| Главная » Файлы » уроки по физике » уроки по физике 9 класс |
Второй закон Ньютона
| 21.11.2011, 16:14 | |
| Развивающие: Углубить знания, полученные на базовом уровне, освоить методику решения задач для системы тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью. Воспитательные: Подчеркнуть познавательное и мировоззренческое, практическое и воспитательное значение законов Ньютона. Тип урока: Комбинированный с использованием ИКТ. План урока: Организационный момент – 1 мин. Повторение и обобщение пройденного материала –7 мин. (тест, слайды презентации) Решение задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью – 35 мин. Подведение итогов урока – 1 мин. Задание на дом – 1 мин. Ход урока I. Организационный момент. II. Повторение: Учитель. И.Ньютон является гением в истории науки, поэтому целесообразно кратко вспомнить его основные открытия. Учащийся. И.Ньютон (4.01. 1643 г – 31.03. 1727г.) (слайд №2) английский физик и математик, создавший теоретические основы механики и астрономии, открывший закон всемирного тяготения, разработавший дифференциальное и интегральное исчисления, изобретатель зеркального телескопа и автор важнейших экспериментальных работ по оптике. Вершиной научного творчества Ньютона является «начала», в которых он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и впервые создал единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Оформлена выставка сообщений и рефератов об И.Ньютоне. Учитель.Он сформулировал три знаменитые законы движения, которые необходимо вспомнить и сформулировать. Учащийся. I закон Ньютона (закон инерции): Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит её (его) изменить это состояние. II закон Ньютона: В ИСО ускорение тела проп-но векторной сумме всех действующих на тело сил и обратно пропорционально массе тела: III закон Ньютона: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению: Учитель. Пройденный материал повторим с помощью решения тестовых заданий заданий. (слайды с 3 по 13) Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется это тело или находится в состоянии покоя? А. Тело обязательно находится в состоянии покоя. Б. Тело движется равномерно прямолинейно или находится в состоянии покоя. В. Тело обязательно движется равномерно прямолинейно. Г. Тело движется равноускоренно. Какие из величин (скорость, сила, ускорение, перемещение) при механическом движении всегда совпадают по направлению? сила и ускорение сила и скорость сила и перемещение ускорение и перемещение На рис. А показаны направления скорости и ускорения тела в данный момент времени. Какая из стрелок (1-4) на рисунке Б соответствует направлению результирующей всех сил, действующих на тело? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 Человек тянет за один крючок динамометр с силой 60 Н, другой крючок динамометра прикреплен к стене. Каковы показания динамометра? А. 0 Б. 30 Н В. 60 Н Г. 120 Н Две силы F1 = 4 H и F2 = 3 Н приложены к одной точке тела. Угол между векторами и равен 900. Чему равен модуль равнодействующей этих сил? → F2 → F1 А. 1Н Б. 5Н В. 7 Н Г. 12 Н Координата тела меняется по закону х = - 5 + 12 ∙ t. Определите модуль равнодействующих сил, действующих на тело, если его масса 15 кг. А. 147 Н. Б. 73,5 Н В. 60 Н. Г. 0 Д. 90 Н. На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t. Какой из участков графика соответствует равномерному движению? А. 0-1 Б. 1-2 В. 2-3 Г. 3-4 Д. на графике такого участка нет. 8. На рисунке представлен график зависимости силы F, действующей на тело, от времени t, какой из участков графика соответствует равноускоренному движению? А. 0-1 Б. 1- 2 В. 2- 3 Г. 3- 4 Д. 4- 5 Модуль скорости автомобиля массой 500 кг изменяется в соответствии с графиком, приведённым на рисунке. Определите модуль равнодействующей силы в момент времени t =3 c. 1) 0Н 2) 500Н 3) 1000Н 4) 2000Н При столкновении двух тележек массами m1 = 2 кг и m2 = 8 кг первая получила ускорение, равное a1=4 м/с2. Определите модуль ускорения второй тележки. А. 0,5 м/с2. Б. 1 м/с2. В. 4 м/с2. Г. 2 м/с2. Д. 1,5 м/с2. 11.Брусок лежит на шероховатой наклонной опоре (см. рисунок). На него действуют 3 силы: сила тяжести , сила упругости опоры и сила трения . Если брусок покоится, то модуль равнодействующей сил и равен. 1) mg + N 2) Fтр.cosα 3) Fтр sinα 4) Fтр Учитель. Для того, чтобы вы овладели алгоритмом решения задач на системы тел, связанных невесомой и нерастяжимой нитью, повторим методику решения задач динамики. Учащийся устно рассказывает методику решения задач динамики (материал заимствован из учебника физики 10 класса В.А. Касьянова): Решение любой задачи следует начинать с анализа условия задачи с целью выбора инерциальной системы отсчёта, наиболее удобный для решения конкретной задачи. Выполнить схематический рисунок, изображающий расположение тел в текущий момент времени. На рисунке указать направления векторов сил, действующих на тело со стороны других тел системы, направления скоростей и ускорений. Если в условии данной задачи тело можно считать материальной точкой, силы, действующие на тело, следует прикладывать к одной точке. Записать для каждого тела второй закон Ньютона в векторной форме. Выбрать координатные оси. Целесообразно направить одну из осей вдоль ускорения, а вторую (если она требуется) перпендикулярно ему. Проецировать второй закон Ньютона на координатные оси, получить систему уравнений для нахождения неизвестных величин. Решить полученную систему уравнений, используя аналитические выражения для всех сил и дополнительные условия. Учитель: Если в движении находится не одно, а несколько связанных между собой тел, то необходимо для каждого тела отдельно выполнить все вышесказанные действия и решить полученную систему уравнений. На экране вы видите три рисунка: 1) тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью, движущиеся по горизонтали; 2) эти же тела, поднимающиеся вверх; 3) нить, связывающая грузы, переброшена через неподвижный блок. (слайд №14) 1. 2. 3. Если по условию задачи будет рассматриваться движение характерное этим рисункам, то необходимо запомнить, что алгоритм решения у них одинаковый. III. Решение задач Задача № 1: Два тела, связанные невесомой нерастяжимой нитью (см. рис.) тянут с силой 15 Н вправо по столу. Массы брусков m1= 1 кг и m2 = 4 кг, μ = 0,1. С каким ускорением движутся бруски? Чему равна сила натяжения нити? (слайд №15) Учитель: Условие невесомости и нерастяжимости нити позволяет считать, что сила натяжения нити на всех участках одинакова и все тела движутся с одним и тем же ускорением, т.е. Т1 = Т2 = Т, . Для того, чтобы решить задачу надо её проанализировать. Рассмотрим все силы, действующие на каждое тело отдельно. Оба тела взаимодействуют с землёй, столом и нитью. На первое тело действуют: m1g, Т1, Fтр1, N1 На второе тело действуют: m2g, N2, T2, Fтр2 и сила F Системы отсчета свяжем со столом. Учитель: Анализ провели, теперь приступаем к решению задачи. Дано: Равноускоренное 1. Изобразим все силы, дей-ющие на тела. движение связанных тел Ускорение тела направлено вправо: F= 15 Н Из условия задачи => Т1 = Т2 = Т; m1= 1 кг . (слайд №16) m2 = 4 кг μ = 0,1 _____________________ - ? (м/с2) Т - ? (Н) 2. Запишем II-ой закон Ньютона в общем виде ∑ = m и для каждого тела в векторной форме, для этого страницу разделим пополам: 3. Выберем координатные оси: ось ОУ направим по направлению , а ось ОХ по направлению системы тел. 4. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I-го и II-го тела на координатные оси: OX: T – Fтр1 = m1 (1) OX: F – T – Fтр2 = m2 ∙ (1/) OУ1: N1– m1g = 0 (2) ОУ2: N2 – m2g = 0 (2/) Поскольку из уравнения 2 => что Аналогично: N2 = m2 ∙ g; то Fтр2 = μ · N2 = μ ∙ m · g N1 = m1g; то Fтр1= μ · N1 = μ ∙ m1g, тогда уравнение (1/) II- го тела примет вид тогда ур-ние (1) примет вид F – T – μ ∙ m2 ∙ g = m2 (31) Т – μ · m1g = m1 (3) Мы получили два уравнения для 2-х тел, где учтены все силы, действующие на тело в отдельности. Далее решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем: T – μ ∙ m1 · g = m1 + F – T – μ · m2 ∙ g = m2 ________________________ F – μg (m1+ m2) = (m1+ m2) (4), в этом уравнении учтены все силы, действующие на систему 2-х тел, связанных невесомой нерастяжимой нитью. Откуда = Силу натяжения нити находим из уравнения (3) или (31) Т= μ ∙ m1 · g + m1 = m1 (μ · g + ) = 1 (0,1 · 10 + 2) = 3Н или Т = F – m2 – μ · m2 g = F – m2 ( + μ ∙ g) = 15 - 4∙ (2 + 0,1· 10) = 3Н Ответ: 2 м/с2, 3Н. Учитель: Аналогично решают задачи, которые были под номером 1, 2, 3. Для закрепления решим следующую задачу. (слайд №17) Задача №2. К концам невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый неподвижный блок без трения в оси, подвешены грузы с массами m1= 1кг и m2= 2 кг. Каково ускорение, с которым движется второй груз? Учитель: Снова анализируем задачу. Из условия невесомости и нерастяжимости нити следует, что сила натяжения нити на всех участках одинакова: T1 = T2 = T и система тел движется как единое целое с одинаковым по модулю ускорением: . Рассмотрим все силы действующие на каждый груз отдельно: на I-ый груз действуют: m1g и T1, на II-ой груз действуют: m2 g и T2 Систему отсчёта свяжем с Землёй. Учитель: Задачу решаем по алгоритму: Дано: равноуск-ное 1. Изобразим рисунок и расставим все силы, дв-ние связ-х действующие на тело. Ускорение тела направим грузов в сторону большого тела. (слайд №18) m1 = 1 кг m2 = 2 кг - ? (м/с2 ) 1. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для каждого тела 2. Выберем координатные оси, ось ОУ направлена по направлению ускорения, на рисунке изображаем ОУ1, ОУ2. 3. Проецируем векторные уравнения II закона Ньютона для I и II тела на координатные оси ОУ1 и ОУ2, учитывая, что T1 = T2 = T, . ОУ1 : T- m1g = m1 ∙ (1) ОУ2: m2 g – T = m2 ( 11 ) Складываем почленно уравнения (1) и (11 ), получаем: T – m1 g = m1 + m2 g – T = m2 ____________________ m2 g – m1 g = (m1 + m2) g (m2- m1) = (m1 + m2) = Ответ: 3,3 м/с2 Задача № 3. ( Слайд № 19) Брусок массой 2 кг скользит по горизонтальной поверхности под действием груза массой 0,5 кг, прикрепленного к концу нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,1. Найти ускорение движения тела и силу натяжения нити. Массами блока и нити, а также трением в блоке пренебречь. Дано Решение: m1= 2 кг m2 = 0,5 кг µ = 0,1 - ? Т - ? (H) 1. Изобразим рисунок и расставим все силы, действующие на тела. Ускорение первого тела направим вправо, второго - вниз. ( Слайд № 20) 2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме для каждого тела, поделив страницу пополам для I тела: для II тела: 3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные направления осей X и Y, учитывая условие невесомости и нерастяжимости: . OX: (1) OY: (31) OY: (2) Из (2) следует, что N = m1∙ g, то Fтр= µ∙ N =µ ∙ m1∙ g. Тогда уравнение (1) примет вид (3) Решаем совместно систему уравнений (3) и (31) методом почленного сложения уравнений, получаем: Т - µ ∙ m1g + m2g – T = (m1+m2) ∙ откуда = = = Силу натяжения нити Т находим из уравнения (31). Т = m2g – m2 =m2 (g - ) Т = 0,5 (10 – 1,2) = - 4,4 H. (знак « - » указывает, что сила натяжения направлена в противоположную сторону оси OY). Т = 4,4 Н. Ответ: 1,2 ; 4,4 Н. Задача № 4. ( Слайд № 21) Груз массой 5 кг, связанный нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок, с другим грузом массой 2 кг движется вниз по наклонной плоскости. Найти натяжение нити и ускорение грузов, если коэффициент трения между первым грузом и плоскостью 0,1, угол наклона плоскости к горизонту 450. Массами нитей и блока, а также трением в блоке пренебречь. Дано: Решение: m1 = 5 кг 1. Изобразим рисунок и расставим все силы. m2 = 2 кг ( Слайд № 22) µ = 0,1 α = 450 Т–? ( Н) 2. Запишем II закон Ньютона в векторной форме. для I тела для II тела 3. Спроецируем полученные уравнения на выбранные направления осей X1 , Y1 , Y2, учитывая условие невесомости и нерастяжимости: Т1 = Т2 = Т, . OX1: m1g ∙ sin α – T- Fтр= m1∙ (1) OY2: – m2 ∙ g +T = m2 ∙(11) OY1: N – m1∙g∙ cos α = 0 (2) Из (2) уравнения находим, что N = m1 ∙g ∙ cos α, поэтому Fтр = µ ∙ N = µ∙m1∙g∙cos α (3) Подставляем (3) в (1) , получаем: m1∙g∙ sin α – T– µ ∙m1∙g∙cos α = m1∙ (4) складываем почленно (11) и (4), получаем m1∙g∙sin α – T – µ∙m1∙g∙cos α – m2∙g + T=(m1+m2) = Силу натяжения нити Т находим из уравнения (11). T = m2g + m2 = m2 (g+ ) | |
| Просмотров: 2212 | Загрузок: 0 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0 | |
| Всего комментариев: 0 | |