1696878
столько раз учителя, ученики и родители
посетили официальный сайт проекта «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
Добавить материал и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок Физика КонспектыУрок по физике на тему "Решение задач на применение законов Ньютона" (10 класс)

Урок по физике на тему "Решение задач на применение законов Ньютона" (10 класс)

IV Международный дистанционный конкурс «Старт» Идёт приём заявок Для дошкольников и учеников 1-11 классов 16 предметов ОРГВЗНОС 25 Р. ПОДАТЬ ЗАЯВКУ
библиотека
материалов

Урок физики в 10 классе по теме: «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 урок 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.) 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.

  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 hello_html_6c26616a.gifи hello_html_m7f65e009.gifравен 900. Чему равен модуль равнодействующей этих сил?

hello_html_m1af566dc.gif

F2

hello_html_7683e3b8.gifF1

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

9.Модуль скорости автомобиля массой 500 кг изменяется в соответствии с графиком, приведённым на рисунке. Определите модуль равнодействующей силы при 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_c2406df.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.


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?

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_m649daae6.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:

F= 15 Н 1. Изобразим все силы, дей-ющие на тела. Ускорение тела направлено вправо: m1= 1 кг Из условия задачи => Т1 = Т2 = Т; hello_html_m649daae6.gif.

m2 = 4 кг

μ = 0,1_________

hello_html_m734afb91.gif - ? (м/с2); Т - ? (Н)

hello_html_m623db143.png

2. Запишем II-ой закон Ньютона в общем виде ∑hello_html_m3aec165.gif = mhello_html_m21000b25.gif и для каждого тела в векторной форме, для этого страницу разделим пополам:

hello_html_2d2985a9.gifhello_html_7224c5a9.gifhello_html_m64dcca31.gif

3. Выберем координатные оси: ось ОУ направим по направлению hello_html_32f847df.gif,

а ось ОХ по направлению hello_html_m21000b25.gif системы тел.

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

Ohello_html_m39a6a686.gifX: TFтр1 = m1hello_html_m734afb91.gif (1) OX: FTFтр2 = m2 hello_html_m734afb91.gif (1/)

OУ1: N1– m1g = 0 (2) ОУ2: N2 – m2g = 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 уравнение (1/) II- го тела примет вид

тогда ур-ние (1) примет вид FT – μ ∙ m2 g = m2 hello_html_m734afb91.gif (31)

Т – μ · m1g = m1 hello_html_m734afb91.gif (3)

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

Далее решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем: Tμ m1g + FTμ m2g = m1 hello_html_m734afb91.gif

Fμg (m1+ m2) = hello_html_m734afb91.gif (m1+ m2) (4), в этом уравнении учтены все силы, действующие на систему 2-х тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью.

Откуда hello_html_m734afb91.gif = hello_html_m77b55c.gif

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

Т= μ ∙ m1 · g + m1hello_html_m734afb91.gif = m1 (μ · g + hello_html_m734afb91.gif) = 1 (0,1 · 10 + 2) =

или Т = Fm2hello_html_m734afb91.gifμ · m2 g = Fm2 (hello_html_m734afb91.gif + 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.

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: hello_html_m649daae6.gif.

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:

m1 = 1 кг 1. Изобразим рисунок и расставим все силы, действующие на тело.

m2 = 2 кг Ускорение тела направим в сторону большого тела.

hello_html_m734afb91.gif - ? (м/с2 )

hello_html_1d87802.png

1. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для каждого тела

hello_html_2d2985a9.gifhello_html_86f1f13.gifhello_html_m454a7ffd.gif

2. Выберем координатные оси, ось ОУ направлена по направлению ускорения, на рисунке

изображаем ОУ1, ОУ2.

3. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси ОУ1 и

ОУ2, уhello_html_2d2985a9.gifчитывая, что T1 = T2 = T, hello_html_m649daae6.gif.

ОУ1 : T- m1g = m1 hello_html_m734afb91.gif (1) ОУ2: m2 gT = m2 hello_html_m734afb91.gif ( 11 )

Складываем уравнения (1) и (11 ), получаем: Tm1 g + m2 gT = m1 hello_html_m734afb91.gif+ m2 hello_html_m734afb91.gif

hello_html_m734afb91.gif= hello_html_mb9fa0db.gif Ответ: 3,3 м/с2

Зhello_html_40862967.gifадача № 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_m2a7690f7.gifано Решение:

m1= 2 кг 1.Изобразим рисунок и расставим все силы, действующие на тела.

m2 = 0,5 кг Ускорение первого тела направим вправо, второго - вниз.

µ = 0,1

hello_html_m734afb91.gifhello_html_24bc7ae8.gif - ? hello_html_m3066b17b.gif, Т - ? (H)

hello_html_33236b8c.png

2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для каждого тела, поделив страницу пополам

для I тела: для II тела:

hello_html_m1047a52.gifhello_html_3731b1ae.gifhello_html_m53d4ecad.gifhello_html_53c6e416.gifhello_html_m53d4ecad.gif

3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные направления осей X и Y, учитывая условие невесомости и нерастяжимости: hello_html_71855d42.gifhello_html_m649daae6.gif.

hello_html_3c443345.gifOX: hello_html_14179e45.gif (1) OY: hello_html_4eb89dfe.gif (31)

OY: hello_html_m5fa366bd.gif (2)

Из (2) следует, что N = m1g, то Fтр= µ∙ N =µ ∙ m1g.

Тогда уравнение (1) примет вид: hello_html_482ebe8c.gif(3)

Решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем: Т - µ ∙ m1g + m2gT = (m1+m2) ∙ hello_html_m734afb91.gif

откуда hello_html_29c2bc83.gif; hello_html_m68665991.gif = hello_html_m58dac410.gif = hello_html_1b5e6b67.gif = hello_html_m645d818d.gif

Силу натяжения нити Т находим из уравнения (31): Т = m2gm2 hello_html_m734afb91.gif=m2 (g - hello_html_m734afb91.gif)

Т = 0,5 (10 – 1,2) = - 4,4 H. (знак « - » указывает, что сила натяжения направлена в противоположную сторону оси OY). Т = 4,4 Н. Ответ: 1,2 hello_html_6c0ec9e4.gif; 4,4 Н.

Зhello_html_m2b955b87.gifадача № 4Груз 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.

Дано: Решение:

m1 = 5 кг 1. Изобразим рисунок и расставим все силы.

m2 = 2 кг

µ = 0,1

αhello_html_m253a410d.gif = 450

hello_html_m28e15766.gifhello_html_m3066b17b.gif; Т–? ( Н)

hello_html_3e8d3264.png

2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме.

для I тела для II тела

hello_html_2d2985a9.gifhello_html_e7eaf4a.gifhello_html_m638aa89.gif

3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные направления осей X1 , Y1 , Y2, учитывая условие невесомости и нерастяжимости: Т1 = Т2 = Т, hello_html_m649daae6.gif.

hello_html_m662eb5a1.gifOX1: m1gsin αT- Fтр= m1hello_html_m734afb91.gif (1) OY2: – m2g +T = m2 hello_html_m734afb91.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_m734afb91.gif (4). Складываем почленно (11) и (4), получаем

m1gsin αT – µ∙m1gcos αm2g + T=hello_html_m734afb91.gif(m1+m2)

hello_html_m2a7690f7.gifhello_html_72514b57.gifhello_html_m5608572.gif

Силу Т находим из уравнения (11): T = m2g + m2 hello_html_m734afb91.gif= m2 (g+ hello_html_m734afb91.gif). T = 2∙ (10+1,7) = 23,4 Н.

Ответ: 1,7 hello_html_6c0ec9e4.gif; 23,4 Н.

IV. Подведение итогов урока.

V. Домашнее задание. № 308, № 312. Рымкевич А.П. Физика. Задачник.10–11 кл –М.:Дрофа, 2004.


Курс профессиональной переподготовки
Учитель физики
Курс повышения квалификации
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:

Сложность решения задач динамики на применение законов Ньютона в значительной степени зависит от освоения методики решения задач динамики.

На этом уроке учащиеся ещё раз формулируют законы Ньютона, кратко вспоминают об основных открытиях И.Ньютона. Повторение и обобщение пройденного материала провожу с помощью тестовых заданий (сопровождается слайдами презентации). Решение тестовых заданий применяю на каждом уроке по 5 – 7 мин для подготовки к ЕГЭ по физике.

Затем перехожу к рассмотрению основной цели урока.

Методику решения задач на применение законов Ньютона повторяем и применяем алгоритм решения задач динамики для системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью.

От решения простых задач переходим к более сложным. Самые трудные задачи рассматриваем индивидуально только с теми учащимися, которые проявляют интерес к физике и принимают участие в олимпиадах. Для контроля знаний, умений, навыков по этой теме запланирована самостоятельная работа.

Общая информация
ВНИМАНИЮ УЧИТЕЛЕЙ: хотите организовать и вести кружок по ментальной арифметике в своей школе? Спрос на данную методику постоянно растёт, а Вам для её освоения достаточно будет пройти один курс повышения квалификации (72 часа) прямо в Вашем личном кабинете на сайте "Инфоурок".

Пройдя курс Вы получите:
- Удостоверение о повышении квалификации;
- Подробный план уроков (150 стр.);
- Задачник для обучающихся (83 стр.);
- Вводную тетрадь «Знакомство со счетами и правилами»;
- БЕСПЛАТНЫЙ доступ к CRM-системе, Личному кабинету для проведения занятий;
- Возможность дополнительного источника дохода (до 60.000 руб. в месяц)!

Пройдите дистанционный курс «Ментальная арифметика» на проекте "Инфоурок"!

Подать заявку
26-28 октября 2019 I МЕЖДУНАРОДНЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ «ИНФОФОРУМ» «Современные тенденции в воспитании и социализации детей» Подать заявку Очное участие Дистанционное участие Курс повышения квалификации (36 часов) + Сертификат участника “Инфофорума”
IV Международный дистанционный конкурс «Старт» Для дошкольников и учеников 1-11 классов Рекордно низкий оргвзнос 25 Р. 16 предметов ПОДАТЬ ЗАЯВКУ

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Правовое обеспечение деятельности коммерческой организации и индивидуальных предпринимателей»
Курс «Гид-экскурсовод: Основы туристского сопровождения»
Курс повышения квалификации «Основы управления проектами в условиях реализации ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Клиническая психология: организация реабилитационной работы в социальной сфере»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС юридических направлений подготовки»
Курс повышения квалификации «Этика делового общения»
Курс повышения квалификации «Маркетинг в организации, как средство привлечения новых клиентов»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс профессиональной переподготовки «Организация системы менеджмента транспортных услуг в туризме»
Курс профессиональной переподготовки «Политология: взаимодействие с органами государственной власти и управления, негосударственными и международными организациями»
Курс профессиональной переподготовки «Эксплуатация и обслуживание общего имущества многоквартирного дома»
Курс профессиональной переподготовки «Гостиничный менеджмент: организация управления текущей деятельностью»
Курс профессиональной переподготовки «Информационная поддержка бизнес-процессов в организации»
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.