Застосування законів динаміки

ДНІПРОВСЬКИЙ ЛІЦЕЙ № 138

ДНІПРОВСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ

Відкритий урок

«Застосування законів динаміки»

10 клас

Вчитель фізики та астрономії

Вища категорія

Нікішина Тетяна Володимирівна

м. Дніпро

2023 р.

Тема: «Застосування законів динаміки»

Мета: Перевірка знань учнів. Активно розвивати у них творчі здібності, прагнення до пошуків нового, до дослідження. Застосування різноманітних прийомів в процесі розв’язування задач тем чи іншим методом. Стимулює розумову діяльність та логічне мислення.

Хід уроку

Вступ:

Вибір способу розв’язування задачі залежить від її фізичного змісту, математичної підготовки учнів, від конкретних навчальних і виховних завдань. Чим більше засобів і методів використає вчитель у своєї діяльності, тим успішніше він зможе розв’язувати завдання. Поставлені перед школою.

Алгоритм розв’язування задач з теми «Застосування законів динаміки»:

1. Визначення характер та напрямку руху.
2. Виконати схематичний рисунок. Проаналізувати, з якими тілами взаємодіє тіло, рух якого нас цікавить. Зобразити сили, що діють.
3. Обрати тіло відліку і напрям координатної осі.
4. Записати у векторній формі рівняння другого закону механіки для кожного тіла окремо.
5. Спроектувати на координатну вісь вектори сил. Швидкостей і прискорень. При  цьому проекції сил і прискорень на осі вважаються додатними, якщо їх напрями збігаються з додатним напрямом осі, і від’ємними, якщо вони напрямлені в протилежний бік.
6. Записати в проекціях на координатну вісь другий закон механіки для кожного тіла.
7. Розв’язувати одержану систему рівнянь відносно невідомих величин у загальному вигляді і перевірити розмірність шуканої величини.
8.  Підставити числові  значення величини і виконати обчислення.
9. Вивести одиниці вимірювання невідомої величини.

Наприклад:

Задача 1

На гладенькому столі (Мал.1) лежать зв’язані тонкою ниткою тіла масами  

m₁= 0,2 кг і   m₂= 0,3 кг. До тіла m₁, прив’язали нитку, яку перекинули через зо кріплений на краю нерухомий блок, і до вільного кінця підвісили тіло масою m₃=0,1 кг. Визначити, з яким прискоренням рухаються тіла, а також силу натягу нитки між тілами m₃ і m₂ та m₂  і m₁. Тертям знехтувати.

З’ясуємо, які сили діють на тіла і запишемо другий закон механіки у векторній формі:

Маємо систему трьох рівнянь. Пов’яжемо систему координат з поверхнею стола, спрямувавши одну вісь горизонтально (Ох) в бік рух тілm₁ і  m ₂, а другу

 (Оу) вертикально вниз.  Запишемо рівняння другого закону механіки в проекціях на осі координат.

Перші два рівняння два рівняння запишемо в проекціях на вісь Ох, а третє – на вісь Оу. Оскільки нитка невагома, то Т₁ = Т₂.

Додамо праві і ліві частини цих трьох рівнянь:

З цього рівняння знайдемо прискорення:

З третього рівняння знайдемо силу натягу Т:

Підставимо й обчислимо:

Задача 2

Колоду масою 50 кг (Мал.2) тягнуть за мотузку довжиною5 м сталою швидкістю. До мотузки прикладають силу 30 н. Висота вільного кінця мотузки над Землею 0,75 м. Мотузка прикріплена до середини колоди. Визначте   коефіцієнт тертя по поверхні Землі.

Зробимо схематичний малюнок, вказавши напрям руху колоди і всі сили, що діють на неї (тяжіння, реакції опори, тяги, тертя). Пов’яжемо систему координат із центром тяжіння колоди.

За першим законом Ньютона колода рухається рівномірно. Якщо рівнодійна всіх сил, прикладених до неї, дорівнює нулю:

У проекціях на осі:

З другого рівняння визначмо силу реакції опори:

Шуканий коефіцієнт μ дорівнює відношенню сили тертя до сили нормального тиску:

Задача 3

Автомобіль масою 6 тон рівномірно піднімається на гору з кутом нахилу 15 ⁰ до горизонту. Яка сила тяги двигуна автобуса. Як що коефіцієнт тертя коліс об дорогу 0,6?

На автобус, що рівномірно піднімається на гору, діють сили:

тяжіння – mg:

реакції опори – N;

сила тяги – F тяги;

сила тертя - Fтр

за другим законом Ньютона в   проекціях на осі координат:

Задача 4

Літак виконує петлю Нестерова радіусом R =100 м і рухаються зі швидкістю

V =288 . З якою силою пілот масою80 кг тиснутиме на сидіння в ніжній та верхніх точках петлі?

Спроектуємо векторне рівняння на вісь О у в нижній точці траєкторії:

И верхній точці:

П о третім законом Ньютона P = - N, тому:

Підсумки при розв’язуванні задач.

Домашнє завдання:

Підручник (Коршак) § 28-29, вправа 16 (1-4).