Урок по физике на тему"Закон всемирного тяготения"

Урок на тему: «Закон всемирного тяготения» в 10 классе

Цели урока:

Образовательные:

• сформировать понятие гравитационных сил;
• показать универсальный характер закона всемирного тяготения ;
• познакомить с опытным определением гравитационной постоянной;

Развивающие:

• развивать речь, мышление;
• совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты;

Воспитательные:

• формировать систему взглядов на мир;
• воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе..

Оборудование: проекционная аппаратура, презентация "Закон всемирного тяготения"

Оформление: на доске портрет Исаака Ньютона, под портретом высказывание "Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другим, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным"

План урока:

1.     Организационный момент.

2.     Целеполагание.

3.     Повторение пройденного материала.

4.     Изучение нового материала

5.     Решение задач.

6.     Рефлексия

7.     Домашнее задание

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Целеполагание.

Учитель: Скажите, пожалуйста, как связаны между собой падающее яблоко, Земля, вращающаяся вокруг Солнца и сэр Исаак Ньютон?

Слайд 1

Тема урока: Закон всемирного тяготения

Эпиграфом к нашему уроку будут слова:

«Причину же свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю» (И. Ньютон)

Какие цели урока вы могли бы поставить исходя из темы урока. (Ученики предлагают варианты целей). Прекрасно, я рада, что наши цели совпадают.

Исходя из целей урока, нам нужно решить следующие ЗАДАЧИ УРОКА:

·        изучить закон всемирного тяготения и границы его применения;

·        рассмотреть историю открытия закона;

·        показать практическое значение закона;

·        закрепить изученную тему при решении качественных и расчетных задач.

В ходе этой работы мы проверим, насколько продуктивно вы можете работать в группах.

Затем потренируем мозги - порешаем задачи.

Начнем урок с повторения основных понятий курса механики.

3. Повторение пройденного материала.

Фронтальная беседа:  Слайд 2

·        В чем состоит явление инерции?

·        Какое движение называется движением по инерции? Приведите примеры.

·        Какую систему называют инерциальной?

·         Сформулируйте законы Ньютона.

·        Какие виды сил вам известны?

Мы повторили основные понятия и главные законы механики, которые помогут нам изучить тему занятия.

Учитель "случайно" роняет шарик со стола

Ой, извините, что-то упало. Такое же несчастье произошло с одним очень известным яблоком. Слайд 3

4. Изучение нового материала.

Знаменитой яблони в родовом поместье Ньютона в Вулсторпе (графство Линкольншир, Англия) давно нет, однако путем черенкования от нее произведено уже не одно поколение новых яблонь. Эта, например, растет во дворе колледжа Бэбсон в Уэлсли (штат Массачусетс, США)

4 слайд. Движения яблока и Луны разные, но какие же предположения, позволили Ньютону связать эти явления. Представьте себе, что вы бросаете камень в горизонтальном направлении с вершины горы. Чем больше скорость, тем дальше он улетит. А можно подобрать такую скорость, чтобы камень, падая, не достиг поверхности Земли?

Еще тысячи лет назад было замечено, что по расположению небесных светил можно предсказать разливы рек, а значит, и урожаи, составлять календари. По звездам - находить правильный путь для морских кораблей. Люди научились вычислять сроки затмений Солнца и Луны. Но слово "космос" в переводе с греческого означает "порядок".

Притяжение тел, находящихся на поверхности нашей планеты к Земле (дома, парашютист, птица и т.п.).

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

5 слайд. Их называют теперь силами всемирного тяготения или гравитационными силами.

Благодаря притяжению к Земле течет вода в реках. Человек подпрыгнув, опускается на Землю, потому что Земля притягивает его. Земля притягивает к себе все тела: Луну, воду морей и океанов, дома, Солнце, спутники и т.п. Взаимное притяжение всех тел Вселенной названо всемирным тяготением.

6 слайд. Теперь давайте выясним, от каких же величин завися силы тяготения:

Групповая работа:

1 группа: выяснить как зависят гравитационные силы от массы  (приложение 1)

2 группа: выяснить как зависят гравитационные силы от расстояния (приложение 2)

Учитель:  Какая Физическая величина в карточке не дана, но она вам необходима для выяснения этой зависимости.

Расстояние между Землёй и Луной 384000 км

Радиус Земли 6400 км

а_л= 0,027 м/с2

7 слайд.

Сила, с которой две материальные точки притягиваются друг к другу, пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

8, 9 слайд: Особенности сил тяготения

10 слайд.

Гравитационная постоянная численно равна силе, с которой притягиваются два тела с массой по 1 кг каждое, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

Первое экспериментальное измерение гравитационной постоянной было осуществлено Генри Кавендишем в 1798 году с помощью экспериментальной установке – крутильных весов.    Измерив силу взаимодействия между шарами m и M по углу закручивания нити и зная массу шаров и расстояние между ними, Кавендиш определил гравитационную постоянную. 11, 12 слайд

Границы применимости закона всемирного тяготения

Закон справедлив для: 

1. Однородных шаров.

2. Для материальных точек.

3. Для концентрических тел.13 слайд

 Открытие Ньютоном закона всемирного тяготения явилось важнейшим событием в истории физики.14, 15, 16, 17 слайд

Учитель: интересный факт. 18 слайд

На Земле есть места, где Закон всемирного тяготения не действует

В Синьцэян-Уйгурском автономном районе на северо-западе Китая есть холм, по склону которого вода течет не вниз, а вверх. Этот факт отметили двое путешественников, приехавших туда на автомобилях.

Остановив автомобиль на дне расположенной на вершине холма V-образной впадины и сняв его с тормозов, туристы с удивлением обнаружили, что он сам покатился вверх по склону! Скорость его движения достигала 30 км/час. Вода, вылитая на дорогу, тоже потекла вверх, в сторону вершины. Некоторые ученые пытаются объяснить эти аномальные явления геологическими особенностями местности. Выходит, что законы всемирного тяготения здесь совсем не действуют.

5. Решение задач.

19, 20 слайд. Оформление решения задач на доске и на опережение в тетрадях.

6. Рефлексия.

Учитель: Сегодня вы продуктивно поработали, осознали, глубоко ли вы освоили Закон всемирного тяготения. Развили умения анализировать, синтезировать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты своей работы.

- Какое значение для вас имеют знания и умения, полученные на данном уроке?

Что вызвало наибольшую трудность:

а) изучение материала

б) систематизация знаний?

Исаак Ньютон незадолго перед смертью, словно оглядывая свою жизнь, такую спокойную внешне и такую неистово бурную внутренне, писал: "Не знаю, чем я могу казаться миру, но самому себе я кажусь мальчиком, играющим у моря, которому удалось найти более красивый камешек, чем другим, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным"

7. Домашнее задание. 21 слайд. Параграфы 32-34(Мякишев)

Приложение 1

ЗАВИСИМОСТЬ  ГРАВИТАЦИОННЫХ  СИЛ  ОТ МАССЫ

Из второго закона Ньютона:

  Ускорение свободного падения имеет любопытную особенность, что оно одинаково для тел любой массы

Следовательно,  F ~ m.

 По третьему закону Ньютона: F12 = F21.

 

Если F12 ~ m1, то F21 ~ m2.

Следовательно, F ~ m1 • m2.

Вывод: Итак, масса является мерой не только инертности тела, но и мерой гравитационного взаимодействия этого тела с другими телами.

Приложение 2

ЗАВИСИМОСТЬ  ГРАВИТАЦИОННЫХ СИЛ  ОТ РАССТОЯНИЯ

Ньютон предположил, что сила взаимного притяжения должна зависеть от расстояния между телами.

Сила тяготения создаёт вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения 9,8 м/с2, та же сила создаёт ускорение движения Луны ал = 0,027м/с2

 

Увеличение расстояние в 60 раз приводит к уменьшению ускорения в 3600 раз

Но F = m • g. Следовательно,  

Вывод: сила притяжения между двумя материальными точками убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.