Разработка урока по физике "закон Динамики"

Тема: «Второй закон Ньютона»

Цель : Создать условия для включения опыта студентов в процесс усвоения знаний по установлению зависимости между ускорением и равнодействующей сил, действующих на данное тело.

Тип урока: усвоения новых знаний.

Цели по содержанию урока:
Образовательная - сформировать представления об основном законе "Динамики", помочь студентам осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений.
Развивающая - создать условия для развития исследовательских и творческих навыков; установить причинно-следственные связи между ускорением и:
а) равнодействующей сил; б) массой тела в ходе практической работы.
Воспитательная - способствовать пониманию развития, познания мира, взаимосвязи процессов, понятий и явлений через описание реальных ситуаций; способствовать формированию культуры межличностного общения на примере умения слушать друг друга, высказывать свою точку зрения.

Средства обучения: компьютерная презентация, карточки с заданиями.

Педагогическая технология: проблемного обучения.
Преподаватель: У меня к вам возник вопрос: "Как связаны между собой падение камня на Землю, басня И.А. Крылова "Лебедь, Щука и Рак" и транспортная авария?" Хотелось бы вам узнать ответ? Изучая равноускоренное движение тел, мы отвечали на вопрос "как"? Мы описывали это движение с помощью формул, графиков. Но мы с вами не задавались вопросом "почему"? Почему так, а не иначе движется тело, т.е. что является причиной возникновения ускорения.
Из курса физики 7 класса вам известно, что тело меняет скорость, если на него действуют другие тела с некоторой силой.
Приведите примеры: (3-4 примера из жизни).
Возникает закономерный вопрос: А связаны ли каким-либо образом ускорение тела с действующей на него силой?"
Цель: Установить зависимость ускорения от других известных нам физических величин.
Первичное усвоение материала.
Отбор фактов. Из жизненного опыта предположите, от чего зависит ускорение тела? (изменение скорости).
- от силы, действующей на тело
- от массы тела
- от рода поверхности и т.д.
(все варианты записываются на доске)
Проведём экспериментальное исследование. (работа в группах)
Осознание и осмысление учебного материала.
Построение модели.
Преподаватель: Мы получили, что ускорение прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела?
a = F/m
Скажите, ребята, в этой формуле, формулировке ничто вас не смущает? А одна ли сила действует на тело? На тело, как правило, в природе действует несколько сил.
Например, на движущийся автомобиль, какие силы действуют?
(рисунок на экране, дорисовать силы)
Как быть? Зависимость не верна? Или верна только для одной силы?
Студенты: Для нескольких сил вводится понятие равнодействующей сил.
Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.
Преподаватель: Как найти равнодействующую сил?
Студенты: Путём геометрического сложения векторов.
(рисунки на интерактивной доске)
Преподаватель: Значит зависимость, которую мы установили верна, только в формуле a=F/m будем понимать под F равнодействующую всех сил: F=F1+F2+:+Fn.
Вернёмся к эксперименту группы №3. Что изменилось, когда мы изменяли род поверхности?
Студенты: Силу трения, а значит равнодействующую сил.
Преподаватель: Значит 3-й опыт - это частный случай 2-го, ведь на наши тела действовали не одна, а несколько сил, и речь должна идти о равнодействующей сил. Опыты, которые мы представили можно провести со множеством других тел различных масс. Совершенно другие опыты подтверждают выведенные закономерности. Это дало И. Ньютону основание в 1687 г. утверждать, что ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. Это ещё один закон "Динамики". Законы "Динамики" составили фундамент классической механики, и были сформулированы Ньютоном в книге "Математические начала натуральной философии". (портрет Ньютона на доску)

(Закон выписывается на доску в векторном, проекционном, модульном виде)

Так как бы вы сформулировали общую тему урока?
Студенты: "2-й закон Ньютона".
Преподаватель: Вспомним цель урока, достигли ли мы её?
Следствия из модели
На все ли вопросы-проблемы мы с вами ответили?
1.Каковы границы применимости 2-го закона Ньютона?
-макроскопическое тело;
-модель - материальная точка;
-инерциальная система отсчёта.
Поэтому 1-й закон Ньютона определяет область применения 2-го закона.
2.Причина ускорения - сила. Отсюда следует, что векторы ускорения и силы всегда сонаправлены.
Преподаватель: А как направлены векторы силы и скорости?
Студенты:
-сонаправлены (прямолинейное равноускоренное движение);
-противоположно направлены (прямолинейное равнозамедленное движение);
- под углом (движение по окружности).
3.Применение, эксперимент
Преподаватель: А есть ли практические применения 2-го закона Ньютона?
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, - судить не нам;
Да только воз и ныне там.
Скажите, ребята, на воз действуют силы? Можно найти для этих сил
равнодействующую? Но сила - это причина ускорения. Значит, воз должен
двигаться. Но Крылов утверждает "Воз и ныне там", т.е. он покоится.
Как быть? Кто не прав: Крылов или Ньютон, или есть какое-либо другое
объяснение.
Студенты: Высказывают свои мнения. Равнодействующая всех сил в этом случае равна нулю.
a = F/mЕсли F=0, значит a = 0,
а значит, тело покоится, либо движется равномерно и прямолинейно (1 закон Ньютона)
Приведите пример действия сил, когда тело покоится или движется равномерно (перетягивание каната, равномерное движение парашютиста).
4. Отработка нового материала
Работа в группах (3 минуты)
После обсуждения возвратимся к проблемному вопросу.
"Как связаны между собой падение камня на Землю, басня И.А. Крылова "Лебедь, Щука и Рак" и транспортная авария?"
(Все явления объясняет второй закон Ньютона).
5. Домашнее задание:
Параграф 7 учебника
Заполнить таблицу "Законы Ньютона"
6. Выполнение теста
Преподаватель: Поменялись тетрадями в паре, проверяем.
Кто не сделал ни одной ошибки? (ответы теста на доске)
7.Рефлексия
Мы с вами прошли за 1 урок длинный путь познания человечества.
Что было изучено на уроке? Какая была основная цель? Достигли ли мы её? На все ли вопросы мы получили ответы?
А теперь вернёмся к эпиграфу.
Вокруг нас происходят самые разнообразные движения: течёт вода в реках, низвергаются водопады, проносятся над Землёй ветры и ураганы, мчатся по дорогам автомобили, плавают корабли по морям, летают в воздухе самолёты, в космическом пространстве движутся галактики, звёзды, планеты и созданные человеком космические корабли. Эти движения и тела, которые их совершают, не похожи одно на другое. Различаются и силы, действующие на них. Но для всех этих движений, тел и сил в равной мере справедливы законы Ньютона.
Механика Ньютона была первой в истории физики (да и вообще науки) законченной теорией, правильно описывающей целый обширный класс явлений - движения тел. Недаром один из современников Ньютона выразил своё восхищение этой теорией в стихотворении, которое я привожу в вольном переложении С.Я. Маршака:

Был этот мир глубокой тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон

Если известны силы, приложенные к телу, можно найти ускорение тела в любой точке траектории в любой момент времени.
И.Ньютон был признан при жизни, его авторитет был непререкаем. Однако это было не всегда так.Биографы Ньютона рассказывают, что первое время в школе он учился очень посредственно. И вот однажды его обидел лучший ученик в классе. Ньютон решил, что самая страшная месть для обидчика - отнять у него место первого ученика. Дремавшие в Ньютоне способности проснулись, и он с лёгкостью затмил своего соперника. Разбуженного джина познания нельзя снова спрятать в тёмную заплесневелую бутылку. С того счастливого для науки эпизода начался процесс превращения скромного английского школьника в великого учёного.

Литература:
1. Р.Башарулы, Г.Байжасарова, У.Токбергенова. Физика. 10 кл. Алматы: Мектеп, 2014 г.
2. Большой справочник «Физика» для школьников и поступающих в Вузы. Москва: Издательский дом «Дрофа», 2003 г
3. А.К. Каймулдина. Сборник задач по физике. Алматы: Мектеп,2010 г.