При столкновении двух тележек массами m1 = 2 кг и m2 = 8 кг первая получила ускорение, равное a1=4 м/с2. Определите модуль ускорения второй тележки.

А. 0,5 м/с2. Б. 1 м/с2. В. 4 м/с2. Г. 2 м/с2. Д. 1,5 м/с2.


11.Брусок лежит на шероховатой наклонной опоре (см. рисунок). На него действуют 3 силы: сила тяжести hello_html_m1a51563.jpg, сила упругости опоры hello_html_4ab20973.jpg и сила тренияhello_html_m58994cd5.png . Если брусок покоится, то модуль равнодействующей сил hello_html_m1a51563.jpgи hello_html_4ab20973.jpg равен.

1) mg + N 2) Fтр.cosα 3) Fтр sinα 4) Fтр

hello_html_1e63d554.png

Учитель. Для того, чтобы вы овладели алгоритмом решения задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью, повторим методику решения задач динамики.

Учащийся устно рассказывает методику решения задач динамики (материал заимствован из учебника физики 10 класса В.А. Касьянова):

  • Решение любой задачи следует начинать с анализа условия задачи с целью выбора инерциальной системы отсчёта, наиболее удобный для решения конкретной задачи.

  • Выполнить схематический рисунок, изображающий расположение тел в текущий момент времени. На рисунке указать направления векторов сил, действующих на тело со стороны других тел системы, направления скоростей и ускорений. Если в условии данной задачи тело можно считать материальной точкой, силы, действующие на тело, следует прикладывать к одной точке.

  • Записать для каждого тела второй закон Ньютона в векторной форме.

  • Выбрать координатные оси. Целесообразно направить одну из осей вдоль ускорения, а вторую (если она требуется) перпендикулярно ему.

  • Проецировать второй закон Ньютона на координатные оси, получить систему уравнений для нахождения неизвестных величин.

  • Решить полученную систему уравнений, используя аналитические выражения для всех сил и дополнительные условия.


Учитель: Если в движении находится не одно, а несколько связанных между собой тел, то необходимо для каждого тела отдельно выполнить все вышесказанные действия и решить полученную систему уравнений.


На экране вы видите три рисунка:

1) тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью, движущиеся по горизонтали;

2) эти же тела, поднимающиеся вверх;

3) нить, связывающая грузы, переброшена через неподвижный блок.

(слайд №14)


1. 2. 3.

hello_html_m2e7fa7d6.png

Если по условию задачи будет рассматриваться движение характерное этим рисункам, то необходимо запомнить, что алгоритм решения у них одинаковый.


III. Решение задач

Задача № 1: Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью (см. рис.) тянут с силой 15 Н вправо по столу. Массы брусков m1= 1 кг и m2 = 4 кг, μ = 0,1.

С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити?

(слайд №15)


hello_html_34a9fb0b.png

Учитель: Условие невесомости и нерастяжимости нити позволяет считать, что сила натяжения нити на всех участках одинакова и все тела движутся с одним и тем же ускорением, т.е. Т1 = Т2 = Т, hello_html_618593c8.gif.


Для того, чтобы решить задачу надо её проанализировать.

Рассмотрим все силы, действующие на каждое тело отдельно. Оба тела взаимодействуют с землёй, столом и нитью.

На первое тело действуют: m1g, Т1, Fтр1, N1

На второе тело действуют: m2g, N2, T2, Fтр2 и сила F

Системы отсчета свяжем со столом.

Учитель: Анализ провели, теперь приступаем к решению задачи.

Дано:

Равноускоренное 1. Изобразим все силы, дей-ющие на тела.

движение связанных тел Ускорение тела направлено вправо:

F= 15 Н Из усл. задачи => Т1 = Т2 = Т;

m1= 1 кг ɑ1 = ɑ2 = ɑ (слайд №16)

m2 = 4 кг

μ = 0,1

_____________________

ɑ - ? (м/с2)

Т - ? (Н)

hello_html_m623db143.png


2. Запишем II-ой закон Ньютона в общем

виде ∑F = mɑ и для каждого тела в

векторной форме, для этого страницу
разделим
пополам:


T + Fтр1 + N1+ m1g = mɑ F+ T2 + Fтр2 + N2 + m2g= mɑ

3. Выберем координатные оси: ось ОУ направим по направлению N,

а ось ОХ по направлению ɑ системы тел.


4. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I-го и II-го тела на кhello_html_2a57896a.gifоординатные оси:

OX: TFтр1 = m1ɑ (1) OX: FTFтр2 = m2 ɑ (1/)

OУ1: N1m1g = 0 (2) ОУ2: N2m2g = 0 (2/) Поскольку из уравнения 2 => что Аналогично: N2 = m2 g; то Fтр2 = μ · N2 = μm · g N1 = m1g; то Fтр1= μ · N1 = μ ∙ m1g, тогда ур-е (1/) II- го тела примет вид

тогда ур-ние (1) примет вид FT – μ ∙ m2 g = m2ɑ (31)

Т – μ · m1g = m1ɑ (3)

Мы получили два уравнения для 2-х тел, где учтены все силы, действующие на тело в отдельности.

Далее решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем:

Tμm1 · g = m1 ɑ

+

FTμ · m2g = m2ɑ

________________________

Fμg (m1+ m2) = ɑ (m1+ m2) (4), в этом уравнении учтены все силы, действующие на систему 2-х тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.

Откуда ɑ = F- μ · g(m1+ m2) = F - μ ∙ g = 15 = 0,1 ∙ 10 = 2 м/с2

m1 + m2 m1+ m2 1+4

Силу натяжения нити находим из уравнения (3) или (31)

Т= μ ∙ m1 · g + m1ɑ = m1 (μ · g + ɑ) = 1 (0,1 · 10 + 2 ) =

или Т = Fm2ɑ – μ · m2 g = Fm2 (ɑ + μ ∙ g) = 15 - 4∙ (2 + 0,1· 10) =


Ответ: 2 м/с2, 3Н.


Учитель: Аналогично решают задачи, которые были под номером 1, 2, 3.

Для закрепления решим следующую задачу. (слайд №17)


Задача № 2. К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами m1= 1кг и m2= 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз?


Учитель: Снова анализируем задачу.

Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: T1 = T2 = T и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: ɑ1 = ɑ2 = ɑ

Рассмотрим все силы действующие на каждый груз отдельно:

на I-ый груз действуют: m1g и T1,

на II-ой груз действуют: m2 g и T2

Систему отсчёта свяжем с Землёй.



Учитель: Задачу решаем по алгоритму:

Дано:

равноуск-ное 1. Изобразим рисунок и расставим все силы,

дв-ние связ-х действующие на тело. Ускорение тела направим

грузов в сторону большого тела. (слайд №18)

m1 = 1 кг

m2 = 2 кг

ɑ - ? (м/с2 )

hello_html_1d87802.png

  1. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для

каждого тела

Т1 + m1g = m1 ɑ1 T2 + m2g = m2ɑ2

  1. Выберем координатные оси, ось ОУ направлена по направлению ускорения, на рисунке изображаем ОУ1, ОУ2.

  2. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси ОУ1 и ОУ2, уhello_html_m200bc1c2.gifчитывая, что T1= T, ɑ1 = ɑ2 = ɑ

ОУ1 : T- m1g = m1 ɑ (1) ОУ2: m2 gT = m2 ɑ ( 11 )

Складываем почленно уравнения (1) и (11 ), получаем:

T – m1 g = m1 ɑ

+
m
2 g – T = m2ɑ

____________________

m2 g – m1 g = ɑ (m1 + m2)

g (m2- m1) = ɑ (m1 + m2)

ɑ= g(m2 m1) = 10 (2-1) = 10 ≈ 3,3 м/с2

m1 + m2 1+2 3

Ответ: 3,3 м/с2


Задача № 3. Брусок массой 2 кг скользит по горизонтальной поверхности под действием груза массой 0,5 кг, прикрепленного к концу нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,1. Найти ускорение движения тела и силу натяжения нити. Массами блока и нити, а также трением в блоке пренебречь.





Дhello_html_82a0232.gifано Решение:

hello_html_173a266c.pngm1= 2 кг

m2 = 0,5 кг

µ = 0,1

hello_html_60d2f2c2.gifhello_html_51b9c79e.gif- ? hello_html_m14c145a.gif

Т - ? (H)





1. Изобразим рисунок и расставим все силы, действующие

на тела. Ускорение первого тела направим вправо, второго -

вниз.

2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для

каждого тела, поделив страницу пополам

для I тела: для II тела:

hello_html_4cf5cde1.gifhello_html_m3e8c28fa.gifhello_html_m53d4ecad.gifhello_html_6386f7bd.gifhello_html_m53d4ecad.gif


3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные

направления осей X и Y, учитывая условие невесомости и

нерастяжимости: hello_html_m159a2dbd.gifhello_html_618593c8.gif.

hello_html_m6f7c0fd8.gifOX: hello_html_33583c10.gif (1) OY: hello_html_m4ba72c99.gif (31)

OY: hello_html_m32324f4.gif (2)

Из (2) следует, что N = m1g, то

Fтр= µ∙ N =µ ∙ m1g.

Тогда уравнение (1) примет вид

hello_html_m4da2432f.gif(3)


Решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем:


Задача № 4. Груз массой 5 кг, связанный нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок, с другим грузом массой 2 кг движется вниз по наклонной плоскости. Найти натяжение нити и ускорение грузов, если коэффициент трения между первым грузом и плоскостью 0,1, угол наклона плоскости к горизонту 450. Массами нитей и блока, а также трением в блоке пренебречь.


Дhello_html_636ec085.gifано: Решение:

hello_html_6630dca6.pngm1 = 5 кг 1. Изобразим рисунок и расставим все силы.

m2 = 2 кг

µ = 0,1

αhello_html_m528b115e.gif = 450

hello_html_m16cbbae0.gifhello_html_m14c145a.gif

Т–? ( Н)



2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме.

для I тела для II тела

hello_html_m200bc1c2.gifhello_html_m7c3361e.gifhello_html_64694ed.gif


3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные

направления осей X1 , Y1 , Y2, учитывая условие невесомости

и нерастяжимости: Т1 = Т2 = Т, hello_html_618593c8.gif.

hello_html_m6f7c0fd8.gifOX1: m1gsin αT- Fтр= m1hello_html_60d2f2c2.gif (1) OY2: – m2g +T = m2 hello_html_60d2f2c2.gif(11)

OY1: Nm1gcos α = 0 (2)

Из (2) уравнения находим,

что N = m1gcos α,

поэтому Fтр = µ ∙ N = µ∙m1gcos α (3)

Подставляем (3) в (1) , получаем:

m1gsin αT– µ ∙m1gcos α = m1hello_html_60d2f2c2.gif (4)


складываем почленно (11) и (4), получаем

m1gsin αT – µ∙m1gcos αm2g + T=hello_html_60d2f2c2.gif(m1+m2)

hello_html_1cbbc8a8.gif

=hello_html_m34f4658f.gif hello_html_m3657c30f.gif

hello_html_m3d643c30.gifhello_html_m18968c56.gifhello_html_mdd77094.gif

Силу натяжение нити Т находим из уравнения (11).

T = m2g + m2 hello_html_60d2f2c2.gif= m2 (g+ hello_html_60d2f2c2.gif)

T = 2∙ (10+1,7) = 2 ∙ 11,7= 23,4 Н.

Ответ: 1,7 hello_html_2ef52e4e.gif; 23,4 Н.


IV. Подведение итогов урока.

V. Домашнее задание.

Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10 – 11 кл. – М.: Дрофа, 2004.


308. Вертолёт, масса которого 27,2 т, поднимает на тросах вертикально вверх груз массой 15,3 т с ускорением 0,6 м/с2. Найти силу тяги вертолёта и силу, действующую со стороны груза на прицепной механизм вертолёта.


312. С каким ускорением ɑ движется система, изображенная на рисунке 43, если m = 1 кг и коэффициент трения μ = 0,2? Какова сила натяжения Fн1, связывающей тела I и II, и сила натяжения нити Fн2, связывающей тела II и III?


Учитель физики Трухов А.Г. Страница 12




Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 27 сентября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДБ-405333

Похожие материалы

2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации. Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии.

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

Конкурс "Законы экологии"