Урок 11. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета

Цель: сформулировать первый закон Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания. Повторение

1. Что изучает кинематика?

2. Какое движение называется центростремительным?

3. что такое линейная и угловая скорость?

III. Изучение нового материала

Действия тел друг на друга, создающие ускорение, называются силами. Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосредственном соприкосновении, и силы, которые действуют независимо от того, соприкасаются тела или нет, т. е. на расстоянии.

I закон Ньютона

Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны упругих тел не заставит ее (его) изменить это состояние.

Тело движется прямолинейно и равномерно, так как все действующие на него силы скомпенсированы. (Равнодействующая равна нулю.)

Во Вселенной практически невозможно найти тело, не испытывающее внешнего воздействия.

I закон - закон инерции. Непосредственно подтвердить экспериментально его невозможно, он аксиоматичен. Однако можно объяснить ряд опытов, что является косвенным подтверждением справедливости этого закона.

Итак, системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются инерциальными системами отсчета. Все системы отсчета, движущиеся прямолинейно и равномерно относительно рассматриваемой инерциальной системы отсчета, тоже являются инерциальными.

Неинерциальная система отсчета — система отсчета, в которой не выполняется первый закон Ньютона. Неинерциальная система отсчета движется с ускорением относительно некоторой инерциальной системы отсчета.

Мы, земляне, в повседневной жизни движение тел обычно рассматриваем относительно земли. В системе отсчета, связанной с Землей, скорость тела изменяется под действием на него других тел. Значит, ни одно тело, находящееся в состоянии покоя относительно этой системы, не изменит свою скорость без воздействия на него других тел. Следовательно, систему отсчета, связанную с Землей, с достаточной степенью приближенности мы можем считать инерциальной системой отсчета

IV. Закрепление изученного

1. Сформулируйте I закон Ньютона.

2. В чем состоит явление инерции?

Домашняя работа §

Урок 12. Сила. Масса. Второй закон Ньютона

Цель: сформулировать второй закон Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания. Повторение

1. Сформулируйте первый закон Ньютона.

2. Какая система отсчета называется инерциальной!

3. Относится ли к инерциальной система отсчета, связанная с Землей?

III. Изучение нового материала

Из курса физики 7 класса вам известно, что, физическую величину, характеризующую количественную меру действия тел друг на друга, называют силой. Вы также знаете, что действия тел друг на друга могут быть разнообразными. В соответствии с этим могут возникать силы разных видов. При изучении механического движения вы ознакомились с силами тяжести, упругости и трения. Рассмотрим вкратце эти силы.

Силой тяжести называется сила притяжения тел к центру Земли:

F=mg

Свободным является падение тел, происходящее только под действием силы тяжести.

Силой упругости называют силу, которая возникает в теле при изменении его формы или размеров.

F=-kx

Силой трения называется сила, возникающая при непосредственном соприкосновении тел, причем она всегда направлена вдоль поверхности в сторону, противоположную направлению движения

F=μmg

Силой реакции опоры называют силу упругости, с которой опора действует на тело.

Рассматривая первый закон Ньютона, мы выяснили, что тело под действием неуравновешенной силы приобретает ускорение.

Опыт показывает, что направление ускорения совпадает с направлением силы, вызвавшей ускорение:

F = ma.

II закон Ньютона

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на создаваемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают: а =F/m

Закон можно выразить в другой форме. Ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально действующей на тело силе,- обратно пропорционально массе тела и направлено так же, как и сила.

Особенности II закона Ньютона:

1. Верен для любых сил.

2. Сила - причина, определяет ускорение.

3. Вектор а сонаправлен с вектором F.

4. Если действуют на тело несколько сил, то берется равнодействующая.

5. Если равнодействующая равна нулю, то ускорение равно нулю. (Первый закон Ньютона)

6. Можно применять только по отношению к телам, скорость которых мала по сравнению со скоростью света.

IV. Закрепление изученного

1. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.

2. Запишите II закон Ньютона.

Домашняя работа §

Урок 13. Третий закон Ньютона. Принцип относительности

Цель: сформулировать третий закон Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания. Повторение

1. Сформулируйте второй закон Ньютона

2. Что характеризует сила?

3. Какой опыт, устанавливающий связь между силой и вызываемым ею ускорением, вы знаете?

4. Какова зависимость между силой и ускорением?

5. Какие виды силы вы знаете?

III. Изучение нового материала

Действия тел друг на друга, создающие ускорение, называются силами. Все силы можно разделить на два

III закон Ньютона

Эксперимент 1

Возьмем два динамометра, и зацепим друг за друга их крючки, и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями обоих динамометров.

Что увидим? Показания будут совпадать. Сила, с которой первый действует на второй, равна силе, с которой второй действует на первый.

Эксперимент 2

Укрепим на одной тележке магнит, на другой - кусок железа и прикрепим к тележкам динамометры. Тележки могут оставаться на разном расстоянии друг от Друга, сила взаимодействия между магнитом и куском железа будет больше или меньше в зависимости от расстояния. Но во всех случаях окажется, что динамометры дадут одинаковые показания.

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.

F_n = -F_n (III закон Ньютона.)

Особенности III закона Ньютона:

1. Силы возникают только парами.

2. Всегда при взаимодействии.

3. Только силы одной природы.

4. Не уравновешивают.

5. Верен для всех сил в природе.

Домашняя работа §

Урок 14. Силы в механике. Сила всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения

Цель: изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение.

Беседа

1. Какое фундаментальное взаимодействие определяет силу трения?

2. Сформулируйте определение третьего закона Ньютона?

3. Что такое принцип относительности?

III. Изучение нового материала

Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу, называется гравитационным.

Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством особого вида материи, называемого гравитационным полем. Такое поле существует вокруг любого тела. Особенностью гравитационного поля является его всепроникающая способность. Взаимосвязь тел с гравитационным полем характеризуют особой физической величиной - гравитационным зарядом. Гравитационный заряд любого тела равен его массе.

Одной из важнейших задач в теории тяготения является задача двух тел. Задача исследования движения и взаимодействия внутри системы, состоящей из двух тел, каждое из которых можно принять за материальную точку.

Выражение для силы тяготения Ньютон получил в 1666 г., когда ему было всего лишь 24 года.

Ньютон установил, как зависит от расстояния ускорение свободного падения. Вблизи поверхности Земли, т. е. на расстоянии 6400 км от ее центра оно составляет 9,8 м/с², а на расстоянии в 60 раз большем, у Луны, это ускорение оказывается в 3600 раз меньше, чем на Земле. 3600 = 60². Ускорение убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от центра Земли.

Но ускорение, по второму закону Ньютона, пропорционально силе, а сила прямо пропорциональна массам.

Если ввести коэффициент пропорциональности, то F=G

(G- гравитационная постоянная)

Закон всемирного тяготения верен:

1. для материальных точек.

2. для расчета силы притяжения шарообразных тел со сферическим распределением вещества.

3. для шара большого радиуса и материальной точки.

Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, он не знал ни одного числового значения масс небесных тел, в том числе и Земли, неизвестно ему было и значение постоянной G.

Точное измерение было впервые проделано в 1798 г. замечательным ученым Генри Кавендишем. С помощью крутильных весов Кавендиш по углу закручивания нити сумел измерить малую силу притяжения между маленькими и большими металлическими шарами. Опыты показали G = 6,67 * 10" [(Н • м²)/кг²].

Ее физический смысл - сила, с которой притягиваются два тела массами по 1 кг каждое, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

Опыты Кавендиша доказали, что не только планеты, но и обычные, окружающие нас в повседневной жизни тела притягиваются по тому же закону тяготения.

IV. Повторение. Беседа

1. Как формулируется закон всемирного тяготения?

2. Что называется гравитационной постоянной?

3. Каков его физический смысл?

4. Каково его значение в системе СИ?

5. Что называют гравитационным полем?

6. Зависит ли сила тяготения от свойств среды, в которой находятся тела?

V. Решение задач

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 100 м. Найти силу их взаимного притяжения. (Ответ: 1 мкН.)

2. Оценить порядок значения силы взаимного тяготения двух кораблей, удаленных друг от друга на 100 м, если масса каждого из них 10 000 т. (Ответ: порядка 1Н.)

3. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земным радиусам, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точке отрезка, соединяющего центр Земли и Луны, тело будет притягиваться ими с одинаковой силой? (Ответ: В точках, отстоящих на 6 земных радиусов от центра Луны).

Домашняя работа §

Урок 15. Движение тела под действием силы тяжести. Вес тела движущегося с опорой.

Цель: выяснить от каких параметров зависит сила тяжести. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания

1. Сформулируйте закон всемирного тяготения?

2. В чем заключается физический смысл гравитационной постоянной?

3. Как определял Г. Кавендиш силу гравитационного притяжения шариков?

III. Изучение нового материала

Применение теории тяготения для анализа земных явлений позволяет выяснить, под действием какой силы, по каким законам совершаются падение тел на Землю.

Сила, с которой Земля притягивает находящиеся вблизи тела, называется силой тяжести, а гравитационное поле Земли - полем тяжести.

Направлена сила тяжести вниз к центру Земли, в теле же проходит через точку, которая называется центром тяжести. Модуль силы тяжести находится с помощью закона всемирного тяготения.

h - высота тела над поверхностью Земли.

Ускорение свободного падения g являeтcя силовой характеристикой гравитационного поля Земли. Оно численно равно силе, с которой это поле действует на тело единичной массы (1 кг).

Ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли приблизительно 9,8 м/с², можно найти массу Земли: М_з = 6 • 10²* кг. Впервые это удалось сделать Генри Кавендишу. Из формулы видно, что fg зависит от:

1. радиуса. Радиус Земли из-за сплюснутости ее в разных местах имеет разное значение: на экваторе 9,780 м/с¹, на полюсе 9,832 м/с²;

2. широты географической (Земля вращается);

3. высоты над Землей;

4. пород Земной коры.

g=G

Вес тела

Наблюдая за окружающими нас телами, мы замечаем, что все тела, не лежащие на поверхности земли, расположены на опоре или находятся в подвешенном состоянии.

Стол, стул, кровать, пол — все это опора. И сама поверхность земли служит основной опорой для всех тел, находящихся на ее поверхности. Все тела, лежащие на опоре, вследствие притяжения земли давят на нее. По этой же причине подвешенное тело растягивает подвес.

Вес - очень знакомое слово. Однако не надо смешивать два понятия «сила тяжести» и «вес тела».

Сила, с которой тело вследствие его притяжения Землей действует на опору или растягивает подвес, называется весом тела.

Природа силы тяжести и веса различна.

Вес - результат взаимодействия опоры и тела. При этом тело и опора деформируются, что приводит к появлению сил упругости, таким образом, вес тела является частным случаем силы упругости.

IV. Повторение. Беседа

1. Что называют силой тяжести?

2. По какой формуле определяют модуль силы тяжести?

3. Зависит ли ускорение свободного падения от его массы?

4. Какова сила тяжести в различных точках земного шара?

5. От чего зависит ускорение свободного падения?

6. Что называют весом тела?

7. В чем различие между силой тяжести и весом тела, действующим на тело?

8. В каком случае силы тяжести и вес тела равны?

V.Решение задач

1. Автомобиль массой 5 т трогается с места с ускорением 0,6 м/с². Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления движению равен 0,04. (Ответ: 5 кН).

2. Определить, пользуясь графиком, как движется поезд и какова сила тяги локомотива, если известно, что масса поезда 2500 т, а коэффициент сопротивления - 0,025

3. Троллейбус массой 10 т, трогаясь с места, на пути 50 м приобрел скорость 10 м/с. Найти коэффициент сопротивления, если сила тяги равна 10кН. (Ответ: 0,04).

Домашнее задание §

Урок 16. Невесомость. Движение искусственных спутников Земли.

Цель: рассмотреть траекторию движения тела в гравитационном поле; вычислить I и II космические скорости. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания

1. сформулировать закон всемирного тяготения?

2.что называется силой тяжести?

3. чему равно ускорение свободного падения?

III. Изучение нового материала

Вес - результат взаимодействия опоры и тела. При этом тело и опора деформируются, что приводит к появлению сил упругости, таким образом, вес тела является частным случаем силы упругости.

Если g=a, то P=0. Состояние тела, когда вес тела равен 0 называется невесомостью.

Перегрузки

Если лифт движется вверх, то Р = т(а + g) т.e. вес увеличивается, Это называется перегрузкой:

k =mg

Тренированный человек выдерживает пятикратную перегрузку.

Под действием силы гравитационного притяжения происходит вращение Земли вокруг Солнца, движение спутников планет.

Попробуем разобраться с какими скоростями двигаются спутники.

Пусть тело находится на какой-то высоте h, на него со стороны Земли действует сила тяжести, направленная к центру Земли. Если начальная скорость равна нулю, то тело свободно падает на Землю по прямой, вдоль силы тяжести. При наличии горизонтальной компоненты тело движется почти по параболической траектории.

Начиная с некоторой скорости тело удаляется так быстро, что не падает на Землю. И становится искусственным спутником Земли, и движется вокруг нее по круговой орбите - эта скорость получила название первой космической скорости.

Если тело запущено по круговой орбите с поверхности Земли (Н = 0), то Первая космическая скорость равна = 7,9 км/с.

Если скорость тела будет выше первой космической, то сила гравитации Земли удержит ее, но спутник будет двигаться по эллиптической орбите. При дальнейшем увеличении скорости запуска, тело все дальше удаляется от Земли, при этом эллиптическая орбита существенно вытягивается.

Наконец найдется такая скорость, начиная с которой тело способно вырваться в космическое пространство, преодолев притяжение Земли, т. е. оно удалится от Земли на бесконечное большое расстояние. (Траектория параболистическая.)

Это вторая космическая скорость-11,2 км/с .

Учащиеся в течение 5 минут работают с учебником, выводят вторую космическую скорость.

При запуске ракеты со скоростью большей второй. В этом случае траектория гиперболическая, начиная со второй космической скорости, траектория перестает быть периодической.

Фактором, препятствующим гравитационному притяжению тел, является их скорость и соответственно кинетическая энергия.

IV. Закрепление изученного

1. Какую скорость называют первой космической?

2. Какова траектория движения тела с первой космической скоростью?

3. Какую скорость должно иметь тело, чтобы его траектория стала параболической?

4. Когда тело движется по эллипсу?

V. Решение задач

1. Вычислить первую космическую скорость для Луны, если радиус Луны 1700 км, а ускорение свободного падения тел на Луне - 1,6 м/с².

Домашнее задание §

Урок 18.  «Практические способы измерения сил»

Цель: научиться работать динамометром

Оборудование: динамометр, 3 тела, трибометр,  деревянный брусок, набор грузов по 100г, резинка

Указания к работе:

1. 1. Определите цену деления шкалы динамометра (значение самого маленького деления).

С = ________________Н

2.  Определите максимальную силу, которую можно измерить с помощью динамометра.Fмакс.=_______________ Н

2. Определение зависимости силы тяжести от массы тела

1. Определите, с помощью динамометра силу тяжести, действующую на  тела.

2. Зная силу тяжести, найдите массу тел. (Расчеты  сделайте после таблицы)

Тело

Fт  (Сила тяжести), Н

m (масса), кг

Сделайте вывод, как зависит сила тяжести от массы тела?

3. Определение зависимости силы трения  от веса тела

1. С помощью динамометра определите вес бруска.

2. Определите силу, с которой надо двигать брусок по столу с постоянной скоростью.  Запишите результаты в таблицу .

3. Поставьте грузик на брусок и повторите предыдущее измерение.   Запишите  в таблицу

P,H

F,H

Сделайте вывод, как зависит сила трения от веса тела?

4. Определение зависимости силы упругости от веса тела

1. Возьмите резинку и измерьте её длину. L=____________см.

2. Зацепите динамометром  один конец резинки , а свободный конец прижмите к нулевому делению шкалы линейки.

3. Растяните  резинку  на 0,5 см. Запишите показания динамометра в таблицу

4. Растяните резинку на 1 см.  Запишите показания динамометра в таблицу

5. Растяните резинку на 2 см.  Запишите показания динамометра в таблицу

F,H

ΔL, м

0,5см

1см

2см

Сделайте вывод, как зависит сила упругости, возникающая в резинке от удлинения?

Практическая работа «Расчет параметров движения тела в поле тяготения Земли»

Цель: научиться рассчитывать параметры движения тела в поле тяготения Земли.

Оборудование: ластик, линейка измерительная, таблица с характеристиками планет Солнечной системы.

Указания к работе:

Задание №1. Измерение модуля начальной скорости тела, брошенного горизонтально.

1. Положите ластик на край стола и сообщите ему щелчком пальца некоторую скорость в горизонтальном направлении.

2. Заметьте место падения ластика на полу.

3. Измерьте дальность полета ластика S(м ) и высоту стола h (м )

4. Вычислите модуль начальной скорости ластика.

Вдоль оси ОХ ластик движется равномерно поэтому дальность полёта ластика S=V₀∙t.

Вдоль оси ОY ластик движется с ускорением свободного падения ; но V_0y=0 тогда ;

5. Составьте таблицу для записи результатов.

6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

7. Ответьте на вопросы:

1. По какой траектории двигался ластик?

2. Какая сила действовала на ластик во время его движения? (Силы сопротивления не учитывать)

3. Как направлены векторы скорости и ускорения и силы действующей на ластик во время движения? Изобразите их направление для какой- либо точки траектории.

Задание №2. Рассчитать первую космическую скорость на планете.

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела) по круговой орбите – называется первой космической скоростью.

= Учитывая, что ;

1. Рассчитать первую космическую скорость для планеты Меркурий;

Название планеты

R м

M кг

G 

 м/с

Меркурий

2,4·10⁶

 3,3·10²³

6,67·10-¹¹

Венера

6,05·10⁶

 4,87·10²⁴

6,67·10-¹¹

Земля

6,4·10⁶

 6·10²⁴

6,67·10-¹¹

 7,9·10³

Марс

3,4·10⁶

 6,4·10²³

6,67·10-¹¹

Юпитер

6,99·10⁷

 1,9·10²⁷

6,67·10-¹¹

Сатурн

 6·10⁷

5,7·10²⁶ 

6,67·10-¹¹

Практическая работа «Расчет параметров движения тела в поле тяготения Земли»

Цель: научиться рассчитывать параметры движения тела в поле тяготения Земли.

Оборудование: ластик, линейка измерительная, таблица с характеристиками планет Солнечной системы.

Указания к работе:

Задание №1. Измерение модуля начальной скорости тела, брошенного горизонтально.

1. Положите ластик на край стола и сообщите ему щелчком пальца некоторую скорость в горизонтальном направлении.

2. Заметьте место падения ластика на полу.

3. Измерьте дальность полета ластика S(м ) и высоту стола h (м )

4. Вычислите модуль начальной скорости ластика.

Вдоль оси ОХ ластик движется равномерно поэтому дальность полёта ластика S=V₀∙t.

Вдоль оси ОY ластик движется с ускорением свободного падения ; но V_0y=0 тогда ;

5. Составьте таблицу для записи результатов.

6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

7. Ответьте на вопросы:

1. По какой траектории двигался ластик?

2. Какая сила действовала на ластик во время его движения? (Силы сопротивления не учитывать)

3. Как направлены векторы скорости и ускорения и силы действующей на ластик во время движения? Изобразите их направление для какой- либо точки траектории.

Задание №2. Рассчитать первую космическую скорость на планете.

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела) по круговой орбите – называется первой космической скоростью.

= Учитывая, что ;

4. Рассчитать первую космическую скорость для планеты Венера;

Название планеты

R м

M кг

G 

 м/с

Меркурий

2,4·10⁶

 3,3·10²³

6,67·10-¹¹

Венера

6,05·10⁶

 4,87·10²⁴

6,67·10-¹¹

Земля

6,4·10⁶

 6·10²⁴

6,67·10-¹¹

 7,9·10³

Марс

3,4·10⁶

 6,4·10²³

6,67·10-¹¹

Юпитер

6,99·10⁷

 1,9·10²⁷

6,67·10-¹¹

Сатурн

 6·10⁷

5,7·10²⁶ 

6,67·10-¹¹

Практическая работа «Расчет параметров движения тела в поле тяготения Земли»

Цель: научиться рассчитывать параметры движения тела в поле тяготения Земли.

Оборудование: ластик, линейка измерительная, таблица с характеристиками планет Солнечной системы.

Указания к работе:

Задание №1. Измерение модуля начальной скорости тела, брошенного горизонтально.

1. Положите ластик на край стола и сообщите ему щелчком пальца некоторую скорость в горизонтальном направлении.

2. Заметьте место падения ластика на полу.

3. Измерьте дальность полета ластика S(м ) и высоту стола h (м )

4. Вычислите модуль начальной скорости ластика.

Вдоль оси ОХ ластик движется равномерно поэтому дальность полёта ластика S=V₀∙t.

Вдоль оси ОY ластик движется с ускорением свободного падения ; но V_0y=0 тогда ;

5. Составьте таблицу для записи результатов.

6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

7. Ответьте на вопросы:

1. По какой траектории двигался ластик?

2. Какая сила действовала на ластик во время его движения? (Силы сопротивления не учитывать)

3. Как направлены векторы скорости и ускорения и силы действующей на ластик во время движения? Изобразите их направление для какой- либо точки траектории.

Задание №2. Рассчитать первую космическую скорость на планете.

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела) по круговой орбите – называется первой космической скоростью.

= Учитывая, что ;

4. Рассчитать первую космическую скорость для планеты Марс;

Название планеты

R м

M кг

G 

 м/с

Меркурий

2,4·10⁶

 3,3·10²³

6,67·10-¹¹

Венера

6,05·10⁶

 4,87·10²⁴

6,67·10-¹¹

Земля

6,4·10⁶

 6·10²⁴

6,67·10-¹¹

 7,9·10³

Марс

3,4·10⁶

 6,4·10²³

6,67·10-¹¹

Юпитер

6,99·10⁷

 1,9·10²⁷

6,67·10-¹¹

Сатурн

 6·10⁷

5,7·10²⁶ 

6,67·10-¹¹

Практическая работа «Расчет параметров движения тела в поле тяготения Земли»

Цель: научиться рассчитывать параметры движения тела в поле тяготения Земли.

Оборудование: ластик, линейка измерительная, таблица с характеристиками планет Солнечной системы.

Указания к работе:

Задание №1. Измерение модуля начальной скорости тела, брошенного горизонтально.

1. Положите ластик на край стола и сообщите ему щелчком пальца некоторую скорость в горизонтальном направлении.

2. Заметьте место падения ластика на полу.

3. Измерьте дальность полета ластика S(м ) и высоту стола h (м )

4. Вычислите модуль начальной скорости ластика.

Вдоль оси ОХ ластик движется равномерно поэтому дальность полёта ластика S=V₀∙t.

Вдоль оси ОY ластик движется с ускорением свободного падения ; но V_0y=0 тогда ;

5. Составьте таблицу для записи результатов.

6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

7. Ответьте на вопросы:

1. По какой траектории двигался ластик?

2. Какая сила действовала на ластик во время его движения? (Силы сопротивления не учитывать)

3. Как направлены векторы скорости и ускорения и силы действующей на ластик во время движения? Изобразите их направление для какой- либо точки траектории.

Задание №2. Рассчитать первую космическую скорость на планете.

Минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела) по круговой орбите – называется первой космической скоростью.

= Учитывая, что ;

4. Рассчитать первую космическую скорость для планеты Юпитер;

Название планеты

R м

M кг

G 

 м/с

Меркурий

2,4·10⁶

 3,3·10²³

6,67·10-¹¹

Венера

6,05·10⁶

 4,87·10²⁴

6,67·10-¹¹

Земля

6,4·10⁶

 6·10²⁴

6,67·10-¹¹

 7,9·10³

Марс

3,4·10⁶

 6,4·10²³

6,67·10-¹¹

Юпитер

6,99·10⁷

 1,9·10²⁷

6,67·10-¹¹

Сатурн

 6·10⁷

5,7·10²⁶ 

6,67·10-¹¹