Третий закон Ньютона - Динамика

Цели: формирование целостного представления об основах динамики.

Демонстрации: опыт с тележками, соединенными пружиной; упругое «ударение шаров.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

Повторение изученного материала должно не только выявить уровень знаний учеников, но и более глубоко закрепить полученные знания. Поэтому при проверке домашнего задания следует уделять особое внимание физическому смыслу рассматриваемых процессов. Когда формулируется, например, второй закон Ньютона, недостаточно, чтобы учащийся лишь записать формулу:

Ученик должен понимать, что в этой формуле является причиной, а что - следствием. Ясно, что причиной возникновения ускорения является нескомпенсированная сила.

При решении задачи 44 (учебник, «Задачи и упражнения») нужно не только использовать известные формулы для получения результата, но и понимать суть взаимодействия земли и тела. Понимать, что одна сила, приложенная к телу, всегда вызывает ускоренное движение. Таким образом, проверку знаний можно выполнить, проверяя качество решения задач и отвечая на основные вопросы в конце изученного параграфа.

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Демонстрации опытов по взаимодействию двух тел.

2. Третий закон Ньютона.

3. Вес тела и сила реакции опоры.

4. Упругое столкновение шаров.

1. Начиная рассмотрение нового материала, следует обратить внимание учеников на то, что первые два закона Ньютона, конечно, объясняют поведение тел во многих ситуациях, но как выглядит взаимодействие двух тел между собой?

Учитель демонстрирует движение двух одинаковых тележек, соединенных пружиной (рис. 97).

Можно пронаблюдать взаимодействие двух тележек, на одной из которых закреплен магнит, а на другой - кусок железа. При взаимодействии каждая тележка совершенно одинаково растянет пружину динамометра, к которой будет присоединена.

2. Рассмотрим силы, действующие на тележки.

- Как соотносятся эти силы?

- Как они приложены к телам?

Пусть два тела, А и В, притягиваются друг к другу с силами F_A и F_B.

Очевидно, что сила, с которой магнит притягивает к себе кусок железа, равна силе, с которой кусок железа притягивает к себе магнит.

F₁ = F₂.

Силы, с которыми взаимодействуют любые два тела, всегда равны по величине и противоположны по направлению.

Это и есть Третий закон Ньютона.

3. Из третьего закона Ньютона вытекает, что вес тела Р совпадает по величине с силой, которая действует со стороны опоры на тело. Эта сила N называется силой реакции опоры.

P = N.

Очевидно, что в зависимости от угла наклона, характера движения системы вес тела Р, а значит и сила реакции опоры N может заметно отличаться от величины силы тяжести F = mg.

Справедливость формулы Р = N легко проверить в опыте с двумя динамометрами. Независимо от типа движения этих приборов в разные стороны, они будут показывать одинаковые силы.

4. Очень важно понять, что силы, с которыми взаимодействуют два тела, никогда себя не уравновешивают, ибо они приложены к разным телам. То, что при взаимодействии двух тел возникающие силы себя не уравновешивают, хорошо продемонстрировать на примере соударения двух шаров (рис. 98).

При ударе первый шар действует на второй с силой F₁₂, и она приложена ко второму шару. А второй шар действует на первый с силой F₂₁, которая приложена к первому шару.

Именно это и позволяет шарам при ударе изменять свои скорости, так .при этом шары начинают двигаться равноускоренно, так как

Поэтому

Подводя итог урока, следует напомнить ученикам, что именно три закона Ньютона и составляют основу динамики, хотя, конечно, есть и другие важные законы механики, о которых будет сказано позже.

III. Закрепление изученного

В конце урока желательно провести краткий опрос-беседу по материалу, изученному на последних уроках:

- Сформулируйте первый закон Ньютона. Второй. Третий.

- Какова область применения законов Ньютона?

- Что такое «изолированное тело»? Существуют ли полностью изолированные тела?

- Что такое «система отсчета»? Какие системы отсчета называют инерциальными?

- Существуют ли в природе идеальные инерциальные системы отсчета? Почему, несмотря на это, на практике мы все-таки используем законы Ньютона?

Можно обсудить вопросы к § 9, предлагаемые в учебнике (с. 28).

Домашнее задание

1. § 9 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 59-61, 63.