Усі уроки фізики 10 клас І семестр - Рівень стандарт - 2018 рік

Розділ І. Механічний рух

2. ДИНАМІКА

УРОК № 25 / І.2-3. ІНЕРТНІСТЬ ТА МАСА. ДРУГИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА ТА МЕЖІ ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ

Мета: 1) сформувати в учнів поняття про прояви взаємодії тіл, довести до відома учнів про причину появи у тіла прискорення та залежність величини прискорення від маси тіла, вивести формулу ІІ закону Ньютона та розпочати формування навичок застосування цього закону для розв'язання задач;

2) продовжити формування математичної компетентності учнів: умінь перетворювати формули, аналізувати математичні закономірності та розраховувати значення прискорення за зміни однієї з величин (маси тіла або сили);

3) продовжити формування пізнавального інтересу учнів, продовжити розвиток навичок монологічного та діалогічного мовлення з використанням фізичних термінів, сприяти розвитку вмінь спілкування, взаємодопомоги, формування навичок колективної роботи, продовжити роботу з розвитку уваги учнів, самостійності та цілеспрямованості.

Очікувані результати: учні формулюють ІІ закон Ньютона, застосовують закон для розв'язання задач.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 0,5 хв

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 2 хв

ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ (ЦОР) 5хв

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 25 хв

План

1. Сила — причина зміни швидкості тіл під час взаємодії (демонстраційний дослід).

2. ІІ закон Ньютона.

3. Межі застосування ІІ закону Ньютона.

Демонстраційний дослід

Обладнання: кювета з водою, шматок пінопласту, залізний цвях, магніт.

Залізний цвях закріпити в пінопласті. Акуратно покласти пінопласт на поверхню води та добитися рівноваги. Під час наближення магніту спостерігаємо рух пінопласту зі цвяхом.

Запитання:

· Що змусило рухатися пінопласт із цвяхом? Тобто причиною прискорення постає дія на нього інших тіл (у нашому випадку — магнітна сила постійного магніту).

Демонстрація відеодосліду з двома візками

1 — взаємодія двох візків рівної маси, 2 — взаємодія двох візків з різними масами.

Висновок: Відношення модулів прискорення двох тіл, що взаємодіють, обернено пропорційне відношенню мас.

· Другий закон Ньютона: прискорення, що набуває тіло, прямо пропорційне рівнодійній усіх сил, які діють на тіло, та обернено пропорційне його масі й спрямоване в бік рівнодійної сили.

У СІ

Важливо пам’ятати, що другий закон Ньютона діє тільки в інерціальних системах відліку. Отже, використовуючи перший закон Ньютона, спочатку необхідно вибрати інерціальну систему відліку, а потім можна в ній застосовувати другий закон Ньютона для розрахунку прискорення тіла.

Важливо зрозуміти, що сила визначає напрям прискорення, але не напрям швидкості.

Кількісною мірою впливу одного тіла на інше, у результаті якого тіла набувають прискорення або деформуються, постає сила.

Як зазначено вище, маса постає інертною характеристикою тіла. Тобто, чим більша маса тіла, тим складніше змінити його швидкість. Отже, сила пов’язана з масою. Це припущення і зробив Ньютон.

Пізніше, провівши серію дослідів, він з’ясував, що сила, яка діє на тіло, прямо пропорційна прискоренню, якого надає ця сила, а коефіцієнтом пропорційності у цій залежності постає маса тіла.

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ 7-8 хв

Задача 1

Визначте силу, під дією якої рух тіла масою 300 кг описано формулою x = 2t + 0,2t² (м).

Розв'язання

II закон Ньютона

Кінематичне рівняння рівноприскореного руху

Рівняння руху тіла x = 2t + 0,2t².

Проекція прискорення a_x = 0,4 м/c².

Відповідь: F = 120 Н.

Задача 2

· В інерціальній системі відліку сила надає тілу масою m прискорення Як треба змінити величину сили, щоб за зменшення маси тіла вдвічі його прискорення стало в 4 рази більшим?

A) збільшити вдвічі;

Б) збільшити в 4 рази;

B) зменшити вдвічі;

Г) залишити незмінною.

· В інерціальній системі відліку сила надає тілу масою m прискорення Як треба змінити масу тіла, щоб вдвічі менша сила надала йому в 4 рази більшого прискорення?

А) залишити незмінною;

Б) зменшити вдвічі;

В) зменшити у 8 разів;

Г) збільшити вдвічі.

Задача 3

Точкове тіло починає рух зі стану спокою й рухається рівноприскорено вздовж осі Ox гладенькою горизонтальною поверхнею. Використовуючи таблицю, визначте значення проекції на вісь Oxприскорення цього тіла. (Відповідь дайте в метрах за секунду в квадраті).

Розв'язання

Під час рівноприскореного руху з нульовою початковою швидкістю залежність координати тіла від часу можна подати виразом де x₀ — початкова координата. З першого рядка таблиці зрозуміло, що початкова координата дорівнює 1 м. Використовуючи будь-який інший рядок, наприклад, третій, для величини проекції прискорення маємо:

Задача 4

Тіло масою 2 кг рухається вздовж осі Ox. На рисунку подано графік залежності проекції швидкості v_x цього тіла від часу t. Чому дорівнює модуль проекції сили F_x, що діє на це тіло упродовж першої секунди? (Відповідь дайте в ньютонах).

Розв'язання

Відповідно до графіка, упродовж першої секунди рух тіла рівноприскорений. Прискорення, з яким рухалося тіло, дорівнює Отже, модуль проекції прикладеної до цього тіла сили буде дорівнювати

Задача 5

Точкове тіло масою 0,5 кг вільно рухається рівною горизонтальною площиною паралельно осі Ox зі швидкістю v = 4 м/с (див. рисунок, вид зверху). У момент часу t = 0, коли тіло перебуває в точці A, на нього починає діяти сила модуль якої 1 Н. Чому дорівнює координата цього тіла по осі Ox у момент часу t = 4 c? (Відповідь надайте в метрах).

Розв'язання

Сила діє на тіло паралельно осі Oy, значить, прискорення по осі Ox немає. Координату тіла по осі Ox обчислимо за формулою:

VI. РЕФЛЕКСІЯ

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Розв’язати задачі.

1. Під дією сил F₁ = 7 H, F₂ = 3 H, F₃ = 4 H, F₄ = 1 H (див. рис.) тіло набуває прискорення 0,5 м/с². Визначте масу тіла.

2. На рисунку зображено графіки швидкості двох тіл I та II масою 5 кг кожне, і тіла III масою 10 кг. Визначте проекцію сили, що діє на кожне тіло.

3. Птах сидить на дні клітки. Клітка врівноважена на вагах. Чи зруйнується рівновага, якщо птах злетить?

4. Напишіть рівняння швидкості руху реактивного літака, що починає розганятися злітною смугою летовища, якщо сила тяги двигуна дорівнює 90 кН, а маса літака 60 т.