Конспект урока по физике для 8 класса «Способы изменения внутренней энергии».

физика 10 Амирова Н.Г.

Урок 1.

Физика и познание мира.

Цель урока: дать учащимся представление о физической науке, физических явлениях, научном методе познания.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Ход урока

I. Актуализация знаний.

1. Знакомство с классом.

2. Знакомство с учебником, правилами и требованиями учителя.

3. Запись учениками школьных принадлежностей для урока физики.

а) учебник;

б) тетрадь 48 л.;

в) тетрадь для лабораторных и практических работ – 12 - 18 л.;

г) тетрадь для контрольных работ – 12 - 18 л.;

д) микрокалькулятор

е) линейка, карандаш, ластик, треугольник, транспортир, ручка (синяя и чёрная).

II. Правила техники безопасности в кабинете физики и на уроках физики.

журнал по технике безопасности на уроках физики (роспись учащихся об ознакомлении с правилами по ТБ).

III. Изучение нового материала.

1. Физика – наук о природе. А человек – дитя природы. И он должен уметь с ней разговаривать. Но как? На каком языке? Французский поэт Шарль Бодлер писал:

Природа – это храм, где камни говорят, 
Хоть часто их язык бывает непонятен.
Вокруг – лес символов, тревожен, необъятен
И символы на нас с усмешкою глядят.

Пытливый ум человека не делит мир на части непроницаемой перегородкой: это “лирика”, а это “физика”. В мозгу человека всё сплетено в живой и неделимый клубок мыслей и чувств.

- Зачем надевают кольцо золотое
На палец, когда обручаются двое? – 
Меня любопытная леди спросила.
Не став пред вопросом в тупик, 
Ответил я так собеседнице милой:
- Владеет любовь электрической силой,
А золото – проводник.
Роберт Бёрнс

2. Научный метод познания.

Пытаясь понять окружающий мир, человек ищет закономерности в различных и многообразных явлениях. На основании того, что ему уже известно из наблюдений и опытов, человек пытается угадать новую закономерность. Такая догадка называется гипотезой.

Научная гипотеза – это не любая догадка, а только такая, которая может быть проверена на опыте. После того, как догадка высказана, учёные ставят многочисленные опыты с целью подтвердить или опровергнуть эту догадку. Но, далеко не все гипотезы подтверждаются. И тогда начинают рождаться новые гипотезы. А для их проверки ставятся новые эксперименты.

Этот процесс – процесс научного познания мира – имел начало, но конца ему не видно.

Нам тайны нераскрытые раскрыть пора – 
Лежат без пользы тайны, как в копилке – 
Мы тайны эти с корнем вырвем у ядра – 
На волю пустим джина из бутылки.
Владимир Высотский

3. Что и как изучает физика?

“Учёный изучает природу не потому, что это полезно; он исследует её потому, что это доставляет ему наслаждение, а это даёт ему наслаждение потому, что природа прекрасна. Если бы природа не была прекрасна, она не стоила бы того, чтобы быть познанной; жизнь не стоила бы того, чтобы быть прожитой.

“Наука полезна потому, что она научает нас создавать машины, я говорю машины полезны потому, что, работая для нас, они некогда оставят нам больше времени для научных занятий...” Арни Пуанкаре

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель.
А.С.Пушкин

Точно подметил великий поэт характер научной деятельности. Опыт – “сын ошибок трудных”, вы можете почувствовать, выполняя лабораторные работы, что гений – “парадоксов друг” - об этом вы узнаете, решая задачи (парадокс _ неожиданная, непривычная мысль, противоречащая опыту).

А случай? Есть и он. Настойчивым и внимательным всегда везёт. И это – хорошо.

Наука для всех. Много веков длится процесс познания окружающего мира. Огромный труд был затрачен учёными, и немалый труд предстоит затратить каждому молодому человеку для того, чтобы усвоить основы современной науки. Они нужны не только учёному и инженеру, но и рабочему и трактористу. Всё в большей и большей мере люди на работе, да и дома, управляют машинами и механизмами. Чтобы понять, как они работают, нужно знать законы природы.

Простые истины. Мы знаем, что камень всегда падает вниз на землю, что есть твёрдые предметы, о которые можно ушибиться, что огонь может обжечь и т.д.

Однако, как ни важны подобные знания, накапливаемые ребёнком и взрослым человеком, они ещё не образуют науку. Это частные правила, касающиеся отдельных явлений. Они говорят нам о том, что произойдёт в обычных условиях, но не отвечают на вопрос: почему те или иные события вообще происходят и не могут ли эти события не наступить? Они также не позволяют предсказать, что произойдёт при других условиях.

Людям необходимо понять окружающий мир, чтобы использовать его законы для облегчения труда, улучшения условий жизни.

Преобразование мира. Именно развитие наук о природе дало в руки человека современную технику, и это привело к преобразованию окружающего нас мира. Основную роль сыграла физика – важнейшая наука, изучающая самые глубокие законы природы.

Физика составляет фундамент главнейших направлений техники. Строительная техника, гидротехника, теплотехника, электротехника и энергетика, радиоэлектроника, светотехника, огромная часть военной техник выросли на основе физики. Благодаря сознательному использованию законов физики техника из области случайных находок вышла на широкую дорогу целенаправленного развития.

Физика и другие науки. Физика – это наука, занимающаяся изучением основополагающих и вместе с тем наиболее общих свойств окружающего нас материального мира. Поэтому понятия физики и её законы лежат в основе любого раздела естествознания.

В настоящее время физика очень тесно связана с астрономией, геологией, химией, биологией и другими естественными науками. Она много объясняет в этих науках, предоставляет им мощные методы исследования.

Физические величины и их измерение. Исследование явлений начинается с их наблюдения. Но для того чтобы понять и описать происходящие события, учёные вводят целый ряд физических величин, таких как скорость, сила, давление, температура, электрический заряд и многие другие. Каждой величине надо дать точное определение, в котором указывается, как эту величину можно измерить, как провести необходимый для такого измерения опыт.

Чаще всего в определениях физических величин просто уточняют и придают количественную форму тому, что непосредственно воспринимается нашими органами чувств. Так вводят понятия силы, температуры и т.д. Есть величины, которые не воспринимаются непосредственно нашими органами чувств (электрический заряд). Но они выражаются через другие величины, на которые органы чувств человека реагируют. Так, электрический заряд определяется по силам взаимодействия между заряженными телами.

Связь между физическими величинами. Чтобы из наблюдений за физическими явлениями сделать общие выводы, найти причины этих явлений, следует установить количественные зависимости между различными физическими величинами. Для этого необходимо специально изменять условия, в которых протекает данное явление. От непосредственного наблюдения надо перейти к физическому эксперименту.

Если меняются все условия сразу, то трудно уловить какие-либо закономерности. Поэтому, проводя физический эксперимент, стремятся проследить зависимость данной величины от характера изменения каждого из условий в отдельности. Например, давление газа зависит от его массы, объёма и температуры. Чтобы исследовать эту зависимость, надо сначала изучить, как влияет на давление изменение объёма, когда температура и масса остаются неизменными. Затем нужно проследить, как давление зависит от температуры при постоянном объёме, и т.д.

Законы природы и законы, определяющие жизнь общества. Любые изменения в природе подчиняются определённым законам. Движение тел описывается законами механики, распространение света законами оптики и т.д. Различие законов природы и законов, определяющих жизнь общества, состоит в том, что законы природы не изобретаются людьми, а открываются в процессе исследования окружающего мира. Если “общественные” законы могут быть нарушены или отменены, то нарушить или отменить законы природы не может никто!

IV. Закрепление изученного.

1. Пословица гласит: “Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”. А почему народ так решил?

2. Русский поэт И.Северянин в одном из своих стихотворений писал:

Мы живём, словно в сне неразгаданном,
На одной из удобных планет...
Много здесь, чего вовсе не надо нам,
А того, что нам хочется – нет...
Чего же нам хочется?

Домашнее задание. параграф 1-2 читать

Урок 2.

Основные понятия кинематики.

Цель урока: объяснить, что такое кинематика, какая задача является основной для кинематики, как находить в пространстве координаты материальной точки, повторить действия над векторами.

Ход урока

1. Повторение домашнего задания

А) Что изучает физика?

Б) В чем заключается научный метод познания?

В) Зачем нужна физическая величина? Назовите известные физические величины. В каких единицах измеряются эти величины?

Г) Какие существуют физические теории?

Д) Какова роль физики в научно – техническом прогрессе?

Е) Что изучает механика?

Ж) Что понимают под относительностью движения?

З) Приведите примеры относительности механического движения.

И) Какие движения подчиняются законам Ньютона?

2. Изучение нового материала

А) Основные понятия кинематики.

Кинематика – это часть механики, которая изучает способы описания движений без учета сил, вызывающих эти движения.

Существуют два способа описания движения тела : 1. движение некоторой точки движущегося тела; 2. движение тела с помощью модели материальной точки.

Обсуждение вопросов

- Что называется материальной точкой?

- При каких условиях реальное тело можно заменить (мысленно) материальной точкой?

- Является ли материальной точкой снаряд;

А) при определении пройденного снарядом пути?

Б) при расчете формы снаряда, когда его обрабатывают на станке, чтобы он имел наименьшее сопротивление при движении в воздухе.

3. Самостоятельная работа

Укажите, в каких из приведенных ниже случаев, исследуемое тело считается материальной точкой?

А) Определяют давление автомобиля на грунт.

Б) Вычисляют высоту полета искусственного спутника Земли.

В) Измеряют работу, совершенную при поднятии, подъемным краном, поддона с кирпичами определенной массы на высоту 5 этажа.

Г) Пользуясь мензуркой, определяют объем стеклянного шарика.

Д) Рассчитывают путь, пройденный железнодорожным составом длиной 1км за несколько секунд.

Е) Определяют скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца.

4. Определение положения точки в пространстве

Беседа с учащимися по вопросам:

- Почему для описания движения тела необходимо выделить особую точку – тело отсчета?

- Можно ли тело отсчета выбрать произвольно?

- Изменится ли положение тела в пространстве, если заменить одно тело отсчета на другое?

- Какие системы координат вам знакомы?

- Что называется системой отсчета?

5, Решение упражнений

А) Изобразите положение точки а и b на плоскости, если координаты точки А равны: х1=2м; у1=4м, координаты точки В равны х2= – 3м; у2= – 2м. ¯

  Б) Изобразите положение точки а в пространстве, если её координаты равны: х1=2м, у1=3м, z1=4м. X

X

     Y

6. Итоги урока Y

7. Домашнее задание: § 3 – 5 читать

Урок 3.

Перемещение . Скорость. Равномерное прямолинейное движение.

Цели урока:

• Познакомить учащихся с характерными особенностями прямолинейного равномерного движения. Сформулировать понятие скорости как одной из характеристик равномерного движения тела.

• Научить учащихся вычислять перемещение при равномерном прямолинейном движении.

• Научить учащихся строить и читать графики зависимости скорости и координаты от времени.

Ход урока

1. Орг.момент

(Приветствие учеников)

2. Повторение предыдущего материала и проверка домашнего задания

В начале урока проверяется у учащихся знания: написание проверочной работы по теории изученного материала:

I вариант

1. Что называется материальной точкой?

2. В каких случаях поезд можно считать материальной точкой? Объясните, почему.

   1. поезд движется из Барнаула в Бийск;

   2. осуществляется посадка пассажиров.

3. Какую систему координат вы выберите при решении следующих задач:

   1. самолет совершает перелет;

   2. человек движется в лифте;

   3. футболист на поле.

4. Что такое траектория, путь, перемещение?

5. В каких случаях проекция перемещения на ось положительная, в каких отрицательна?

6. Какое движение называют равномерным

II вариант

1. Что такое система отчета?

2. В каких случаях человека автомобиль можно считать материальной точкой? Объясните, почему.

   1. производится ремонт двигателя;

   2. автомобиль совершает переезд.

3. Какую систему координат вы выберите при решении следующих задач:

   1. движение трамвая;

   2. подводная лодка в океане;

   3. автомобильные гонки.

4. В чем отличие пути от перемещения?

5. Дайте определение скорости равномерного прямолинейного движения.

6. В каких случаях проекция скорости равномерного движения на ось положительна, в каких отрицательна?

1. Изучение нового материала

Равномерным прямолинейным движением называют такое происходящее по прямолинейной траектории движение, при котором тело (материальная точка) за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Перемещение тела в прямолинейном движении обычно обозначают s. Если тело движется по прямой только в одном направлении, модуль его перемещения равен пройденному пути, т.е. |s|=s. Для того, чтобы найти перемещение тела s за промежуток времени t, необходимо знать его перемещение за единичное время. С этой целью вводят понятие скорости vданного движения.

Скоростью равномерного прямолинейного движения называют постоянную векторную величину, равную отношению перемещения тела к промежутку времени, в течение которого было совершено это перемещение:

v=s/t. (1)

Направление скорости в прямолинейном движении совпадает с направлением перемещения.

Поскольку в равномерном прямолинейном движении за любые равные промежутки времени тело совершает равные перемещения, скорость такого движения является величиной постоянной (v=const). По модулю

v=s/t. (2)

Из формулы (2) устанавливают единицу скорости.

Единицей скорости в СИ является 1 м/с (метр в секунду); 1 м/с есть скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором материальная точка за 1 с совершает перемещение 1 м.

Скорость – векторная величина – имеет направление. Направление скорости совпадает с направлением движения. Скорость может быть постоянной, а может быть переменной

Единицы измерения скорости

В СИ: [v] = [1 м/с]

Кратные: 1 км/ч = 3,6 м/с; 1 км/с = 1000 м/с

Дольные: 1 см/с = 0,1 м/с; 1 дм/с = 0,1 м/с

Путь . s_x=v_x·t.

Координаты движущегося тела в любой момент времени. х=x₀+s_x; х=x₀+ v_x·t

Вопросы по закреплению материала:

1. Какое движение называется равномерным?

2. Как найти проекцию вектора перемещения тела, если известна проекция скорости движения?

3. Какой знак может иметь проекция вектора скорости, и от чего этот знак зависит?

5. Домашнее задание. Прочитать §6-10

Урок 4.

Ускорение. Скорость при движении с постоянным ускорением.

Цель урока: Ввести понятие мгновенного ускорения, продолжаем формировать умения определения скорости тела и его координат в любой момент времени при движении тела с постоянным ускорением, развиваем навыки решения графических и расчетных задач.

Ход урока

1.Проверка домашнего задания; контроль за решением домашних заданий

Задача: Два мотоциклиста движутся равномерно по дороге навстречу друг другу. Численные значения их скоростей равны 54 км/ч и 30 м/с. Найдите скорость: а) первого мотоциклиста относительно второго, б) второго мотоциклиста относительно первого.

2 Изучение нового материала: объяснения с элементами беседы.

- Формирование понятия вектора мгновенного ускорения: формула, физический смысл, единица измерения, график зависимости ах(t); а(t).

- Ускорение - это векторная величина, равная отношению изменения скорости ΔV к промежутку времени, в течение которого это изменение происходило.

а=      ; а =   

Единица ускорения:    а= ( м/с²)

Физический смысл ускорения: если ускорение 2,5 м/с QUOTE     и оно постоянно по модулю, то это означает, что за 1с модуль вектора изменения скорости увеличивается или уменьшается на 2,5м/с.

- При равноускоренном прямолинейном движении вектор ускоренияСонаправлен с вектором скорости.

- При равнозамедленном прямолинейном движении вектор скорости направлен Противоположно Вектору ускорения.

Формирование понятия вектора мгновенной скорости:

V= V0+at – скорость тела в произвольный момент времени.

Vx= V0x+at - уравнения проекций скоростей

    Vy= V0y+at на координатные оси

V 2 График зависимости проекции скорости от времени

       

1 График 1: показывает равноускоренное движение тела из состояния

Покоя (V0= 0)

График 2: Показывает равноускоренное движение тела с

3 t начальной скоростью V0 ‡ 0

График 3: Соответствует равнозамедленному движению тела с начальной

Cкоростью V 0‡ 0.

Графическое представление движения:

Площадь трапеции численно равна изменению координаты тела Δх.

     V[

T

Формирование умения рассчитывать положение точки в любой момент времени при прямолинейном равноускоренном движении.

R= r0 +V0t + at2/2 – уравнение движения точки

Х= х0+ V0xt +axt2/2; у = у0+ V0yt + at2/2

Решение задачи: упражнение 3, №1 (учитель у доски)

- Тело движется по направлению координатной оси Ох. Направления ускорения и начальной скорости совпадают с положительным направлением оси, а их численные значения равны V0 =6м/с, а= 3м/с2. Найдите скорость через 6с от начала отсчета времени.

Подводим итоги урока

Домашняя работа: § 11-14.

Урок 5.

Свободное падение тел. Движение с постоянным ускорением свободного падения.

Цели урока:

• Ввести понятие о свободном падении тел и ускорении свободного падения;

• распространить применение уравнения равноускоренного движения на свободное падение тел;

• ознакомить учащихся с историей возникновения и сутью экспериментального метода познания.

Ход урока

1.Оргмомент

2. Опрос домашнего занятия .

3. Изучение темы.

Одним из наиболее распространенных видов движения с постоянным ускорением - свободное падение тел. 

Свободное падение - это движение тел только лишь под действием притяжения Земли ( под действием силы тяжести).

При падении тела на Землю из состояния покоя его скорость увеличивается. Земля сообщает телам ускорение, которое направлено вниз вертикально.   

Долгое время считалось, что Земля сообщает разным телам различное ускорение. И опыт вроде бы говорит о том же. (Сравните падение листа бумаги, скомканного листа бумаги, птичьего пера и камня.) Камень падает быстрее. Так считал Аристотель: чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. И только Галилею впервые удалось опытным путем доказать, что это не так. Важно учитывать сопротивление воздуха, именно оно искажает картину. Галилей установил, что свободное падение является равноускоренным движением. Он догадался, что можно как бы «замедлить» свободное падение, изучая движение шаров по наклонному желобу. При этом он получил формулу. Галилей обнаружил, что шары одинакового диаметра, но изготовленные разного материала движутся по желобу с одинаковым ускорением . Данный факт демонстрируем на опыте (Виртуальные лабораторные уроки). Итак, ускорение свободно падающих тел не зависит от их массы. Для проверки этой гипотезы Галилей по преданию наблюдал падение со знаменитой Пизанской башни различных тел: пушечного ядра и мушкетной пули. Все тела достигали поверхности практически одновременно. Впоследствии были созданы вакуумные насосы, которые позволили осуществить в откачанных трубках действительно свободное падение тел. 

Эксперимент 1 Трубка Ньютона: В стеклянной трубке помещается дробинка, кусочек пробки, пушинка и т.д. Если перевернуть трубку, то быстрее всего упадет дробинка, медленнее - пушинка. Если же выкачать из трубки воздух, то пушинка будет падать, не отставая от дробинки. - Почему во втором случае все тела падают одновременно? (Движение пушинки задерживалось сопротивлением воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении дробинки.) 

 

При свободном падении все тела вблизи поверхности Земли независимо от их массы приобретают одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения.
Условное обозначение ускорения свободного падения - g.

На поверхности Земли ускорение свободного падения (g) меняется в пределах от 9,78 м/с2 на экваторе до 9,83 м/с2 на полюсе. При решении многих задач можно принимать g вблизи поверхности Земли равным 9,8 м/с2 или даже более грубо 10 м/с2. При падении тел в воздухе на их движение влияет сопротивление воздуха. Поэтому ускорение тел в этом случае уже не равно g. При больших скоростях сопротивление воздуха существенно и его влиянием нельзя пренебречь.

Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли и приблизительно равно : g = 9,81м/с2. 

 

Таким образом, в условиях Земли падение тел считается условно свободным, т.к. при падении тела в воздушной среде всегда возникает еще и сила сопротивления воздуха.

Идеальное свободное падение возможно лишь в вакууме, где нет силы сопротивления воздуха, и независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения.

Движение тела по вертикали вниз

Движение тела по вертикали вверх

Составим таблицу

Равноускоренное движение

Свободное падение тел

Движение тела, брошенного вверх

υ= υ ₀ + α t

υ= υ ₀ + g t

υ= υ ₀ - g t

υ _х= υ _0х + α х t

υ _у= υ _{0 у}+ g _у t

υ _у = υ _{0 у} - g _у t

S= υ ₀ t+ α t²/2

h= υ ₀t + gt²/2

h= υ ₀t + gt²/2

S _х= υ _{0 х} t+ α _хt²/2

h= υ _0уt + g _уt²/2

h=υ _0уt - g _уt²/2

х=х₀ +υ _{0 х} t+ α _хt²/2

У= У₀+ υ _0уt + g _уt²/2

У₀=0

Вблизи поверхности Земли величина силы тяжести считается постоянной, поэтому свободное падение тела - это движение тела под действием постоянной силы. Следовательно, свободное падение - это равноускоренное движение.

Вектор силы тяжести и создаваемого ею ускорения свободного падения направлены всегда одинаково.

Все формулы для равноускоренного движения применимы для свободного падения тел.

Величина скорости при свободном падении тела в любой момент времени:

перемещение тела:



В этом случае вместо ускорения а, в формулы для равноускоренного движения вводится ускорение свободного падения g=9,8м/с2.

При идеальном свободном падении тело возвращается на Землю со скоростью, величина которой равна модулю начальной скорости.

Время падения тела равно времени движения вверх от момента броска до полной остановки в наивысшей точке полета.

Упражнения и вопросы для повторения 

 -  Что называется свободным падением тел? При каких условиях падение тел можно считать свободным? 

 -  Каким видом движения является свободное падение тел? 

 -  Зависит ли ускорение свободного падения тел от массы? 

 -  Как изменится ускорение падающего тела, если толкнем тело вниз, сообщив ему начальную скорость? 

 -  Напишите формулы, описывающие свободное падение тел. 

 -  С каким ускорением движется тело, брошенное вверх? Чему равно и как направлено это ускорение? 

 -  Чем объясняется то, что все тела, независимо от их массы, движутся как при падении, так и при движении тела, брошенного вертикально вверх, с одинаковым ускорением? 

 -  Учитывается ли сопротивление воздуха в полученных выше формулах, описывающих свободное падение и движение тела, брошенного вертикально вверх? 

 -  Напишите формулы, описывающие движение тела, брошенного вертикально вверх. 

4. Закрепление.

 Решение задач 

Задача 1 Тело падает с высоты 57,5 м. Сколько времени падает тело и какова его скорость при ударе о землю?

Задача 2 Стрела выпущена из лука вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с. На какую максимальную высоту поднимется стрела? 

Задача 3 Тело свободно падает с высоты 20 м над землей. Какова скорость тела в момент удара о землю? На какой высоте его скорость вдвое меньше?

1)Как можно с помощью пустой консервной банки и секундомера измерить высоту дома?
2)Сколько времени падало тело свободно, если в момент падения его скорость равна 50м/с?
3)Тело упало с высоты 245м.Какой путь оно прошло в последнюю секунду падения?
4)Брошенный вертикально вверх камень достиг верхней точки на высоте 20м.
а)С какой начальной скоростью он был брошен?
б)Сколько времени камень был в полёте?
5)С какой высоты упало тело, если в последнюю секунду падения прошло 50м?
6)На какой высоте скорость тела, брошенного вертикально вверх со скоростью U0, уменьшится в 5 раз?

1. Дом/задание пар.15-16

Урок 6.

Равномерное движение точки по окружности.

Цель урока: изучить равномерное движение тела по окружности и познакомить учащихся с основными характеристиками данного движения.

Ход урока:

1.Процесс актуализации прежних знаний. Для успешного изучения темы «Движение по окружности» нам необходимо вспомнить некоторые уже известные понятия. Решим кроссворд:

3

6

П

У

р

с

5

я

к

С

м

о

к

а

2

Т

р

а

е

к

т

о

р

и

я

1

Д

в

и

ж

е

н

и

е

р

н

о

и

с

е

4

П

у

т

ь

ь

Вопросы:

1Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

2.Линия, вдоль которой движется тело.

3Траектория прямолинейного движения.

4Длина траектории.

5Расстояние, пройденное за единицу времени.

6Изменение скорости за единицу времени.

2.Процесс формирования новых понятий.

РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ ПО ОКРУЖНОСТИ.
Равномерное движение точки по окружности - движение точки с постоянной по модулю скоростью (v=const) по траектории, представляющей собой окружность. Но, т.к. скорость всегда направлена по касательной к траектории движения, то по направлению она изменяется. Значит равномерное движение по окружности – ускоренное движение! Точка совершает перемещение с постоянной по модулю скоростью, следовательно: . В этом случае скорость точки называется линейной скоростью (ℓ–длина дуги). Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в данной точке.
Можно характеризовать изменение положения тела с помощью углового перемещения (угла поворота) φ. Возьмем несколько концентрических окружностей и построим для всех центральный угол φ так, чтобы радиусы этих окружностей, образующие угол, накладывались друг на друга. Из рисунка видно, что одному и тому же углу φ соответствуют у одной окружности дуга ℓ и радиус r, а у другой – дуга L и радиус R. За меру угла можно принять отношение длины дуги к радиусу: . Единица измерения угла в этом случае наз. радианом(сокращение –рад).
Центральный угол равен одному радиану, если длина дуги равна радиусу окружности. Если точка совершила полный оборот, то длина дуги равна длине окружности. Следовательно:   - полный оборот точки соответствует 2π радиан. Для перевода единиц составим пропорцию:  . Следовательно:
Равномерное движение точки по окружности – это движение, при котором точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые угловые перемещения (поворачивается на одинаковые углы). Если характеризовать движение углом поворота, то удобно ввести угловую скорость:  - угловая скорость показывает, на какой угол поворачивается точка при равномерном движении по окружности за единицу времени. Единица измерения в СИ  - рад/с.
Можно сказать, что равномерным движением по окружности наз. движение  с постоянной угловой скоростью. Линейная и угловая скорости связаны между собой:  , т.е.  .
К важным характеристикам вращательного движения относятся частота и период. Период- физическая величина, показывающая, чему равно время, за которое точка совершает один полный оборот. Если обозначить N – число оборотов, а Т – период, то:  . Единица измерения в СИ – с. Т.к. за период точка поворачивается на угол2π, то  . Частота – количество оборотов, которое совершила точка за единицу времени:  . Единица измерения в СИ – Гц (герц). Частота равна одному герцу, если за 1 секунду точка совершает один полный оборот (1Гц=1с-1). Частота и период – взаимно обратные величины:  . Следовательно:  .

1. Подведение итога.

2. Домашние задание. Параграф 17. Формулы учить.

Урок 7.

Кинематика твердого тела.

Урок 8

Решение задач по теме «Кинематика».

Цель урока: Научить учащихся применять теоретические знания при решении задач с последующей проверкой в виртуальной лаборатории.

Ход урока:

1. Вопросы для повторения / фронтальный опрос (8 минут)

1. Чем отличается путь от перемещения?

2. Какая формула выражает смысл ускорения?

3. Чем отличается «ускоренное» прямолинейное движение от «замедленного»?

4. Как правильно складывать скорости, направленные под углом друг к другу?

5. Напишите формулу проекции скорости тела на выбранную ось в любой момент времени.

6. Напишите формулу для модуля перемещения тела в прямолинейном равноускоренно движении без начальной скорости.

7. Напишите формулу координаты тела при равноускоренном прямолинейном движении.

8. Как запишется формула, выражающая связь модуля перемещения тела с его скоростью.

9. Как движется тело, брошенное под углом к горизонту?

1. Решение задач (35 минут)

Задачи разделены на группы по уровню сложности. Каждому ученику предлагается самостоятельно выбрать сложность решаемых задач. В скобках указаны номера моделей с диска «Открытая физика. 1.1», где можно будет проверить правильность решения задачи. Самые слабые ученики разбирают задачи с учителем и проверяют их на экране через проектор.

М инимальный уровень

1. Лодка пересекает реку, причем собственная скорость лодки направлена перпендикулярно течению. Какова скорость лодки относительно берега, если скорость лодки в стоячей воде υ' = 4 м/с, а скорость течения реки υ₀ = 3 м/с? ( модель 1.3.)

2. На рисунке 1. представлен график зависимости координаты автомобиля от времени. Какую скорость имел автомобиль на участке траектории, которому соответствует отрезок BC графика координаты? (модель1.4.)

3. Координата движущегося тела меняется с течением времени по следующему закону: х=10-t-2t². Определите начальную координату тела, проекцию начальной скорости и проекцию ускорения. Укажите характер движения.

4. Спортсмен начинает движение из начала координат со скоростью 2 м/с. Определите скорость спортсмена через 14 с после начала движения, если его ускорение равно 0,1 м/с². (модель1.7.)

5. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Какое время тело будет находиться в полете? Ответ округлите до десятых долей секунды. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с². Сопротивление воздуха не учитывать. (модель1.8.)

Достаточный уровень

1. При переправе через реку шириной 100 м лодку снесло вниз по течению на 202 м. Учитывая, что собственная скорость лодки была направлена вниз по течению под углом 30° к линии, перпендикулярной берегу, определите скорость течения реки. Скорость лодки в стоячей воде составляет υ' = 4 м/с. ( модель 1.3.)

2. На рисунке 1. представлен график зависимости координаты автомобиля от времени. Какие точки графика соответствуют изменению направления движения автомобиля? (модель1.4.)

3 . По графику проекции скорости, изображенном на рисунке, определите ускорение, с которым двигалось тело, и перемещение, совершенное им за время 10 с.

4. Тело начинает двигаться со скоростью 5 м/с. Модуль ускорения равен 1 м/с², причем вектор ускорения направлен навстречу координатной оси. Через какое время модуль скорости тела удвоится? (модель1.7.)

5. С башни высотой 50 м брошено тело в горизонтальном направлении. Определите начальную скорость тела, если оно упало на землю на расстоянии 80 м от основания башни. Ответ округлите до целых. Ускорение свободного падения считать равным 9,8 м/с². Сопротивление воздуха не учитывать. (модель1.8.)

Высокий уровень

1. Лодка переправляется через реку за минимально возможное время. Как изменится расстояние, на которое лодку снесет вниз по течению, если скорость течения реки возрастет в 2 раза, а скорость лодки в стоячей воде уменьшится в 1,5 раза? ( модель 1.3.)

2. На рисунке 1. представлен график зависимости координаты автомобиля от времени. Какие точки графика соответствуют прохождению автомобиля мимо тела отсчета? (модель1.4.)

3. Уравнения движения двух тел имеют следующий вид: и . Найдите место и время их встречи. Каким будет между ними расстояние через 5 секунд после встречи?

3. Бегун начинает движение из начала координат со скоростью, равной по модулю 5 м/с, причем проекция вектора скорости бегуна на координатную ось отрицательна. Проекция ускорения бегуна равна 0,5 м/с². Определите координату бегуна через 20 с после начала движения. (модель1.7.)

4. Тело бросают в горизонтальном направлении с некоторой высоты. Как изменится дальность полета тела, если высоту точки бросания увеличить в 4 раза, а начальную скорость уменьшить в 2 раза? Сопротивление воздуха не учитывать. (модель1.8.)

1. Домашнее задание. (2 минуты)

Повторить раздел «Кинематика» пункты 3 -19.

Урок 9.

Основное уравнение механики. Материальная точка.

Цели урока:

• обеспечить восприятие, осмысление и первичное запоминание учащимися понятий материальная точка, поступательное движение, система отсчета;

• организовать деятельность учащихся по воспроизведению изученного материала;

• обобщить знания о понятии «материальная точка»;

• проверить применение на практике изученного материала;

• развивать познавательную самостоятельность и творческие способности учащихся;

• воспитывать навыки творческого усвоения и применения знаний;

• развивать коммуникативные способности учащихся;

• развивать устную речь учащихся;

Ход урока:

Организация начала учебного занятия:

Поприветствовать учащихся;

Проверить санитарно- гигиеническое состояние класса (проветрен ли класс, вымыта доска, наличие мела), если есть не совпадения с санитарно-гигиеническими нормами попросить учеников их исправить вместе с учителем.

Познакомится с учащимися, отметить отсутствующих на уроке;

Подготовка к активной деятельности учащихся:

Сегодня на уроке нам предстоит вернуться к изучению механических явлений. В 7 классе вы уже сталкивались с механическими явлениями и перед тем как приступить к изучению нового материала, давайте вспомним:

- Что такое механическое движение?

Механическим движением – называется изменение положение тела в пространстве с течением времени

- Что такое равномерное механическое движение?

Равномерное механическое движение – это движение с постоянной скоростью.

- Что такое скорость?

Скорость – это физическая величина, которая характеризует быстроту перемещения тела, численно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка.

- Что такое средняя скорость?

Средняя скорость- это отношение всего пройденного пути ко всему времени.

- Как определить скорость если мы знаем расстояние и время?

В 7 классе вы решали достаточно простые задачи на нахождение пути, времени или скорости движения. В этом году мы более подробно рассмотрим, какие виды механического движения существуют, как описать механическое движение любого вида, что делать, если скорость на протяжении движения меняется и т.д.

Уже сегодня мы с вами познакомимся с основными понятиями, которые помогают описать как количественно, так и качественно механическое движение. Эти понятия являются очень удобными инструментами при рассмотрении любого вида механического движения.

Изучение нового материала:

В окружающем нас мире всё находится в непрерывном движении. Что же понимается под словом «Движение»?

Движение – любое изменение, происходящее в окружающем мире.

Наиболее простым видом движения является уже известное нам механическое движение.

При решении любых задач, касающихся механического движения, необходимо уметь описывать это движение. А это значит, что нужно определить: траекторию движения; скорость движения; путь пройденный телом; положение тела в пространстве в любой момент времени др.

Например, на учениях в РА чтобы запустить снаряд, необходимо знать траекторию полета, на какое расстояние упадет.

Из курса математики нам известно, что положение точки в пространстве задаётся с помощью системы координат. Допустим нам нужно описать положение не точки, а всего тела, которое как мы знаем, состоит из множества точек, а каждая точка имеет свой набор координат.

При описании движения тела, которое имеет размеры, возникают и другие вопросы. Например, как описать движение тела, если при движении тело ещё и вращается вокруг собственной оси. В подобном случае помимо собственной координаты, каждая точка данного тела обладает собственным направлением движения и собственным модулем скорости.

В качестве примера можно привести любую из планет. При вращении планеты противоположные точки на поверхности имеют противоположное направление движения. Причём чем ближе к центру планеты, тем меньше скорость у точек.

Как тогда быть? Как описать движение тела, которое имеет размер?

Для этого можно воспользоваться понятием, которое подразумевает, что размер тела как бы пропадает, а масса тела остаётся. Такое понятие называется материальной точкой.

Записываем определение:

Материальной точкой называется тело, размерами которого в условиях решаемой задачи можно пренебречь.

Материальных точек в природе не существует. Материальная точка – это модель физического тела. С помощью материальной точки решается достаточно большое количество задач. Но применять замену тела на материальную точку не всегда можно.

Если в условиях решаемой задачи размер тела не оказывает особого влияния на движение, тогда можно такую замену произвести. Но если размер тела начинает влиять на движение тела, то замена невозможна.

Например, футбольный мяч. Если он летает и быстро перемещается по футбольному полю, то он материальная точка, а если лежит на прилавки спортивного магазина, то это тело не является материальной точкой. Самолет летит в небе – материальная точка, приземлился – его размерами пренебречь уже нельзя.

Иногда можно принимать за материальную точку тела, размеры которых соизмеримы. Например, человек поднимается на эскалаторе. Он просто стоит, но каждая его точка движется в том же направление и с той же скоростью, что и человек.

Такое движение называется поступательным. Запишем определение.

Поступательное движение – это движение тела, при котором все его точки движутся одинаково. Например, всё тот же автомобиль совершает по дороге поступательное движение. Точнее, поступательное движение совершает только кузов автомобиля, в то время как его колёса совершают вращательное движение.

Но с помощью одной материальной точки мы не сможем описать движение тела. Поэтому введем понятие системы отсчёта.

Любая система отсчёта состоит из трёх элементов:

1) Из самого определения механического движения вытекает первый элемент любой системы отсчёта. «Движение тела относительно других тел». Ключевая фраза – относительно других тел.Тело отсчёта – это тело, относительно которого рассматривается движение

2) Опять же из определения механического движения следует второй элемент системы отсчёта. Ключевая фраза – с течением времени. Это значит, что для описания движения нам необходимо определить время движения от начала в каждой точке траектории. А для отсчёта времени нам нужны часы.

3) А третий элемент мы с вами уже озвучивали в самом начале урока. Для того, чтобы задать положение тела в пространстве нам нужна система координат.

Таким образом, системой отсчёта называется система, которая состоит из тела отсчёта, связанной с ним системой координат и часов.

Системы отсчета Мы с вами будем пользоваться декартовой системой двух видов: одномерной и двухмерной

Проверка понимание и осмысления нового материала, и применение нового материала на практике:

Что такое материальная точка?

Когда мы можем применять для тела определение материальной точки?

Что такое система отсчета?

Какое движение называется поступательным?

Проверка понимания, осмысления и контроля: упр.1 задача 2

Подведение итогов: проговорить то, что не сказали учащиеся.

Домашнее задание – § 20,21 – вопросы в конце параграфа

Урок 10.

Масса и сила. Законы Ньютона и их экспериментальное подтверждение.

Цель: сформулировать три закона Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II.   Проверка домашнего задания. Повторение

1. Что изучает кинематика?

2. Какое движение называется центростремительным?

3. что такое линейная и угловая скорость?

4. Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчета?

III. Изучение нового материала

Действия тел друг на друга, создающие ускорение, называются силами. Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосред­ственном соприкосновении, и силы, которые действуют независимо от того, со­прикасаются тела или нет, т. е. на расстоянии.

Эксперимент 1

Возьмем в руки кусок мела, разожмем пальцы, и мел упадет. (Земля притяги­вает, действует на расстоянии.)

Эксперимент 2

Наэлектризованную палочку поднесем к висячей гильзе. Гильза притянется. (Взаимодействие на расстоянии.)

Эксперимент 3

Катнем мяч. (Непосредственное взаимодействие.)

Эксперимент 4                                                                                        _

Демонстрация сегнетова колеса. (Взаимодействие.)

Наблюдая ускорение, полученное каким-либо телом под действием различ­ных сил, видели, что ускорения могут оказаться различными как по модулю, так и по направлению. Сила векторная величина. Силу измеряют динамометром. Силы, действующие при непосредственном соприкосновении, действуют по всей соприкасающейся поверхности тел. Молоток, ударяющий по шляпке гвоздя, дей­ствует на всю шляпку. Но если площадь мала, то считают, тело действует на одну точку. Эта точка называется точкой приложения.

Если же на тело действует несколько сил, то их действие на тело можно заме­нить одной заменяющую силу называют суммой или равнодействующей.

I закон Ньютона

Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного пря­молинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны упругих тел не заставит ее (его) изменить это состояние.

Тело движется прямолинейно и равномерно, так как все действующие на него силы скомпенсированы. (Равнодействующая равна нулю.)

Во Вселенной практически невозможно найти тело, не испытывающее внеш­него воздействия.

I закон - закон инерции. Непосредственно подтвердить экспериментально | его невозможно, он аксиоматичен. Однако можно объяснить ряд опытов, что является косвенным подтверждением справедливости этого закона.

Эксперимент 5

Монета, лежащая на плексигласе, закрывающем бутылку, при резком щелчке по плексигласу в горизонтальной плоскости монета упадет в бутылку. (Монета сохраняет состояние покоя по инерции.)

Следствие I закона Ньютона состоит в том, что тело может двигаться как при наличии, так и при отсутствии внешнего воздействия.

Эксперимент 6

Подвижная тележка прикреплена при помощи пружинного динамометра к перекинутой через нити с грузом на конце. Груз растягивает пружину, сообщаю­щую своей силой упругости ускорение тележке. Чем больше подвешиваем груз, тем сильнее растянута пружина и тем больше ускорение тележки.

Опыт показывает, что направление ускорения совпадает с направлением силы, вызвавшей ускорение:

F = ma.

II закон Ньютона

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на создаваемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают: а =F/m

Закон можно выразить в другой форме. Ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально действующей на тело силе,- обратно пропорционально массе тела и направлено так же, как и сила.

Особенности II закона Ньютона:

1. Верен для любых сил.

2. Сила - причина, определяет ускорение.

3. Вектор а сонаправлен с вектором F.

4. Если действуют на тело несколько сил, то берется равнодействующая.

5. Если равнодействующая равна нулю, то ускорение равно нулю. (Первый закон Ньютона)

6. Можно применять только по отношению к телам, скорость которых мала по сравнению со скоростью света.

III закон Ньютона

Эксперимент 7

Возьмем два динамометра, и зацепим друг за друга их крючки, и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями обоих динамометров.

Что увидим? Показания будут совпадать. Сила, с которой первый действует на второй, равна силе, с которой второй действует на первый.

Эксперимент 8

Укрепим на одной тележке магнит, на другой - кусок железа и прикрепим к тележкам динамометры. Тележки могут оставаться на разном расстоянии друг от Друга, сила взаимодействия между магнитом и куском железа будет больше или меньше в зависимости от расстояния. Но во всех случаях окажется, что динамо­метры дадут одинаковые показания.

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.

F_n = -F_n (III закон Ньютона.)

Особенности III закона Ньютона:

1. Силы возникают только парами.

2. Всегда при взаимодействии.

3. Только силы одной природы.

4. Не уравновешивают.

5. Верен для всех сил в природе.

IV. Закрепление изученного

1. Сформулируйте I закон Ньютона.

2. В чем состоит явление инерции?

3. Как движется тело, к которому приложена сила, постоянная по модулю и по направлению?

4. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.

5. Верно ли утверждение - силы есть, а ускорения нет.

6. Если на тело действует несколько сил, как определяется равнодействующая сил?

7. Запишите III закон Ньютона.

8. Как направлены ускорения взаимодействия между собой тел?

9. Выполняется ли III закон Ньютона при взаимодействии на расстоянии или только путем непосредственного контакта.

10. Запишите II закон Ньютона.

Домашняя работа

§  22 -28 читать

Урок 13.

Сила упругости.

Цель урока: создать условия для развития деятельностных компетенций обучающихся через раскрытие понятия «сила упругости».

Задачи урока:

образовательные:

- дать понятие «силы упругости», закона Гука;

- сформировать у учащихся устойчивые представления о природе возникновения силы упругости, силах межатомного взаимодействия;

развивающие:

- развивать логическое мышление, умение планировать свою работу обобщать и делать выводы, используя новую информацию и имеющийся жизненный опыт, а так же умение рефлексировать;

-развивать навыки практической работы.

воспитательные:

- расширить представления о взаимосвязи процессов макро- и микромира;

-продолжить формирование единой естественно – научной картины мира на основе объяснения законами физики процессов и явлений окружающей нас действительности, целостной системы знаний по теме «силы в природе»,

Тип урока: урок «открытия» нового знания.

Методы обучения: проблемный, эвристический (поисково-творческий), деятельностный, словесный, наглядный.

Формы обучения: фронтальная, работа в парах, индивидуальная.

Ход урока

I. Актуализация знаний. Учащиеся самостоятельно заполняют пропуски в тексте, результат обсуждается коллективно.   Силы всемирного тяготения – это силы, с которыми все тела ………. друг к другу. Закон всемирного тяготения гласит, что сила всемирного тяготения двух тел прямо пропорциональна ……….. этих тел и обратно пропорциональна …………………….. между ними, и записывается формулой …………….. . Коэффициентом пропорциональности G называется ……….. , он равен …….. , был измерен английским физиком ……….. , с помощью прибора, называемого ………………………. Удивительное свойство гравитационных сил состоит в том, что они сообщают всем телам независимо от их масс одинаковое …………. . Ускорение свободного падения, которое сообщает телам сила притяжения к Земле, равно …….. При перемещении тела от полюса к экватору ускорение свободного падения …………, что объясняется изменением расстояния от центра Земли до поверхности Земли. Первая космическая скорость искусственного спутника Земли равна …………………………. (формула и числовое значение) Решите задачи: Задача 1. На каком расстоянии от поверхности Земли сила притяжения космического корабля к ней станет в 100 раз меньше, чем на поверхности Земли? Задача 2. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земным радиусам, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точке отрезка, соединяющего центры Земли и Луны, тело будет притягиваться ими с одинаковой силой. II. Изучение нового материала. Экспериментальное исследование темы.Фронтальный эксперимент. 1. Возьмите резинку для карандаша, нажмите на нее пальцем. Какие слои резинки перемещаются? Перемещается ли нижний слой лежащий на столе? Что произойдет, если палец убрать? Какой вид деформации вы наблюдаете? 2. Измените форму кусочка пластилина. Действуют ли силы, возвращающие тело в положение равновесия, когда форма тела перестает изменяться? 3. Вывод: деформации возникают потому , что различные части тела движутся по- разному. Существуют упругие и пластичные тела, в которых возникают соответствующие упругие и пластичные деформации. 4. Возьмите резиновый шнур, на нем нанесены на некотором расстоянии друг от друга метки, исследуйте зависимость сил упругости от величины деформации, подвешивая к шнуру гирьки различной массы. На груз массой 100 г действует сила тяжести 1 Н, 200 г – 2 Н, 300 г – 3 Н   F тяж=Fупр   X=L – L0, L0 –расстояние между метками без грузов, L - расстояние между метками при подвешенных грузах Заполните таблицу.   Fупр 1Н 2Н 3Н X, см       III. Обсуждение результатов фронтального эксперимента. Особенности сил упругости: а) они имеют электромагнитное происхождение; б) всегда стремятся восстановить первоначальную форму тела; в) линейная зависимость Fупр(x) проявляется при малых деформациях F=k·x –закон Гука, где k-жесткость тела (Н/м), x-удлинение тела (м). IV. Углубление знаний, умений. Решение задач Задача № 162 (Р). Спиральная цилиндрическая пружина передней подвески колес автомобиля «Жигули» имеет длину в свободном состоянии 360 мм и под действием силы 4,35 кН должна сжиматься до 230 мм. Найти жесткость пружины. Задача № 161 (Р). На сколько удлинится рыболовная леска жесткостью 0,5 Н/м при поднятии вертикально вверх рыбы массой 200 г? V. Итоги урока. VI. На дом: §34,35

Урок 15.

Сила трения.

		Тема урока: Силы трения.	Тема: Динамика
Тип урока: Урок изучения нового материала с элементами исследовательской деятельности		Цели урока: Образовательная: ознакомить учащихся с явлением трения, сформировать понятие сила трения, рассмотреть виды трения, экспериментально установить, от чего зависит эта сила, выяснить причины возникновения силы трения. Развивающая: развитие навыков составления структурной схемы при изучении нового материала формировать представление о процессе научного познания; развитие умений экспериментировать; формировать умение пользоваться приборами; анализировать, сравнивать результаты опытов; Воспитывающая: прививать культуру умственного труда.	Демонстрации. 1.Презентация «Трение» 2.Действие трения на движение тел
Учебные пособия: Физика -10		Деятельность учителя	Деятельность учащихся.
Организационный этап Уважаемые со - участники со – бытия, Здравствуйте! Я не оговорилась, да нам предстоит вместе не просто быть на уроке, но и участвовать в работе над изучением нового материала. Все ли готово? Конспект, линейки, ручки, карандаши. Все в наличии? Начинаем урок.
Постановка темы урока.
1.	Начнем с определения темы урока. В ваших руках сообщения телеграмм, поступившим из разных городов. Прочтите. Определите проблему, возникшую в связи с данными событиями. Какое физическое явление нужно изучить в связи с этой проблемой? Это и будет темой нашего урока.◙		Читают. Гололедица. Трение.
Постановка целей урока перед учащимися. Мотивация к изучению нового материала.
2	Какую цель поставим в связи с исследованием этого вопроса? Получить знания о трении и силах трения.		Выдвигают цели.
3	Какие задачи стоят перед нами? Рассмотрим схему и определим задачи.		Называют задачи.
Изучение нового материала.
4	Что может послужить источником наших знаний? Вам предлагается использовать текст, находящийся на столе. Бегло читаем текст и делаем пометки на полях, выделяя знания, относящиеся к структурной схеме. Начнем с определения. Какое явление называют трением? Используя текст сформулируем определение: Явление взаимодействия двух тел при соприкосновении, которое выражается в препятствии их взаимному перемещению называют трением. Какой физической величиной характеризуют действие одного тела на другое? Как назовем силу, возникающую при трении?			Называют виды источников. Читают и отмечают на полях основные элементы знаний. Подчеркнуть в тексте. Сила. Сила трения.
5 6 7	Используем еще один источник знаний, о котором говорил Леонардо да Винчи. Соберем факты, опираясь на опыты о существование различных видов трения. 1) Повторим опыт, показанный на рисунке. Что наблюдаем? – карандаш покоится. Какая сила мешает ему двигаться? - Сила трения покоя. 2) Что нужно сделать, чтобы карандаш пришел в движение? Куда направлена скорость? – вдоль наклонной плоскости. Как движется тело? – скользит. Как назовем силу, мешающую этому движению?- сила трения скольжения. Куда она направлена? – противоположно скорости. Сравните силу трения скольжения и силу трения покоя? 3)Проведем еще один опыт с карандашом. Верните наклон, при котором карандаш не соскальзывал с книги. Расположите карандаш поперек и наблюдайте. Какое движение происходит? – катится. Какая сила трения при этом возникает? – сила трения качения. Что можно сказать о ее значении сравнивая с силой трения покоя? – она меньше. Сравнивая с силой трения скольжения? – она меньше. Распознаем виды силы трения, участвующей в опыте. Демонстрации: 1. Тележка с закрепленными колесами удерживается на наклонной плоскости. 2. Тележка съезжает с наклонной плоскости и останавливается на поверхности стола. 3.Тележка скатывается с наклонной плоскости. 4.Шарик падает в трубке с водой. 5.На моих пальцах трубка скользит одним концом дольше, чем другим и пальцы сходятся не на середине.			Опыт. Выполняют опыты. Распознают силы трения
8 9	Посмотрите еще несколько случаев действия трения и распознайте, какой ее вид проявляется в каждом случае?			Называют виды трения.
10 11	Найдите в тексте ответ на следующий вопрос: В чем причины возникновения силы трения? Объясните рисунки.			Находят ответ на стр.2 и зачитывают его.
12 13	Какие силы трения мы научились распознавать? Какие величины характеризуют трение, кроме силы? Найдите в тексте: Сила нормального давления. Чему численно равна эта сила? – силе тяжести при нормальном ее действии.N =gm Коэффициент трения. Выразите его значение и дайте определение. μ = Fтр/N Коэффициент трения равен отношению силы трения к силе нормального давления. В каких единицах будем его измерять? Нет единицы измерения, так как Н/Н =1 От чего зависит коэффициент трения? (таблица в учебнике)			Находят в тексте и называют. Называют. Дают определение. Комментируют запись. Находят и зачитывают.
14	Запишем формулу для нахождения силы трения скольжения. Прочитайте запись закона. На основании предыдущих фактов запишем соотношение между силами.			Находят в тексте и переписывают в схему.
15	Применение: напомню проблему, с которой мы столкнулись в начале урока. Как по - вашему можно справиться с ней, имея знания о силе трения? Трение может быть и полезным и вредным. Рассмотрите несколько случаев и определите: вредно или полезно. Что можно сделать, чтобы увеличить или уменьшить эти эффекты?			Учащиеся выдвигают предложения.
16	Немного истории: Шел 1500-й год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников: он таскал по полу то плотно свитую веревку, то ту же веревку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающихся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеждены, что чем больше площадь касания, тем больше сила трения. Они рассуждали примерно так: чем больше таких точек, тем больше сила трения. Совершенно очевидно, что на большей поверхности будет больше таких точек касания, поэтому сила трения должна зависеть от площади трущихся тел. Сейчас вам предстоит выполнить небольшую работу: «Исследовать зависимость силы трения от площади соприкосновения». Что вам предстоит измерять? – силу трения. Каким способом? – динамометром. Что будете изменять в ходе исследования? – площадь соприкосновения тел. Какими воспользуетесь приборами? Динамометром. Посмотрите на рисунок и вспомните как нужно им пользоваться при измерении силы трения. Помещая брусок на плоскую грань и на ребро можно убедиться, что сила трения не изменяется. К такому же выводу пришел Леонардо да Винчи. Вывод: От площади поверхности сила трения не зависит.			Слушают Отвечают на вопросы. Выполняют задание с брусками. Высказывают вывод.
17 18	Применение знаний о силе трения позволяет решать многие проблемы: Уменьшение трения, там, где оно мешает. Увеличение трения, там, где оно помогает.			Заполняют схему.
Первичная проверка и систематизация знаний.
	Каждый из вас постоянно решает житейские тесты. Вот и сейчас вам предстоит разрешить некоторые проблемы, с которыми вы сталкиваетесь дома. Житейские тесты Дверцы шкафа в Ваниной комнате стали скрипеть. В походе Ваня поскользнулся на мокрой траве, упал и понял, что…. Ваня увидел, что мама никак не может снять перстень с пальца, и посоветовал ей … Из окна Ваня увидел, что перед дверью их дома образовалась ледяная дорожка. Ваня вышел на улицу и.. Ваня собрался в поход на велосипеде. Но педали плохо крутились, и он … Когда выпал первый снег, папа Вани стал менять летнюю автомобильную резину на зимнюю. Ваня спросил у отца, зачем меняют шины у автомобиля? Ваня собрался покататься с друзьям на лыжах. Перед прогулкой Ваня посоветовал друзьям …			Устно отвечают на вопросы теста.
Итоги урока
19	Подведем итог урока. Удалось вам получить новые знания? Для чего они могут вам пригодиться? Довольны ли вы своей работой на уроке? Заполнение схемы. Запишем домашнее задание ► Спасибо за работу!		Отвечают на вопросы. Записывают домашнее задание.

Урок 17.

Импульс. Закон сохранения импульса.

Цели урока:

Дать понятие импульса тела; изучить закон сохранения импульса. Учиться решать задачи.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

- Приведите примеры (из области астрономии), доказывающие, что при отсутствии сил сопротивления тело может неограниченно долго двигаться по замкнутой траектории под действием силы, меняющей направление скорости движения этого тела.

- Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?

- Можно ли считать обращение спутника вокруг Земли свободным падением?

II. Понятие импульса

В самом начале урока учитель демонстрирует несколько опытов упругого столкновения двух шаров разной массы. Можно продемонстрировать, как начинает двигаться изначально неподвижная тележка, если на нее бросить деревянный или металлический брусок.

- Как описать взаимодействие тел в данных опытах?

- Удобно ли использовать для этого законы Ньютона?

Найдем взаимосвязь между действующей на тело силой  , временем ее действия t, и изменением скорости тела.

Пусть на тело массой m, которое покоится (v₀ = 0), начинает действовать сила  . Тогда из второго закона Ньютона ускорение этого тела будет  . Причем:

С другой стороны:

или:

Обозначим произведение   через  : 

Произведение массы тела на его скорость называется импульсом тела. Понятие импульса первым ввел Декарт. Правда, величину   он назвал «количеством движения». Слово «импульс» в переводе с латинского означает «толчок».

Импульс   - векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором скорости тела. Любое тело, которое движется, обладает импульсом.

Как любая физическая величина, импульс измеряется в определенных единицах:

Если тело массой 1 кг движется со скоростью 1 м/с, это значит, что его импульс равен 1 кг·м/с или 1 Н·с.

Получив формулу   и введя понятие «импульс тела», ничего не было сказано о смысле левой части. В то же время, ученики часто спрашивают о смысле левой части равенства. Можно объяснить, что в физике произведение силы на время действия называют импульсом силы. Импульс силы всегда показывает, как изменяется импульс тела за данное время.

Если же начальная скорость v₀ ≠ 0, тогда с учетом, что   получим:

Этот закон зачастую называют II законом Ньютона в импульсной форме.

III. Закон сохранения импульса

При взаимодействии тел их импульсы могут изменяться.

Эксперимент 1

На нитях подвешиваются два шарика (см. рис. 43).

Правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.

Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе.

Система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела, не взаимодействуют с другими телами.

Тогда для двух взаимодействующих тел:   т. е.: 

Таким образом:

Геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

Примеры: ружье и пуля в его стволе, пушка и снаряд, оболочка ракеты и топливо в ней и т. д.

IV. Закрепление изученного

- Что называется импульсом тела?

- Запишите формулу импульса тела.

- Запишите формулу импульса силы.

- Какова единица измерения импульса тела в СИ?

- Что такое замкнутая система тел?

- Какую систему тел называют незамкнутой?

- На примере взаимодействия двух тел в замкнутой системе покажите, как устанавливают закон сохранения импульса.

V. Решение задач

Задача 1

На неподвижную тележку массой 100 кг прыгает человек массой 50 кг со скоростью 6 м/с. С какой скоростью начнет двигаться тележка с человеком?

Дано:

Решение:

По закону сохранения импульса в замкнутой системе «человек- тележка» имеем:  , или 

Т. к. v_1H = 0 (тележка покоится), a v_1K = v_2K (человек движется вместе с тележкой), то получим: 

Очевидно, что направления скоростей   совпадают.

Тогда для модулей имеем: 

Откуда конечная скорость 

Ответ: v₁ = 2 м/с

Задача 2

Орудие, не имеющее противооткатного устройства, стреляет снарядом под углом α = 60° к горизонту. Масса снаряда m₁ = 10 кг, его начальная скоростьv₁ = 500 м/с. Какова скорость отката орудия, если его масса m₂ = 500 кг? (Ответ: 5 м/с.)

Задача 3

Найти импульса грузового автомобиля массой 10 т, движущегося со скоростью 36 км/с, и легкового автомобиля массой 1 т, движущегося со скоростью 25 м/с. (Ответ: p₁ = 10⁵ кг·м/с, р₂ = 25 · 10³ кг·м/с.)

Домашнее задание

1. Выучить §39, 40;

Урок 18

Реактивное движение.

Цели урока:

- обобщить знания по темам импульс тела, закон сохранения импульса.

- показать межпредметные связи физики, биологии и техники.

- изучить основные этапы исторического развития освоения космоса.

Задачи:

Личностные: воспитание гармонически развитой личности;

Коммуникативные: формирование позитивной самооценки личности путём мотивации к предмету.

Вовлечение каждого ученика в учебную деятельность путем «знаний в действии».

Развитие разных видов мышления и умение выделять главное в теоретических основах знаний.

Тип урока: урок объяснения нового материала.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, воздушные шарики, карточки синего и красного цвета.

Ход урока.

Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Дарья Андреевна. Сегодня я проведу у Вас урок физики.

Демонстрация и эксперимент.

Опыт с шариком.

Учитель: Мне нужны два добровольца. Надуйте шарик, руку, в которой шарик и по моей команде отпустите. Спасибо, присаживайтесь. Что Вы сейчас наблюдали?

Ученики: Движение шарика.

Учитель: Что является причиной движения шарика?

Ученики: Отделение части воздуха от шарика.

Учитель: Да, все правильно. Вы наблюдали движение шарика. Такое движение называется реактивным движением. Именно с этим видом движения мы сегодня с вами и познакомимся.

На ваших столах у каждого лежит рабочий лист. По ходу урока Вы будете его заполнять, запишите число. Сегодня 25 марта. Тема урока: Реактивное движение.

Похожее движение можно встретить и в природе.

Видео «Бешеный огурец».

Учитель: В южных странах (и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием "бешеный огурец". Стоит   только слегка прикоснуться к созревшему плоду, похожему на огурец, как он отскакивает от плодоножки, а через образовавшееся отверстие из плода фонтаном со скоростью до 10 м/с вылетает жидкость с семенами. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м.

Теоретический материал.

Учитель: Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних сил, т.е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Вернемся к опыту с шариком. Воздействовали ли Вы во время опыта на шарики?

Ученики: Нет.

Учитель: Первоначально система покоится, то есть ее полный импульс чему был равен?

Ученики: 0.

Учитель: Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то система получает скорость, направленную в противоположную сторону. Почему?

Ученики: Полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным.

(Учитель вызывает ученика к доске записать математическую форму (формулу) закона сохранения импульса)

Учитель: Реактивное движение мы можем наблюдать не только в природе, но и в других областях.

Итак, реактивное движение – это движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части. При таком движении возникает реактивная сила. Особенность реактивной силы – возникновение без взаимодействия с внешними телами.

Примеры реактивного движения

Учитель: Для уменьшения шума на водопроводный кран иногда надевают резиновую трубу. При пуске воды трубка отклоняется в сторону, противоположную струе вытекающей воды.

А как Вы думаете реактивное движение человек придумал сам или ему помогла природа?

Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая ее через особое отверстие - "воронку", и с большой скоростью (около 70 км/час) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму.

По такому же принципу движется еще один морской обитатель – сцифоидная медуза. (Демонстрация видео «Движение сцифоидной медузы»).

Приведите примеры, где вы могли сталкиваться с реактивным движением?

Реактивный двигатель.

Учитель: Широкое применение реактивные двигатели получили в связи с освоением космического пространства.

В космическом пространстве использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных, невозможно: нет опоры (твёрдой жидкой или газообразной), отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение. Применение же реактивных двигателей для самолётов и ракет, не выходящих за пределы атмосферы, связано с тем, что именно реактивные двигатели могут обеспечить максимальную скорость полёта.

Реактивные двигатели делятся на два класса: ракетные и воздушно-реактивные. Воздушно-реактивные двигатели в настоящее время применяют главным образом на самолётах. Основное их отличие от ракетных двигателей состоит в том, что окислителем для горения топлива служит кислород воздуха, поступающего внутрь двигателя из атмосферы.

В ракетных двигателях топливо и необходимый для его горения окислитель находятся непосредственно внутри двигателя или в его топливных баках.

Применяются также ракетные двигатели, работающие на жидком топливе.

Жи дкостно-реактивные двигатели используются для запуска космических кораблей. (Видео «Ракета»).

Мы с Вами должны гордиться тем, что основы теории реактивного двигателя и научное доказательство возможности были впервые высказаны и разработаны русским ученым Константином Эдуардовичем Циолковским в работе «Исследование мировых пространств» в 1903 году. А до него Николай Иванович Кибальчич создал «Проект воздухоплавательного прибора», датированный 23 марта 1881 г, в котором он впервые обосновал идею космического корабля с ракетным двигателем.

Нашей стране принадлежит великая честь запуска 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли. Также впервые в нашей стране 12 апреля 1961 г. был осуществлен полёт космического корабля-спутника «Восток» с космонавтом Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.

Этот и другие полёты были совершены на ракетах, сконструированных отечественными учеными и инженерами под руководством Сергея Павловича Королёва.

Решение задач.

Учитель: А сейчас мы с Вами решим задачу на реактивное движение, в основе которой лежит уже известный Вам закон сохранения импульса.

Задача: Какую скорость приобретает ракета массой 600 г, если продукты горения массой 15 г вылетают из нее скоростью 800 м/с?

u mM υ

Х

Дано:

СИ

Решение

М = 600 г

0,6 кг

По закону сохранения импульса:

0 = M υ + m u.

Спроецируем вектора скоростей на ось Х:

0 = M υ – m u.

Выразим искомую скорость υ:

M υ = m u ;  .

Найдем значение υ: 

Ответ: 20 м/с

m = 15 г

0,015 кг

u = 800 м/с

-

Найти: υ-

Закрепление материала

1. Какова связь реактивного движения с природой и техникой?

2. Почему в космическом пространстве нельзя использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных?

3. В чем принципиальное различие способа передвижения в воде человека и кальмара?

Домашнее задание.

§41, 42, определения наизусть.

Урок 19.

Работа силы. Мощность

Цель урока: сформировать понятие механической работы, выяснить на конкретном материале, как надо правильно рассчитывать величину работы, когда тело перемещается по горизонтальному пути;

продолжить формирование умений наблюдать и объяснять физические явления, обобщать и сравнивать результаты эксперимента.

Оборудование: Демонстрационное: гиря, тележка, динамометр, пружина, линейка, набор грузов, компьютер, проектор, экран.

План урока.

1. Организационный момент (2 мин).

2. Актуализация знаний (10 мин).

3. Введение нового материала (20 мин).

4. Закрепление изученного материала (10 мин).

5. Домашнее задание (3 мин).

Ход урока

Деятельность учителя	Деятельность ученика, записи на доске, в тетради.
Организационный момент. Проверка посещаемости, готовности класса к уроку, запись темы и домашнего задания на доске.	Тема: Работа силы. Мощность. Д/З: П. 43-48. Упр. 9 № 2, №7
Актуализация знаний. Учитель: Все наши ежедневные действия сводятся к тому, что мы с помощью мышц либо приводим в движение окружающие тела и поддерживаем это движение, либо же останавливаем движущееся тела. Этими телами являются орудия труда, в играх – мячи, шайбы. На производстве и в сельском хозяйстве люди также приводят в движение орудия труда. Что вы понимаете под словом «Работа»?  Учитель: Когда человек (или какой-либо двигатель) действует с определенной силой на движущееся тело, то мы говорим, что он совершает работу. Это представление о работе легло в основу формирования понятия работы силы.	Ученики: Обычно, под словом «Работа» мы понимаем всякий полезный труд рабочего, ученика.
Введение нового материала. Демонстрация опытов Опыт 1. Тележку, нагруженную гирей, перемещают на некоторое расстояние. Действующую на тележку силу измеряют динамометром (рис. 1). Опыт 2. Гирю поднимают на некоторую высоту. Силу, действующую на гирю, измеряют динамометром (рис. 2). Учитель: Какой вывод мы сделали? Опыт 3. К тележке, нагруженной гирей, прикладывают силу, недостаточную для того, чтобы вызвать движение тележки (рис. 3). Опыт 4. Гирю, подвешенную к пружине, действует сила упругости пружины. Но гиря не перемещается (рис. 4). Учитель: Сделайте вывод. Учитель: Работа силы равна произведению модулей силы и перемещения и косинуса угла между ними. Эта формула справедлива в том случае, когда сила постоянна и перемещение тела происходит вдоль прямой. Учитель: Во многих случаях важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на отрезок ∆r на него действует сила F. Учитель: Знак работы определяется знаком косинуса угла между силой и перемещением. Учитель: Если на тело действует несколько сил, то полная работа (сумма работ всех сил) равна работе результирующей силы. Учитель: в Международной системе единиц работа измеряется в джоулях (Дж) Учитель: Джоуль – это работа, совершаемая силой 1 Н на перемещение 1 м, если направления силы и перемещения совпадают. Учитель: Очень часто важно знать не только работу, но и время, в течение которого она произведена, поэтому надо ввести еще одну величину – мощность. Что, по-вашему, такое мощность? Учитель: Мощностью называют отношение работы А к интервалу времени ∆t, за который эта работа совершена. Учитель: Если мы в формулу мощности подставим формулу работы, то получится, что мощность равна произведению модуля вектора силы на модуль вектора скорости и на косинус угла между направлениями этих векторов. Учитель: В СИ мощность выражается в ваттах (Вт). Мощность равна 1 Вт, если работа 1 Дж совершается за 1 с.	Ученики: Механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Ученики: Если есть сила, а нет перемещения, то нет и работы. Записи в тетрадях: A= F|∆r|cosα Записи в тетрадях: Если αA0, Если α90˚, то A Если α=0, то A=0 Записи в тетрадях: A = F1r|∆r|+F2r|∆r|+…= A1+A2+… . Записи в тетрадях: 1 Дж = 1 Н·1 м = 1 Н·м Ученики: отвечают. Записи в тетрадях: N = A/∆t Записи в тетрадях: N = FVcosα Записи в тетрадях: 1гВт(гектоватт)=100 Вт 1кВт(киловатт)=1000Вт 1МВт(мегаватт)=1000000 Вт
4.Закрепление нового материала. Рымкевич №331, №351, №392
5.Домашнее задание. П. 45-46. Упр. 9 № 2, №7

Урок 20.

Энергия. Теоремы об изменении кинетической и потенциальной энеогии. Законсохранения энергии в механике.

Цель урока: дать понятие о кинетическую и потенциальную энергию тела.

Тип урока: урок изучения нового материала.

План урока

 

Контроль знаний	5 мин.	1. Связь между трудом и энергией? 2. Что такое механическая энергия? 3. Что является мерой изменения энергии?
Демонстрации	8 мин.	1. Зависимость кинетической энергии тела от его массы и скорости. 2. Энергия тела, поднятого на некоторую высоту над землей. 3. Энергия деформированной пружины
Изучение нового материала	25 мин.	1. Понятие о кинетическую энергию. 2. Зависимость кинетической энергии от массы движущегося тела и его скорости. 3. Теорема о кинетическую энергию. 4. Потенциальная энергия
Закрепление изученного материала	7 мин.	1. Контрольные вопросы. 2. Учимся решать задачи

 

Изучение нового материала

1. Понятие о кинетическую энергию

Движущиеся тела имеют способность выполнять работу в случае изменения скорости. Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической энергией.

Часть механической энергии, обусловленная движением тела, называется кинетической энергией.

Обозначим кинетическую энергию Ек.

 

2. Зависимость кинетической энергии от массы движущегося тела и его скорости

Кинетическая энергия тела, движущегося с определенной скоростью, равна работе, которую нужно выполнить, чтобы придать неподвижному телу эту скорость. Пусть до неподвижного тела массой m приложена постоянную силу F. Тогда Eк = А = Fs, где s- модуль перемещения. Подставляя в эту формулу выражения F = mа и s =  2/2a, получим: кинетическая энергия тела массойm, движущегося со скоростью  , выражается формулой Eк = m 2/2.

Необходимо привлечь внимание учащихся к тому, что значение кинетической энергии зависит от избрания системы отсчета. Ведь кинетическая энергия тела зависит от его скорости, а скорость тела в разных системах отсчета разная. Если система отсчета явно не указывается, обычно имеют в виду систему отсчета, связанную с Землей.

 

3. Теорема о кинетическую энергию

Пусть тело движется вдоль оси x под действием силы, направленного вдоль той же оси. Обозначим проекции скорости тела в начальный и конечный моменты  1x и  2x. Тогда из формул A = Fxsx, Fx = max,   получаем:

Изменение кинетической энергии тела равно работе, произведенной над этим телом. Это утверждение называют теоремой о кинетической энергией.

Кинетическая энергия, как и потенциальная, широко используется человеком. За счет кинетической энергии воды вырабатывается электроэнергия на гидроэлектростанциях, работают водяные мельницы. Кинетическая энергия ветра используется для работы ветровых электростанций, мельниц, предоставляет движения парусным судам и т.д.

 

4. Потенциальная энергия

На предыдущем уроке учащиеся выяснили, что тело имеет энергию или вследствие взаимодействия его с другими телами, или вследствие взаимодействия его частей, либо вследствие своего движения.

Часть механической энергии, которая определяется взаимным расположением тел, которые взаимодействуют, называется потенциальной энергией.

Будем обозначать потенциальную энергию Еп.

Например, если сила тяжести выполняет работу во время падения груза вниз, система «поднятый груз и Земля» имеет потенциальную энергию.

Обозначим изменение потенциальной энергии  , где индексом 1 обозначены начальное состояние системы, а индексом 2 - конечный.

Если во время изменения взаимного расположения тел система выполняет положительную работу, ее потенциальная энергия уменьшается, а если система выполняет отрицательную работу, ее потенциальная энергия увеличивается.

Изменение потенциальной энергии ΔЕп и А работа, выполненная системой, связаны соотношением:

ΔЕп = -A.

Из этой формулы следует, что физический смысл имеет только изменение потенциальной энергии: она измеряется работой, что ее исполнила система. Выбор нулевого уровня потенциальной энергии определяется соображениями удобства для решения каждой конкретной задачи.

а) Потенциальная энергия груза, поднятого над землей. Во время поднятия груза массой m на высоту h работа выполняетсяmgh, поэтому потенциальная энергия системы «груз и Земля» увеличивается на mgh. Выберем как нулевой уровень потенциальной энергии состояние системы, когда груз находится на поверхности земли. Тогда Еп = mgh.

Не всегда за нулевой уровень потенциальной энергии удобно выбирать уровень земли. Скажем, находясь в комнате, за нулевой уровень удобно выбрать поверхность пола. Однако независимо от того, какой уровень выбран за нулевой, изменение потенциальной энергии в любом конкретном опыте будет одной и той же.

б) Потенциальная энергия деформированной пружины. Потенциальная энергия деформированной пружины равна работе, которую надо выполнить, чтобы деформировать пружину. Ученики уже знают, что эта работа А = kx2/2, где k - жесткость пружины, x - ее удлинение.

Следовательно, потенциальная энергия деформированной пружины Eп = kx2/2.

Изменение потенциальной энергии измеряется работой, которую может выполнить система тел в случае изменения взаимного расположения этих тел. Если все тела системы вернулись к своему исходному положению, потенциальная энергия системы не изменилась.

Следовательно, потенциальную энергию можно определить только для сил, работа которых во время движения по замкнутой траектории равна нулю.

А этому условию соответствуют только две из рассматриваемых в механике силы - сила тяжести и сила упругости. Поэтому для этих сил можно использовать понятие потенциальной энергии. Зато работа силы трения во время движения по замкнутой траектории всегда отлична от нуля, поэтому для силы трения определить потенциальную энергию нельзя.

 

Вопрос к учащимся в ходе изложения нового материала

1. Какие из перечисленных тел обладают кинетической энергией: а) деформированная пружина; б) летящий самолет; в) камень, поднятый над землей?

2. Зависит ли значение кинетической энергии от избрания системы отсчета?

3. После удара об стену направление скорости мяча изменился, но модуль скорости остался прежним. Как изменилась кинетическая энергия мяча?

4. Тело брошено вертикально вверх. Какую работу - положительную или отрицательную - выполняет сила тяжести во время поднятия тела? во время спуска? Как изменяется кинетическая энергия тела во время поднятия и спуска?

5. Как изменяется энергия пружины (увеличивается или уменьшается), когда пружина возвращается к недеформованого состояния? Зависит ли ответ от того, была растянута пружина или сжата?

6. Как изменяется потенциальная энергия пружины: а) когда ее растягивают; б) когда ее сжимают; в) когда она возвращается к недеформованого состояния?

7. Приведите примеры использования потенциальной энергии тел, поднятых над поверхностью Земли.

 

Задачи, решаемые на уроке

1. В комнате высотой 3 м на столе высотой 1 м лежит книга массой 1 кг. Чему равна потенциальная энергия книги, если за нулевой уровень принят уровень стола? уровень пола? уровень потолка? На какую величину изменится потенциальная энергия книги в результате падения на пол?

2. Удлинения пружины увеличилось в 3 раза. Во сколько раз увеличилась потенциальная энергия пружины?

3. В любом случае потенциальная энергия пружины больше: если пружина сжата на 2 см или если она растянута на 2 см?

4. На какую высоту нужно поднять груз весом 50 Н, чтобы его потенциальная энергия увеличилась на 40 Дж? На сколько нужно опустить груз, чтобы его потенциальная энергия уменьшилась на 100 Дж?

5. Определите потенциальную энергию пружины, сжатой на 30 мм.

6. Как изменяются потенциальная и кинетическая энергии тела, свободно падает; космического корабля, который совершает мягкую посадку?

7. За счет какой энергии взмывает вверх наполненный гелием воздушный шарик, что вырвалась из рук? (Ответ: за счет потенциальной энергии окружающего воздуха.)

8. Какую работу выполняет во время выстрела сила давления пороховых газов, действующая на шар? Масса пули 9 г, скорость вылета из ствола 600 м/c. (Ответ: 1,6 кДж.)

9. Шара в точке A предоставляют определенной скорости, достаточной для достижения точки B. По которой с гладких поверхностей (рис. 1, а, б) шар быстрее достигнет этой точки? Шар во время движения не отрывается от поверхности. (Ответ: в случае б.)

 

 

Рис. 1

 

10. Пуля массой 10 г имеет скорость 400 м/c. С какой скоростью шар продолжит свое движение после пробития доски толщиной 5 см, если средняя сила сопротивления доски при этом равнялась 12 кН?

 

Домашнее задание параграф 45 -51.

1. Динамометр, пружина которого растянута на 10 см, показывает силу 100 Н. Которой является потенциальная энергия растянутой пружины? (Сб: № 25.16)

2. Автомобиль, тронувшись с места, на первом этапе движения приобретает скорости 40 км/ч., а на втором этапе увеличивает скорость до 60 км/ч. На каком этапе движения силы, действующие на автомобиль, выполняют большую суммарную работу? Во сколько раз большую? (Сб: № 25.8)

Урок 21.

Лабораторная работа №2 «Экспериментальное изучение закона сохранения механической энергии»

Цели занятия: формирование у школьников ключевых компетенций:

1. в познавательной деятельности:

• использование для познания окружающего мира естественнонаучных методов наблюдения, измерения, эксперимента;

• формирование умений применять законы сохранения импульса и энергии при механическом движении систем;

• овладение адекватными способами решения теоретических и экспериментальных задач; приобретение опыта выдвижения гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез.

2. в информационно-коммуникативной деятельности:

• способности понимать точку зрения собеседника и признавать право на иное мнение.

3. в рефлексивной деятельности:

• владение навыками оценки своей деятельности, умением предвидеть возможные результаты своих действий.

Образовательная задача: формирование знания и умения применять законы сохранения энергии. Научить измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упруго деформированной пружины, сравнить два значения потенциальной энергии системы.

Развивающая задача: формирование умения наблюдать, логично объяснять явления, проводить анализ и синтез, выдвигать гипотезы и находить решения проблемных вопросов.

Воспитательная задача: формирование умений концентрировать внимание, вести диалог.

Оснащение занятий:

1. Оборудование и материалы: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25см

2. Раздаточный материал: Описание лабораторной работы, таблицы для индивидуальной работы

План урока

№	Этап урока	1. Приемы обучения 2. Методы обучения	Время (мин)
1	Повторение. Актуализация знаний.	Беседа. Частично-поисковый. Самостоятельная работа учащихся.	10
2	Подготовка к основному этапу урока.	Инструктаж по ТБ	5
3	Закрепление новых знаний.	Выполнение лабораторной работы	15
4	Подведение итогов. информация о домашнем задании.	1. Устный анализ. 2. Словесный (объяснение).	10

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

Ребята, давайте с вами попробуем поставить цель нашего сегодняшнего занятия. Подумайте немного и предложите свой вариант.

Давайте теперь повторим закон сохранения энергии.

Учитель: Какой энергией обладает тело, поднятое над Землей?

Ученик: Обладает потенциальной энергией Е₁ = mgh

Учитель: Что произойдет с энергией, если тело отпустить вниз?

Ученик: Тело будет обладать скоростью v направленной вниз. В результате свободного падения тело переместилось в точку с высотой h₂ (E₂ = mgh₂), при этом скорость его возросла от v₁ до v₂. Следовательно, его кинетическая энергия возросла.

Учитель: Что произойдет с энергией тела, когда оно достигнет поверхности земли.

Ученик: Механическая энергия перейдет во внутреннюю энергию.

Учитель: Ребята можно ли из данных заключений сформулировать закон сохранения энергии?

Ученик: Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной. Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть в никуда, она может только переходить из одной формы в другую.

3. Инструктаж по ТБ

Давайте теперь на практике проверим наши выводы.

Инструктаж по ТБ.

4.Выполнение лабораторной работы. (Ход работы в приложении)

Что же происходит с механической энергией, если в системе действует сила трения?

В реальных процессах, где действуют силы трения, наблюдается отклонение от закона сохранения механической энергии. Например, при падении тела на Землю сначала кинетическая энергия тела возрастает, поскольку увеличивается скорость. Возрастает и сила сопротивления, которая увеличивается с возрастанием скорости. Со временем она будет компенсировать силу тяжести, и в дальнейшем при уменьшении потенциальной энергии относительно Земли кинетическая энергия не возрастает.

5. Рефлексия.

6. Выставление оценок за работу на уроке.

7. Домашнее задание, закончить оформление лабораторной работы в тетрадях.

Учитель. Спасибо за работу. Урок окончен.

Урок 22.

Равновесие абсолютно твердых тел.

Цели урока:

Образовательные. Изучить два условия равновесия тел, виды равновесия (устойчивое, неустойчивое, безразличное). Выяснить при каких условиях тела более устойчивы.

Развивающие: Способствовать развитию познавательного интереса к физике, развивать умения проводить сравнения, обобщать, выделять главное, делать выводы.

Воспитательные: воспитывать дисциплинированность, внимание, умения высказывать свою точку зрения и отстаивать ее.

Оборудование: проектор, экран, компьютер, прибор для демонстрации видов равновесия, наклонная плоскость, камень, прибор для демонстрации условий равновесия, имеющих площадь опоры.

Структура урока:

Актуализация знаний.

1. Мобилизующее начало, сообщение плана работы на уроке. (2 мин)

2. Фронтальное обсуждение задачи, с целью мотивации и подготовки к объяснению новой темы. (3 мин)

3. Обобщение, постановка учебной задачи, объявление темы урока.(2 мин)

Формирование новых знаний и способов действия.

1. Изучение новой темы "Условия равновесия твердого тела. виды равновесия" в виде эвристической беседы, задавая учащимся вопросы и привлекая их к объяснению опытов. (30 мин.)

Применение знаний, формирование умений и навыков.

1. Решение задачи у доски. (5 мин)

2. Подведение итога урока, задание на дом. (3 мин.)

Ход урока:

1.Актуализация знаний.

Учитель: Здравствуйте!

Ученики: Здравствуйте!

Учитель: Мы продолжаем с вами говорить о силах. Перед вами тело неправильной формы (камень), подвешенное на нити и прикрепленное к наклонной плоскости. Какие силы действуют на это тело?

Ученики: На тело действуют: сила натяжения нити, сила тяжести, сила , стремящаяся оторвать камень, противоположная силе натяжения нити, сила реакции опоры.

Учитель: Силы нашли, что делаем дальше?

Ученики: Пишем второй закон Ньютона.

Ускорение отсутствует, поэтому сумма всех сил равна нулю.

Учитель: О чем это говорит?

Ученики: Это говорит о том, что тело находится в состоянии покоя.

Учитель: Или же можно сказать, что тело находится в состоянии равновесия. Равновесие тела - это состояние покоя этого тела. Сегодня мы будем говорить о равновесии тел. Запишите тему урока: "Условия равновесия тел. Виды равновесия."

2. Формирование новых знаний и способов действия.

Учитель: Раздел механики, в котором изучается равновесие абсолютно твердых тел, называется статикой. Вокруг нас нет ни одного тела, на которое не действовали бы силы. Под действием этих сил тела деформируются.

При выяснении условий равновесия деформированных тел необходимо учитывать величину и характер деформации, что усложняет выдвинутую задачу. Поэтому для выяснения основных законов равновесия для удобства ввели понятие абсолютно твердого тела.

Абсолютно твердое тело - это тело, у которого деформации, возникающие под действием приложенных к нему сил, пренебрежимо малы. Запишите определения статики, равновесия тел и абсолютно твердого тела с экрана (слайд 2).

И то, что мы с вами выяснили, что тело находится в равновесии, если геометрическая сумма всех сил, приложенных к нему, равна нулю является первым условием равновесия. Запишите 1 условие равновесия:

Твердое тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к нему, равна нулю.

Если сумма сил равна нулю, то равна нулю и сумма проекций этих сил на оси координат. В частности, для проекций внешних сил на ось Х можно записать .

Равенство нулю суммы внешних сил, действующих на твердое тело, необходимо для его равновесия, но недостаточно. Например, к доске в различных точках приложили две равные по модулю и противоположно направленные силы. Сумма этих сил равна нулю. Доска при этом будет находиться в равновесии?

Ученики: Доска будет поворачиваться, например как руль велосипеда или автомобиля.

Учитель: Верно. Точно так же две одинаковые по модулю и противоположно направленные силы поворачивают руль велосипеда или автомобиля. Почему это происходит?

Ученики: ???

Учитель: Любое тело находиться в равновесии, когда сумма всех сил, действующих на каждый его элемент, равна нулю. Но если сумма внешних сил равна нулю, то сумма всех сил, приложенных к каждому элементу тела, может быть не равна нулю. В этом случае тело не будет находиться в равновесии. Поэтому нам нужно выяснить еще одно условие равновесия тел. Для этого проведем эксперимент. (Вызываются двое учащихся). Один из учащихся прилагает силу ближе к оси вращения двери, другой учащийся - ближе к ручке. Они прилагают силы в разные стороны. Что произошло?

Ученики: Выиграл тот , который прилагал силу ближе к ручке.

Учитель: Где находится линия действия силы, приложенной первым учеником?

Ученики: Ближе к оси вращения двери.

Учитель: Где находится линия действия силы, приложенной вторым учеником?

Ученики: Ближе к дверной ручке.

Учитель: Что мы еще можем заметить?

Ученики: Что расстояния от оси вращения до линий приложения сил разные.

Учитель: Значит от чего еще зависит результат действия силы?

Ученики: Результат действия силы зависит от расстояния от оси вращения до линии действия силы.

Учитель: Чем является расстояние от оси вращения до линии действия силы?

Ученики: Плечом. Плечо - это перпендикуляр, проведенный из оси вращения на линию действия этой силы.

Учитель: Как относятся между собой силы и плечи в данном случае?

Ученики: По правилу равновесия рычага, силы действующие на него обратно пропорциональны плечам этих сил. .

Учитель: Что такое произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо?

Ученики: Момент силы.

Учитель: Значит момент силы, приложенной первым учащимся равен , а момент силы, приложенной вторым учащимся равен

= .

Теперь мы можем сформулировать второе условие равновесия: Твердое тело находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов внешних сил, действующих на него относительно любой оси, равна нулю.(слайд 3)

Если считать моменты сил, поворачивающих тело против часовой стрелки положительными, то моменты сил, поворачивающих тело по часовой стрелке будут отрицательными. Или наоборот.

Введем понятие центра тяжести. Центр тяжести - это точка приложения равнодействующей силы тяжести (точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на отдельные элементы тела). Есть еще понятие центра масс.

Центр масс системы материальных точек называется геометрическая точка, координаты которой определяются по формуле:

; так же для .

Центр тяжести совпадает с центром масс системы, если эта система находится в однородном гравитационном поле.

Посмотрите на экран. Попробуйте найти центр тяжести данных фигур. (слайд 4)

(Продемонстрировать с помощью бруска с углублениями и горками и шарика виды равновесия.)

На слайде 5 вы видите, то же что и видели на опыте. Запишите условия устойчивости равновесия со слайдов 6,7,8:

1. Тела находятся в состоянии устойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, возвращающие тело в положение равновесия.

2.Тела находятся в состоянии неустойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, удаляющие тело от положения равновесия.

3. Тела находятся в состоянии безразличного равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия не возникает ни сила, ни момент силы, изменяющие положение тела.

Теперь посмотрите на слайд 9. Что вы можете сказать об условиях устойчивости во всех трех случаях.

Ученики: В первом случае, если точка опоры выше чем центр тяжести, то равновесие устойчивое.

Во втором случае, если точка опоры совпадает с центром тяжести, то равновесие безразличное.

В третьем случае, если центр тяжести выше чем точка опоры, равновесие неустойчивое.

Учитель: А теперь рассмотрим тела, имеющие площадь опоры. Под площадью опоры понимают площадь соприкосновения тела с опорой. (слайд 10).

Рассмотрим как изменяется положение линии действия силы тяжести по отношению к оси вращения тела при наклоне тела имеющего площадь опоры. (слайд 11)

Обратите внимание, что при повороте тела положение центра тяжести изменяется. А любая система всегда стремится к понижению положения центра тяжести. Так наклоненные тела будут находиться в состоянии устойчивого равновесия, пока линия действия силы тяжести будет проходить через площадь опоры. Посмотрите на слайд 12.

Если при отклонении тела, имеющего площадь опоры, происходит повышение центра тяжести, то равновесие будет устойчивым. При устойчивом равновесии вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести, всегда будет проходить через площадь опоры.

Два тела, у которых одинаковы вес и площадь опоры, но разная высота, имеют разный предельный угол наклона . Если этот угол превысить, то тела опрокидываются. (слайд 13)

При более низком положении центра тяжести необходимо затратить большую работу для опрокидывания тела. Следовательно работа по опрокидыванию может служить мерой его устойчивости.(слайд 14)

Так наклоненные сооружения находятся в положении устойчивого равновесия, потому что линия действия силы тяжести проходит через площадь их опоры. Например, Пизанская башня.

Покачивание или наклон тела человека при ходьбе также объясняется стремлением сохранить устойчивое положение. Площадь опоры определяется площадью внутри линии, проведенной вокруг крайних точек касания телом опоры. когда человек стоит. Линия действия силы тяжести проходит через опору. Когда человек поднимает ногу, то, чтобы сохранить равновесие, он наклоняется перенося линию действия силы тяжести в новое положение таким образом, чтобы она вновь проходила через площадь опоры. (слайд 15)

Для устойчивости различных сооружений увеличивают площадь опоры или понижают положение центра тяжести сооружения, изготавливая мощную опору, или и увеличивают площадь опоры и, одновременно, понижают центр тяжести сооружения.

Устойчивость транспорта определяется теми же условиями. Так, из двух видов транспорта автомобиля и автобуса на наклонной дороге более устойчив автомобиль.

При одинаковом наклоне данных видов транспорта у автобуса линия силы тяжести проходит ближе к краю площади опоры.

3. Применение знаний.

Задача: Материальные точки массами m, 2m, 3m и 4m расположены в вершинах прямоугольника со сторонами 0,4м и 0,8 м. Найти центр тяжести системы этих материальных точек.

Дано:

m

2m

3m

4m

х_с-? у_с-?

Найти центр тяжести системы материальных точек - значит найти его координаты в системе координат XOY. Совместим начало координат XOY с вершиной прямоугольника, в котором расположена материальная точка массой m, а оси координат направим вдоль сторон прямоугольника. Координаты центра тяжести системы материальных точек равны:

Здесь -координата на оси ОХ точки массой . Как следует из чертежа, , ведь эта точка расположена в начале координат. Координата тоже равна нулю, координаты точек массами на оси ОХ одинаковы и равны длине стороны прямоугольника . Подставив значения координат получим

Координата на оси OY точки массой равна нулю, =0. Координаты точек массами на этой оси одинаковы и равны длине стороны прямоугольника . Подставив эти значения получим

Ответ:

Учитель: О чем мы говорили с вами на уроке?

Ученики: Об условиях равновесия тел и видах равновесия.

Учитель: Назовите условия равновесия тел.

Ученики: 1 условие равновесия:

Твердое тело находится в равновесии, если геометрическая сумма внешних сил, приложенных к нему, равна нулю.

2 условие равновесия: Твердое тело находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов внешних сил, действующих на него относительно любой оси, равна нулю.

Учитель: Назовите виды равновесия.

Ученики: 1. Тела находятся в состоянии устойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, возвращающие тело в положение равновесия.

2.Тела находятся в состоянии неустойчивого равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия возникает сила или момент силы, удаляющие тело от положения равновесия.

3. Тела находятся в состоянии безразличного равновесия, если при малейшем отклонении от положения равновесия не возникает ни сила, ни момент силы, изменяющие положение тела.

Учитель: Молодцы. Домашнее задание На этом урок окончен. До свидания.

Ученики: До свидания.