Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Название предмета - физика Класс - 9 УМК (название учебника, автор, год издания) - Физика. 9 кл.: учебник/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. - М.: Дрофа, 2014. Уровень обучения (базовый, углубленный, профильный) - базовый Тема урока - Закон Всемирного тяготения. Общее количество часов, отведенное на изучение темы - 1 Место урока в системе уроков по теме - 16/16 Цель урока - ознакомить учащихся с историческими фактами, ведущими к открытию закона всемирного тяготения, изучить области применения закона, его значение для науки. Задачи урока - Обеспечить усвоение учащимися физического смысла закона всемирного тяготения, гравитационной постоянной, изучение формул ускорения свободного, научить применять закон при решении задач. Развитие познавательного интереса с применением исторических материалов и физических терминов. Развитие осознания практической значимости закона всемирного тяготения в окружающем мире. Развитие синтезирующего мышления – развитие умения устанавливать единые, общие признаки и свойства целого, составлять план изученного материала, делать выводы. Формирование логических умений при анализе материала, выделять главное, составлять план, тезисы, вести конспекты. Воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям. Воспитание дисциплинированности. Планируемые результаты - Записывать закон всемирного тяготения в виде математического уравнения Техническое обеспечение урока -компьютер, мультимедийный проектор Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока (возможны ссылки на интернет-ресурсы) – презентация к уроку с диска «Физика 9 класс» от VIDEOUROKI.NET https://videouroki.net/look/diski/fizika9/index.html, анимация «Опыт Кавендиша по измерению гравитационной постоянной» https://www.youtube.com/watch?v=OU_WaAPvUEI&feature=youtu.be Содержание урока 1. Организационный этап 1. Взаимное приветствие учителя и обучающихся; проверка отсутствующих по журналу. 2. Актуализация субъектного опыта обучающихся Проверочная работа по карточкам Вариант 1 1. На столе лежит книга. Какие силы действуют на неё? Почему книга покоится? Изобразите силы графически. 2. С каким ускорением движется при разбеге реактивный самолет массой 45 т, если сила тяги двигателей 90 кН? 3. Морской паром при столкновении с катером может потопить его без всяких для себя повреждений. Как это согласуется с равенством модулей сил взаимодействия? 4. В каких из приведенных ниже случаев речь идет о движении тел по инерции? А. Тело лежит на поверхности стола. В. Спутник движется по орбите вокруг Земли. С. Катер после выключения двигателя продолжает двигаться по поверхности воды. Вариант 2 1. Люстра висит на цепи. Какие силы действуют на люстру ? Почему она покоится? Изобразите силы графически. 2. Какова масса тела, которому сила 16 Н сообщает ускорение 4 м/с2? 3. Почему лодка не сдвигается с места, когда человек, находящийся в ней, давит на борт, и приходит в движение, если человек выйдет из лодки и будет толкать ее с такой же силой? 4. В каких из приведенных ниже случаев речь идет о движении тел по инерции? А. Всадник летит через голову споткнувшейся лошади . В. Человек, поскользнувшись, падает назад. С. Пузырек воздуха равномерно и прямолинейно движется в трубке с водой. 3. Изучение новых знаний и способов деятельности (работа со слайдами презентации) Так человека яблоко сгубило, Но яблоко его же и спасло, Ведь Ньютона открытие разбило Неведения мучительное зло. Дорогу к новым звездам проложило И новый выход страждущим дало… Дж. Байрон В курсе физики 7 класса вы изучали явление всемирного тяготения, которое заключается в том, что между всеми телами во Вселенной действуют силы притяжения. Впервые Ньютон доказал, что причина, вызывающая падение яблока на землю, вращение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же — это сила всемирного тяготения, действующая между любыми телами во Вселенной Имя Исаака Ньютона прочно связано с открытием «Закона всемирного тяготения». На самом деле великое открытие учёного — это последнее звено в цепи предыдущих и более частных открытий. История открытия закона всемирного тяготения начинается с вхождения в науку системы Коперника. Только после установления гелиоцентрической системы мира оказалась возможной постановка задачи раскрытия механизма солнечной системы. Первая мысль принадлежала английскому ученому Гильберту. Он предположил, что планеты солнечной системы представляют собой гигантские магниты, поэтому силы, связывающие их, имеют магнитную природу. Мысль эта была следствием установления Гильбертом факта эквивалентности силового поля намагниченного шара и Земли. Первыми количественными законами, открывшими путь к идее всемирного тяготения, были законы Иоганна Кеплера. В 1609 г. Кеплер опубликовал два эмпирических закона движения планет, открытые им при обработке данных, относящихся к Марсу. А в 1618 г. Кеплер находит третий закон, связывающий движения различных планет вокруг Солнца. После появления этих законов оказалась возможной строгая постановка механической задачи на определение движения планет. Наряду с работами Кеплера результаты, достигнутые Галилеем при изучении законов падения тел, подготовляли Ньютону почву в другом направлении. Галилей был основателем рациональной динамики, т. е. учения о движении тел под действием сил. Галилей сумел отделить в реальном движении случайные силы (трение, сопротивление воздуха и т. д.) и при изучении движения тел по наклонной плоскости пришел к заключению, что без действий сил тело будет двигаться равномерно или же останется в покое. Первый эскиз решения механической задачи на определение движения планет дал Роберт Гук. В 1674 г. он опубликовал большой мемуар «Попытка доказательства годичного движения на основе наблюдений». В нем он писал: «Я изложу систему мира, во многих частностях отличающуюся от всех до сих пор известных систем, но во всех отношениях согласную с обычными механическими законами. Она связана с тремя предположениями. Во-первых, все небесные тела производят притяжение к их центрам, притягивая не только свои части, как мы это наблюдали на Земле, но и другие небесные тела, находящиеся в сфере их действия. Второе предположение состоит в том, что всякое тело, получившее однажды простое прямолинейное движение, продолжает двигаться по прямой до тех пор, пока не отклонится в своем движении другой действующей силой и не будет вынуждено описывать круг, эллипс или иную сложную линию. Третье предположение заключается в том, что притягивающие силы действуют тем больше, чем ближе тело, на которое они действуют, к центру притяжения». В 1684 г. английский астроном Эдмунд Галлей показал, что из третьего закона Кеплера должно следовать, что сила тяготения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Все, казалось, предугадано, однако сформулировать закон никто не мог, поставленная задача оставалась не решенной. Не хватало понятия массы и математически выраженных законов динамики, которые дали бы возможность решить задачу определения траектории движения тела, на которое действует сила, убывающая обратно пропорционально квадрату расстояния. Так это представляется нам теперь, когда мы всматриваемся в глубь истории науки, впервые же эта логическая схема была понята только Ньютоном. Никто не знал, что законы динамики были сформулированы Ньютоном еще в 1666 г. Невиданная способность выделять в сложности явлений физическую основу и математический гений Ньютона позволили ему решить задачу до конца. На склоне своих дней Исаак Ньютон рассказал, как произошло открытие им закона всемирного тяготения: он прогуливался рядом с яблоневым садом в имении своих родителей и вдруг увидел Луну в дневном небе. А потом, на его глазах, от ветки оторвалось и упало на землю яблоко. Поскольку Ньютон в это время как раз работал над законами движения, он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, а значит, на нее влияет какая-то сила, удерживающая от того, чтобы сорваться с орбиты и полететь вдаль, в открытый космос. Здесь ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет яблоко падать на землю, а Луну оставаться на околоземной орбите. Закон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Где F — модуль вектора силы гравитационного притяжения между телами, обладающих массами и, находящимися на некотором расстоянии друг от друга. G — это коэффициент, который называется гравитационной постоянной. Гравитационная постоянная, которая фигурирует в современной записи закона всемирного тяготения, отсутствовала в явном виде у Ньютона и в работах других ученых вплоть до начала XIX века. И впервые была введена только после перехода к единой метрической системе мер. В 1798 году Генри Кавендиш поставил эксперимент с целью определения средней плотности Земли с помощью крутильных весов, изобретённых Джоном Мичеллом. Анимация «Опыт Кавендиша по измерению гравитационной постоянной» https://www.youtube.com/watch?v=OU_WaAPvUEI&feature=youtu.be Установка представляла собой деревянное коромысло длиной около 1,8 м с прикреплёнными к его концам небольшими свинцовыми шарами диаметром 5 см и массой 775 грамм, подвешенное на нити из посеребрённой меди длиной 1 м. К этим шарам с помощью специальной поворотной фермы, ось вращения которой совпадает насколько возможно точно с осью нити, подводились два свинцовых шара бо́льшего размера — диаметром 20 см и массой 49,5 кг, жёстко закреплённые на фЕрме. Вследствие гравитационного взаимодействия малых шаров с большими коромысло отклонялось на некоторый угол. Зная упругие свойства нити, а также угол поворота коромысла, можно вычислить силу притяжения малого шара к большому, а отсюда и гравитационную постоянную. Значение гравитационной постоянной, вычисленной Кавендишем, составила 6,754·10−11метра кубического деленного на килограмм секунда в квадрате. В настоящий момент гравитационная постоянная вычислена с большей точностью и, в современном представлении, она численно равна 6,67384·10−11 (шесть целых шестьдесят семь тысяч триста восемьдесят четыре стотысячных умноженных на десять в минус одиннадцатой степени) Ньютон умноженный на метр в квадрате деленный на килограмм в квадрате; или силе, с которой притягиваются два тела массами 1 кг, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга. Формула закона всемирного тяготения дает точный результат при расчете силы всемирного тяготения в трех случаях: 1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними; 2) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму; 3) если одно из взаимодействующих тел — шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее. Значение закона всемирного тяготения. В результате открытия Ньютона выяснилось, что множество, казалось бы, разнородных явлений: падение тел на Землю, движения Луны и Солнца, отливы и приливы и т. д. – представляет собой проявление одного и того же закона природы – закона всемирного тяготения. Этот закон вместе с законами движения Ньютона составляет основу небесной механики. Всемирное тяготение объясняет устойчивость Солнечной системы, движения планет и других тел. Луна сохраняет свою орбиту благодаря силе притяжения Земли; Земля удерживается на своей траектории силой притяжения Солнца. С помощью закона всемирного тяготения стало возможным вычислить массу Солнца и планет и их плотности. Закон всемирного тяготения позволяет объяснить морские приливы и отливы притяжением Луны (пояснить с помощью чертежа). На основании закона были открыты планеты Нептун и Плутон. Пользуясь законом всемирного тяготения, точно определяют время и место солнечных и лунных затмений. 4.Закрепление материала Мини-тест 1. Какая сила заставляет Землю и другие планеты двигаться вокруг Солнца? Выберите правильное утверждение. А. Сила инерции. В. Центростремительная сила. С. Сила тяготения. 2. Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли? Выберите правильное утверждение. А. Сила давления воды на дно морей и океанов. В. Сила тяготения. С. Сила атмосферного давления. 3. Что нужно сделать, чтобы увеличить силу тяготения между двумя телами? Выберите правильное утверждение. А. Удалить оба тела друг от друга. Б. Сблизить оба тела. Расчётные задачи. 1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения. 2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1 000 кг каждое, будет равна 6,67 • 1 09 Н? 3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 1 0-15 Н. Какова масса каждого шарика? 5.Обобщение и систематизация Закон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Формула закона всемирного тяготения дает точный результат при расчете силы всемирного тяготения в трех случаях: 1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними; 2) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму; 3) если одно из взаимодействующих тел — шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее. 6. Домашнее задание §15, СР-15 «Закон Всемирного тяготения» по вариантам
Автор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Конспект.docxАвтор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Презентация к уроку.pptx
