Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Урок по физике на тему: "Силы в механике. Закон всемирного тяготения" (1 курс, Сургутский политехнический колледж)

Урок по физике на тему: "Силы в механике. Закон всемирного тяготения" (1 курс, Сургутский политехнический колледж)

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

Тема урока: Силы в природе. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес. Невесомость.

Тип урока: комбинированный, урок с применением технологии критического мышления

Приёмы: "Верные и неверные высказывания", "Зигзаг".

Продолжительность урока: 1 час 20 мин

Цель урока: Выяснить от каких параметров зависит сила тяжести. Изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Развитие первоначальных представлений о силе тяжести, о состоянии невесомости. Научить отличать вес тела от силы тяжести.

Задачи :

Образовательная: научить студентов применять навыки самостоятельной и коллективной работы для получения знаний, выделять ключевые понятия, законы: виды сил, гравитационная постоянная, закон всемирного тяготения, сила тяжести, вес тела, невесомость, перегрузка, первая космическая скорость.

Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности; формирование научного мировоззрения.

Развивающая: развивать умение анализировать, обобщать и выделять главное, делать вывод; развивать познавательный интерес, коммуникативные способности.

Оборудование: мультимедийный проектор, доска, учебник физики, раздаточный материал (тексты).

Ход урока:

Организационный момент

2 мин.

1. Здравствуйте! Сообщает тему урока "Силы в природе. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес. Невесомость.".

1.Записывают в тетради дату, тему урока.

Этап "Вызов"

- проверка домашнего задания;

-актуализация субъектного опыта)


10 мин.

 

1. На прошлом уроке, мы начали изучение раздела "Динамика". Вам было дано домашнее задание (выучить законы Ньютона, выписать термины и заполнить обобщенную таблицу "Силы в механике", доработать кластер "Динамика"). Вызываю по списку одного из студентов, проверяю готовность к уроку.

- провожу простое тестирование.

1. Студенты открывают кластер и таблицу с графой "Что я узнал". Участвуют в обсуждении д/з.

Выполняют тестовые задания.


2. Далее на стадии вызова применяется приём "верные и неверные высказывания". Студентам на парту раздаются каждому таблица с утверждениями (приложение 1).

Преподаватель фиксирует на доске предположения студентов.

2. Ученики обсуждают в группах высказывания. Предположение групп выносятся на доску.


Этап

"Осмысление"


27мин.(7мин+20 мин)

1. На этой стадии необходимо сохранить интерес студентов к теме при непосредственной работе с текстом. Использую прием "Зигзаг ". Раздаю тексты каждому студенту (всего 5 текстов - отмеченных разными цветами получится 5 групп)

1. Читают текст, отмечают главное, выделяя новые непонятные слова (индивидуальная работа).

Затем ученики расходятся по группам в соответствии с цветом квадратика на своём листочке с текстом.

2. Организую работу в группах.

2. Ученики работают в новой группе, обсуждают текст, составляют опорный конспект.

1-я группа: "Силы в природе" .

2-я группа:"Закон всемирного тяготения".

3-я группа: "Вес тела. Невесомость".

4-я группа: "Сила тяжести".

5-я группа: "Применение закона всемирного тяготения" .

Этап "Размышление" 


20 мин.

 



1. Контролирую время выполнения задания.

1. Студенты возвращаются в прежние группы и по очереди рассказывают свой текст, используя опорный конспект.

2. Контролирую процесс, правильность выполнения задания и заполнения конспекта.

2. Защита опорных конспектов. Эксперт (по одному студенту из каждой группы) рассказывает - остальные добавляют и поправляют, задают вопросы.

Этап "Рефлексия" 





20 мин.(5мин. +15мин.)

1. Теперь вернёмся к "Верным и неверным высказываниям".

(Преподаватель фиксирует на доске во второй колонке на фоне обсуждения).

1. Студенты вновь обсуждают в группах и на основе полученных знаний решают верно или неверно данное высказывание.

2. Решим несколько задач на практическое применение полученных знаний.

Задача №1. С какой силой давит на дно лифта груз массой 100кг, если лифт

А) поднимается вверх с ускорением 0,5м/с²

Б) опускается вниз с ускорением 0,8м/с²

В) движется равномерно со скоростью 4м/с.

Задача №2. Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если при неизменном расстоянии массы тел возрастут вдвое?

Задача №3.На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1 000 кг каждое, будет равна 6,67 • 1 09 Н?

2. Записывают в тетрадях условие задачи и решение.


Этап "Домашнее задание"
1 мин.

На доске: изучить § 29, 31,32,33;

выполнить упр. 7 (№1)

Записывают домашнее задание в тетради.

















































Литература.

1. Мякишев, Г.Я. Физика. 10 класс: учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 20-е изд. – М.: Просвещение, 2011. -366 с.: ил. – (Классический курс).

Интернет-ресурсы.

1. http://infofiz.ru













































Приложение 1. "Верные и неверные высказывания"

   

   

  2. Сила тяжести возникает при деформации тела и направлена в сторону первоначального положения тела.

 

   

  3. Закон всемирного тяготения применим только для планет Солнечной системы.

   

   

  4. При движении тела вниз возникает состояние перегрузки

   

   

  5.Вес тела - это его масса, которой обладает тело вследствие притяжения к Земле.

   

   

  6. Ускорение свободного падения можно рассчитать для каждой планеты, зная закон всемирного тяготения.

   

   

  7. Первая космическая скорость необходима для того, чтобы тело стало искусственным спутником Земли.

   

   





Приложение 2. ТЕКСТЫ

Текст 1. СИЛЫ В ПРИРОДЕ

В природе существуют различные силы.

Гравитационные силы действуют между всеми телами – все тела притягиваются друг к другу. Но это притяжение существенно лишь тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих сил так же велико, как Земля или луна.

Электромагнитные силы действуют между заряженными частицами. В атомах, молекулах, живых организмах именно они являются главными.

Область ядерных сил очень ограничена. Они заметны только внутри атомных ядер (т.е. на расстоянии 10-12 см.)

Слабые взаимодействия проявляются на ещё меньших расстояниях. Они вызывают превращение элементарных частиц друг в друга.

Основные виды сил: сила тяжести, сила трения, сила упругости.hello_html_e07888c.jpg

1. При соприкосновении двух движущихся тел возникает сила, направленная против движения и препятствующая движению - сила трения. Сила трения - это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направлена против движения.

Сила трения - это сила электромагнитной природы. Возникновение силы трения объясняется двумя причинами: 1) Шероховатостью поверхностей; 2) Проявлением сил молекулярного взаимодействия. Силы трения всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям и подразделяются на силы трения покоя, силы трения скольжения, силы трения качения.

Fтр = µ*N, где µ – коэффициент трения , N – сила реакции опоры.

2. Сила упругости – сила, которая возникает при любом виде деформации тел и стремится вернуть тело в первоначальное состояние.

Fупрx = - k*x, где k – жесткость тела [Н/м], х - абсолютное удлинение тела.

Сила упругости перпендикулярна поверхности взаимодействующих тел и направлена всегда против деформации.

3. Почему мяч, выпущенный из рук, падает вниз? Почему прыгнувший вверх человек вскоре снова оказывается внизу? У этих явлений одна и та же причина – притяжение Земли. Наблюдения за природными объектами показывают, что все окружающие тела ощущают притяжение к Земле. Падает вниз вода фонтанов, водопадов и листья деревьев.

Сила тяжести – сила, с которой тела притягиваются к Земле, сила притяжения тел к Земле.

Fтяж = m·g

Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз к поверхности Земли. Сила тяжести направлена к центру Земли. Сила тяжести это гравитационная сила, приложенная к центру тела.

Текст 2. "ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ"

Сила тяжести – одно из проявлений силы всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения был открыт И. Ньютоном в 1682 году. Еще в 1665 году 23-летний Ньютон высказал предположение, что силы, удерживающие Луну на ее орбите, той же природы, что и силы, заставляющие яблоко падать на Землю. 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.

Закон всемирного тяготения:hello_html_16586547.jpg

Все тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратнопропорционален квадрату расстояния между ними.

hello_html_6bf4e7d4.jpg - закон всемирного тяготения. G – гравитационная постоянная.

Точное измерение G было впервые проделано в 1798г. английским физиком Генри Кавендишем с помощью крутильных весов. Гравитационная постоянная численно равна силе гравитационного притяжения двух тел, массой по 1 кг каждое, находящееся на расстоянии 1 м одно от другого

G = 6,67 · 10 -11 Н·м2/кг2

Многие явления в природе объясняются действием сил всемирного тяготения. Движение планет в Солнечной системе, движение искусственных спутников Земли, траектории полета баллистических ракет, движение тел вблизи поверхности Земли – все эти явления находят объяснение на основе закона всемирного тяготения и законов динамики.

Границы применимости закона:

  1. Между телами любой формы, если их размеры значительно меньше расстояния между ними;

  2. Между однородными шарообразными телами (за расстояние принимается расстояние между центрами шаров);

  3. Между телами шарообразной формы и телом, которое можно принять за материальную точку.

Текст 3. ВЕС ТЕЛА. НЕВЕСОМОСТЬ.

Силу тяжести с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой,  приложенной к телу, вес - это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т.е. к связи).

Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса.

Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. На тело действуют сила тяжести Fт=mg, направленная вертикально вниз, и сила упругости Fупр=N, с которой опора действует на тело. Силу N называют силой нормального давления или силой реакции опоры.

hello_html_1a242b5b.jpg

Силы, действующие на тело, уравновешивают друг друга: 

Fт=-Fупр=-N.

В соответствии с третьим законом Ньютона тело действует на опору с некоторой силой P, равной по модулю силе реакции опоры и направленной в противоположную сторону: P=-N. По определению, сила P и называется весом тела. Из приведенных выше соотношений видно, что P=Fт=mg, то есть вес тела равен силе тяжести. Но эти силы приложены к разным телам!

Если тело неподвижно висит на пружине, то роль силы реакции опоры (подвеса) играет упругая силы пружины.

Вес тела в различных условиях движения.

1. Опора покоится или движется равномерно
hello_html_m7248210a.jpg

N = mg – сила реакции опоры равна силе тяжести.

P = N значит  P = mg

Вес тела равен действующей на тело силе тяжести.




2. Опора движется с ускорением a вверх.

N – mg = ma - второй закон Ньютонаhello_html_m61c6473c.jpg

N = mg + ma

P = N = m(g + a)

P > mg

Вес тела, движущегося с ускорением направленным вверх больше силы тяжести.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.

Действие перегрузки испытывают космонавты, как при взлете космической ракеты, так и на участке торможения при входе корабля в плотные слои атмосферы. Большие перегрузки испытывают летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, особенно на сверхзвуковых самолетах.

3. Опора движется с ускорением а вниз.

hello_html_md15ab17.jpg

mg - N = ma - второй закон Ньютона

N = mg - ma

= N = m(g - a)

P < mg

Вес тела, движущегося с ускорением вниз уменьшается.


Падение тел в вакууме без начальной скорости называется свободным падением. При свободном падении a=g    из  P=m(g - g)  следует, что P = 0, т.е.вес отсутствует.

Если тела движутся только под действием силы тяжести, т.е. свободно падают, то они находятся в состоянии невесомости. Оно возникает, например, в кабине космического корабля при его движении по орбите с выключенными реактивными двигателями.


Текст 4. СИЛА ТЯЖЕСТИ.

Одним из проявлений силы всемирного тяготения является сила тяжести. Так принято называть силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности.

Обозначим М – масса Земли; m – масса тела; R – радиус Земли, тогда сила тяготения

hello_html_24af3fc0.jpg

- сила тяжести.

m - масса тела; g – ускорение свободного падения.

Сила тяжести направлена к центру Земли. Сила тяжести это гравитационная сила, приложенная к центру тела. Из закона Всемирного тяготения:  

hello_html_9410dfb.jpg

где

M - масса планеты,

m - масса тела,

R - расстояние до центра планеты; 

g - ускорение силы тяжести. Значит g не зависит от массы тела. 

В отсутствии других сил тело свободно падает на Землю с ускорением свободного падения.

g = 9,8 м/с2 – среднее значение ускорения свободного падения для различных точек поверхности Земли.

На высоте h ускорение свободного падения равно  hello_html_m5cbb5d0d.jpg

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорение свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния r до центра Земли.











Текст 5. ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ.

В начале 20 века русский ученый К. Э. Циолковский (1857-1935) впервые теоретически обосновал возможность исследования космоса с помощью ракет.

Какая необходима скорость, чтобы ракета смогла покинуть Землю и стать искусственным спутником Земли?

Тело должно запущено по круговой орбите с поверхности Земли со скоростью:

V1 = Rз

Эта скорость называется первая космическая скорость V1 = 7,9 км/с

Ракета обычно запускается вертикально, затем на соответствующей высоте по заданной программе поворачивается на некоторый угол к вертикали и по прекращении работы двигателей выводимый ею аппарат движется свободно по эллиптической траектории, в дальнем фокусе эллипса находится центр Земли. При скорости 7,9 км/с космический аппарат не возвращается на Землю, а становится спутником нашей планеты.

Летоисчисление космической эры:

4 октября 1957 г. - запущен первый искусственный спутник Земли. Цель запуска - достижение первой космической скорости, необходимой для полетов вокруг Земли. Масса ИСЗ - 83,6 кг.

3 ноября 1957 г. - первый биологический спутник и прямые научные исследования в космосе. Полет животного - собаки Лайки.

2 апреля 1961 г. радио возвестило всему миру о полете Ю.А.Гагарина. Космонавт и корабль благополучно приземлились у деревни Смеловки, что недалеко от Саратова.

В настоящее время человечество исследует Солнечную систему, проводят разные опыты и эксперименты, изучают Вселенную, в космос летают туристы. В космосе побывали пять наших земляков-космонавтов В. В. Горбатко В.И. Севастьянов А.Н. Березовой Г.И. Падалка С.Е. Трещев

















10

Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 02.04.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров68
Номер материала ДБ-003402
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх