Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Физика 9 класс.
УМК: «Физика 9 класс» - А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. – 2011 год. Базовый уровень.
Урок № 19. Тема урока: Закон всемирного тяготения.
Место урока: Урок проводится после изучения законов Ньютона, свободного падения тел и после проводится лабораторная работа №2 – «Измерение ускорения свободного падения» (1 час).
Цель урока: ознакомить учащихся с законом всемирного тяготения, формировать умение рассчитывать силу всемирного тяготения.
Задачи урока: Образовательные: формирование понятия «гравитационные силы», изучение закона всемирного тяготения, границ его применимости, знакомство с опытным определением гравитационной постоянной; раскрытие понятия «взаимодействие тел» на примере закона всемирного тяготения и ознакомление с областью действия гравитационных сил;
Развивающие: развитие умений анализировать учебный материал; наблюдать, сравнивать, сопоставлять изучаемые явления и факты, делать выводы; развитие умственной деятельности, целостности восприятия и умений анализировать знания;
Воспитательные: воспитание познавательного интереса, культуры умственного труда и естественно-материалистического мировоззрения.
Планируемый результат: осознание учащимися необходимости изучения темы и ее значимости, формирование системы взглядов на мир; развитие познавательной активности и любознательности учащихся; развитие самостоятельности мышления, воображения, логического подхода к решению поставленных задач.
Техническое обеспечение урока: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация к уроку, карточки для проверочной работы на 2 варианта, таблица для рефлексии (у каждого ученика).
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний. ( Проверочная работа по карточкам). – Слайд №1.
Вариант 1.
1. На столе лежит книга. Какие силы действуют на нее? Почему книга покоится? Изобразить 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 сил взаимодействия?
4. В каких из приведенных случаев речь идет о движении тел по инерции?
Тело лежит на поверхности стола.
Спутник движется по орбите вокруг Земли.
Катер после выключения двигателя продолжает двигаться по поверхности воды.
Вариант 2.
1. Люстра висит на цепи. Какие силы действуют на люстру? Почему она покоится? Изобразить 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?
Всадник летит через голову споткнувшейся лошади.
Человек, поскользнувшись, падает назад.
Пузырек воздуха равномерно и прямолинейно движется в трубке с водой.
3. Изучение нового материала.
Как был открыт закон всемирного тяготения? Из истории физики. (Слайды №2-6).
Датский астроном Тихо Браге (1546 – 1601), долгие годы наблюдавший за движением планет, накопил огромное количество интересных данных, но не сумел их обработать.
Иоганн Кеплер (1571 – 1630), используя идею Коперника о гелиоцентрической системе и результаты наблюдений Тихо Браге, установил законы движения планет вокруг Солнца, однако не смог объяснить динамику этого движения.
После открытия Коперником гелиоцентрической системы мира начались поиски закономерностей, которым подчиняется движение планет вокруг Солнца.
Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но целых 9 лет не публиковал его, так как имевшиеся тогда неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году, после уточнения этого расстояния, закон всемирного тяготения был наконец-то отдан в печать.
Существует легенда, что, постоянно думая над этим вопросом и наблюдая за падением яблока с ветки дерева, Ньютон выдвинул гипотезу о том, что движение планет по орбитам вокруг Солнца и падение тел на Землю вызваны одной и той причиной – тяготением, которое существует между всеми телами. Теперь исследования историков показывают, что такая догадка высказывалась учеными и до Ньютона. Однако именно он из этой гипотезы сделал частный, но очень важный вывод: между центростремительным ускорением Луны и ускорением свободного падения на Земле должна существовать связь. Эту связь нужно было установить численно и проверить.
Исаак Ньютон – английский физик и математик, создатель теоретических основ механики и астрономии. Он открыл закон всемирного тяготения, разработал дифференциальное и интегральное исчисления, изобрел зеркальный телескоп и был автором важнейших экспериментальных работ по оптике. Ньютон по праву считается создателем классической физики.
В 1667 году Ньютон высказал предположение, что между всеми телами действуют силы взаимного притяжения, которые он назвал силами всемирного тяготения. (Слайд №7).
Ньютон был первым ученым, который сначала высказал гипотезу, объясняющие эти явления, а потом ее научно доказал. Он предположил, что между любыми телами существуют силы тяготения, и даже рассчитал центростремительные ускорения планет.
Но самое главное, что в 1687 году Ньютон установил один из фундаментальных законов механики, получивший название закона всемирного тяготения:
Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними: r
F =G F1 F2
Где и – массы взаимодействующих тел, r – расстояние между телами, G – коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех тел в природе и называемый постоянной всемирного тяготения, или гравитационной постоянной.
Гравитационное взаимодействие – это взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу.
Гравитационное поле – особый вид материи, осуществляющий гравитационное взаимодействие.
Следует обратить внимание на то, что закон всемирного тяготения справедлив лишь для материальных точек. Ньютон также доказал, что закон справедлив для шаров, плотность которых распределена симметрично относительно их центров. В этом случае R – это расстояние между центрами шаров.
Закон справедлив для точечных, а также сферически симметричных тел. Приближенно он выполняется для любых тел, если расстояние между ними значительно больше их размеров. (Слайды №8-10).
Определение значения гравитационной постоянной – G: Английский физик Генри Кавендиш в 1798 году определил, насколько велика сила притяжения между двумя объектами. В результате была достаточно точно определена гравитационная постоянная, что позволило Кавендишу впервые определить и массу Земли.
Эксперимент Кавендиша: Опыты проводились при помощи крутильных весов. На длинном стержне уравновешивались два маленьких шарика одинаковой массы m. Стержень был подвешен на тонкой проволоке. К маленьким шарикам с противоположных сторон стержня подставлялись на близком расстоянии большие свинцовые шары. Масса каждого большого шара была равна М. При сближении шаров проволока закручивалась. Угол закручивания проволоки регистрировался на шкале по повороту светового пучка, отраженного от зеркальца. По углу закручивания проволоки определялся момент силы упругости, равный моменту пары сил, возникающих при притяжении маленьких шариков к большим шарам. Дальнейший ход астрономических наблюдений и лабораторных измерений подтвердил найденное выражение для силы взаимного притяжения тел. Оказалось, что G – это универсальная константа, названная гравитационной постоянной. Значение этой величины получилось очень маленьким, и измерить его удалось только благодаря большой чувствительности крутильных весов.
G – гравитационная постоянная, она численно равна силе гравитационного притяжения двух тел, массой по 1 кг, находящихся на расстоянии 1 м одно от другого:
G = 6,67 * Н м²/кг².
Сила взаимного притяжения тел всегда направлена вдоль прямой, соединяющей эти тела. (Слайды №11-13).
Сообщение ученика: (Открытие Нептуна и Плутона). – Слайд №14.
Границы применимости закона всемирного тяготения: (Слайд №15).
Для материальных точек;
Тел, имеющих форму шара;
Шара большого радиуса, взаимодействующего с телами, размеры которых много меньше размеров шара;
Сила тяготения очень мала и становится заметной только тогда, когда хотя бы одно из взаимодействующих тел имеет очень большую массу (планета, звезда);
Закон неприменим, например, для взаимодействия бесконечного стержня и шара.
4. Закрепление изученного материала.
Подумай и ответь: (Слайды №16-17)
Почему Луна не падает на Землю?
Почему мы замечаем силу притяжения всех тел к Земле, но не замечаем взаимного притяжения между самими этими телами?
Как двигалась бы Луна, если бы она остановилась на орбите?
Притягивает ли Землю, стоящий на ее поверхности человек? Летящий самолет? Космонавт, находящийся на орбитальной станции?
Некоторые тела (воздушные шары, дым, самолеты, птицы) поднимаются вверх, несмотря на тяготение. Как вы думаете, почему? Нет ли здесь нарушения закона всемирного тяготения?
Что нужно сделать, чтобы увеличить силу тяготения между двумя телами?
Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли?
Почему мы не замечаем гравитационного притяжения между окружающими нас телами?
Мини- тест. (Слайд №18)
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.
В. Сблизить оба тела.
Расчетные задачи. (Слайд №19)
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 1000 т каждое, будет равно 6,67 * Н?
3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 * Н. Какова масса каждого шарика?
Вопрос-ответ. (Слайд №20)
Составьте вопросы и затем дайте ответ к фрагментам 1-4 на рисунке (см. слайд).
5. Подведение итогов. (Слайд № 21)
Рефлексия.
(ученики заполняют таблицу)
Фамилия, имя
Что знал?
Что узнал?
С чем не согласен?
Что непонятно?
6. Домашнее задание. §15, упражнение 15 (№1, 2, 3)
7. Методическое и дидактическое обеспечение урока.
1. Физика 9 класс. Поурочные планы по учебнику А.В. Перышкина «Физика 9 класс», 2002. Часть 1, 2. Сост. И.И. Мокрова. Волгоград 2003.
2. Уроки физики с применением информационных технологий. 7-11 классы. Методическое пособие с электронным приложением. З.В. Александрова и др. – М.: Издательство «Глобус», 2009.
3. Физика 9 класс: учебно-методическое пособие. А.Е. Марон, Е.А. Марон. – 6-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – Дидактические материалы.
4. Занимательная физика на уроках и внеклассных мероприятиях. 7-9 классы: сост. Ю.В. Щербакова. – М.: Глобус, 2008..
5. Презентация: «Закон всемирного тяготения».
Автор(ы):
Скачать: Физика 9кл - Конспект.docx
