Конспект уроку "Інерціальні системи відліку. Перший закон Ньютона."

Інерціальні системи відліку. Перший закон Ньютона.

Мета уроку: сформулювати основну задачу механіки, розкрити зміст першого закону Ньютона, сутність явища інерції, реальність існування рівномірного прямолінійного руху та інерціальних систем відліку; вчити учнів абстрактно-науково мислити, порівнювати й аналізувати навчальний матеріал, виділяти головне, робити висновки;  розвивати спостережливість, уважність; продовжувати формувати позитивне ставлення до навчання.

                              Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

1. Чотири основні типи сил.
2. Гравітаційні сили.
3. Електромагнітні сили.
4. Ядерні сили.
5. Слабкі взаємодії.
6. Сформулюйте пряму задачу механіки.
7. Сформулюйте обернену задачу механіки.
8. Дайте означення сили. Чи залежить дія сили на тіло від дії інших сил?
9. Розкажіть про спосіб вимірювання сили. Додавання сил.

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

Динаміка вивчає рух тіл в зв`язку з силами, що на них діють. Сила, яка діє на тіло, є мірою взаємодії його з оточуючими тілами чи полями.

Основна задача динаміки полягає у визначенні положення тіла в довільний момент часу за відомим початковим положенням тіла, його початковій швидкості та силам, що діють на нього.

В основі динаміки лежать три закони, сформульовані I. Ньютоном у 1687 р.

Першим законом Ньютона називають закон інерції, який відкрив ще Г. Галілей. Згідно цього закону тіло, на яке не діють iншi тiла, або перебуває в спокої, або рухається прямолінійно і рiвномiрно. Таке тіло називається вільним, а його рух - вільним рухом або рухом за iнерцiєю.

Вільне тіло є фізичною абстракцією. На практиці розглядають тiла, поставлені в такі умови, коли зовнiшнi дії на них по можливості усунені або практично компенсують одна одну.

Перший закон Ньютона виконується не у всякій системі відліку (СВ). СВ, в якій виконується перший закон Ньютона, називається iнерцiальною системою вiдлiку (IСВ), а сам закон називають законом iнерцiї. В класичній механiцi постулюється, що існує СВ, в якій всі вiльнi тiла рухаються прямолiнiйно i рiвномiрно або знаходяться в стані спокою. Iнерцiальною СВ є геліоцентрична СВ (система Коперника). Її центр суміщений з Сонцем, а вiсi направленi на три вiддаленi зiрки. Нижче буде показано, що будь-яка СВ, яка рухається відносно IСВ рiвномiрно i прямолiнiйно , теж є iнерцiальною. СВ, пов`язана з Землею, не є IСВ, проте відхилення вiд iнерцiальностi для багатьох задач мале i може не братись до уваги.

Отже, перший закон Ньютона стверджує, що існує СВ, в якій вільне тіло або знаходиться в спокої, або рухається рiвномiрно i прямолiнiйно.

Інерціальними Ньютон назвав такі системи, для яких єдиним джерелом прискорення є сила, тобто взаємодія з іншими тілами. Системи відліку, які рухаються відносно інерціальних систем із прискоренням (поступально чи обертально), він назвав неінерціальними. Ньютон, розглядаючи інерціальну систему відліку (ІСВ), так і не зміг вказати тіло, яке б було для неї тілом відліку. Оточуючі тіла рухаються прискорено: дім обертається навколо осі Землі, а разом з її поверхнею навколо Сонця.

 Наразі зрозуміло, що абсолютно нерухомих тіл або тіл, які рухаються строго рівномірно і прямолінійно в природі не існує, тому інерціальна система відліку - така ж абстракція, як і матеріальна точка, абсолютно тверде тіло. Інерціальними системами відліку називають системи, відносно яких тіло рухається рівномірно прямолінійно або перебуває в спокої.

 Поступальний рух за інерцією відбувається не часто. Прикладами може бути падіння парашутиста за умови зрівноваження сили тяжіння силою опору повітря, рівномірний рух транспорту по горизонтальній поверхні тощо.

ІV. Закріплення нового матеріалу.

Подумайте над такими питаннями:

• Чи можливий прямолінійний і рівномірний рух реально?
• Чи існують реально інерціальні системи відліку?
• Фільм «Перший закон Ньютона».

Запитання для самоперевірки.

 1. Наведіть приклади, які свідчать, що швидкість довільного тіла змінюється тільки під дією інших тіл. Що називають інерцією?

 2. У чому полягає властивість тіл, яку називають інертністю?

 3. Як формулюється перший закон Ньютона?

 4. Які системи відліку є інерціальними? Неінерціальними?

 5. Чи можна вважати інерціальними системи відліку, які нерухомо пов'язані із Землею?

 6. Сформулюйте принцип відносності Галілея.

Домашнє завдання: