Конспект уроку "Другий закон Ньютона"

Тема:  Другий закон Ньютона

Мета:

Освітня. Ознайомитись із законами Ньютона та межами їх застосування; вчитися розв’язувати розрахункові задачі.

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру наукового мовлення та культуру оформлення розрахункових задач.

Обладнання: презентація,карта знань «Закони Ньютона».

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

                                                  Хід уроку

1. Організація класу.

2. Вивчення нового матеріалу

Сила. Додавання сил

Поняття про силу є одним з основних у механіці.

Сила - це векторна фізична величина, яка характеризує дію тіл один на одного при їх безпосередньому контакті або через поля, в результаті якої відбувається зміна швидкості тіла або воно деформується.  

Сила позначається символом F. Одиниця сили в СІ – Ньютон (Н).

1 Ньютон – це сила, яка за 1 с змінює швидкість тіла масою 1 кг на 1 м/с.

Характеристики сили:

1) точкою прикладання;

2) числовим значенням (модулем);

3) напрямом.

Для вимірювання сил використовують динамометр.  

Дію на тіло кількох сил можна замінити їх рівнодійною. Рівнодійна прикладених до тіла сил дорівнює векторній (геометричній) сумі сил, що діють на тіло:  

F=F1+F2+⋯+Fn

Рівнодійну для сил можна шукати лише в тих випадках, коли сили прикладені до одного тіла.

Знаходження рівнодійної означає додавання сил за правилами додавання векторів.

Сили діють в одному    напрямку:

F = F₁ + F₂

Сили діють у протилежних напрямках:

          F = F₂ – F₁

Сили діють під кутом одна до одної: Сили додають за правилом паралелограма або      трикутника.

           F = F₁ + F₂

Маса

Маса - міра інертності тіла.

Дослідження взаємодії двох тіл, наприклад, зіткнення двох абсолютно пружних кульок, показали, що відношення модулів прискорень взаємодіючих тіл дорівнює оберненому відношенню їхніх мас:

a1/a2=m2/m1

Способи визначення маси тіла:

1. Для вимірювання маси тіла використовують спосіб порівняння мас тіл за допомогою терезів. При цьому використовують здатність тіл взаємодіяти з Землею. Тіла, які мають однакову масу, однаково притягуються до Землі у даному місці.
2. Масу тіла можна обчислити з формули. Для цього вибирають тіло, масу якого умовно беруть за одиницю, - еталон маси. Між еталоном маси і тілом, масу якого треба знайти, можна встановити стиснену за допомогою нитки пружину. Нитку перепалити і визначити прискорення еталона і досліджуваного тіла:

Еталон маси. Основна одиниця маси в Міжнародній системі одиниць (СІ) - кілограм. Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваги (м. Севр, поблизу Парижа). Це гиря з платино-іридієвого сплаву - 90% Pt, 10% Ir - у формі циліндра діаметром і заввишки 39 мм.

  Другий закон Ньютона

Другий закон механіки Ньютона встановлює зв’язок між кінематичними й динамічними величинами.

Найчастіше він формулюється так: прискорення, якого набуваєтіло піддією сили, прямо пропорційне силі, обернено пропорційне масі тіла і має той самий напрям, що й сила:

a=F/m

a– прискорення, F–рівнодійна сил, що діють на тіло, m–маса тіла.

Або так: сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення,

якого надає ця сила:

F=ma

Якщо на тіло діє не одна сила, а багато, то тоді R = ma , де R – рівнодійна сил/ Розмірності сили:

[ F ] = [ ma ] = (кг*м)/ с² = Н (ньютон)

Ньютон сформулював другий закон механіки дещо інакше, увівши поняття кількості руху. У сучасній фізиці його називають імпульсом тіла.

Кількість руху, або імпульс –дорівнює добутку маси тіла на його швидкість:

mv

Оскільки прискорення

a=v-v0/∆t, то m(v-v0)/∆t=F,  звідси  mv-mv0/∆t=F або  ∆(mv)/∆t=F

У формулюванні Ньютона другий закон механіки стверджує: зміна кількості руху тіла пропорційна діючій силі і відбувається у напрямі прямої, вздовж якої ця сила діє.

∆(mv)/∆t=F

Другий закон механіки узагальнив важливий факт: дія сил не спричиняє самого руху, а лише змінює його; сила викликає зміну швидкості, тобто прискорення, а не саму швидкість.

Застосування законів Ньютона. Відкриття законів руху дало можливість за порівняно невеликий час досягти значних успіхів у поясненні багатьох явищ навколишнього світу - від опису руху кинутого каменя чи яблука і до обчислення відхилень від законів Кеплера у русі планет під впливом інших планет.

Лише у випадку найпростіших типів сил рівняння Ньютона вдається розв’язати точно.

За допомогою законів механіки можна обчислити положення і швидкість тіла в будь-який момент часу за відомими силами і початковими умовами (пряма задача) або знайти сили за заданим рухом (обернена задача).

3.               Закріплення вивченого матеріалу.

Задача 1. Нерухомий алюмінієвий візок зіткнувся зі стальним візком такого самого розміру, що рухався зі швидкістю 4 м/с. З якою швидкістю почав рухатися алюмінієвий візок? Стальний візок після зіткнення мав швидкість 2 м/с.

Задача 2. На тіло, що має масу 2 кг, діють сили 10 Н та 20 Н, кут між якими становить 120⁰. Якого прискорення набуває тіло?

Задача 3. На тіло масою 2 кг, що лежить на горизонтальній дорозі, діє сила, під дією якої тіло за 30 с пройде відстань 500 м. Знайти величину сили.

4.               Домашнє завдання.