Сила. II закон Ньютона. III закон Ньютона - ЗАКОНЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ - Поурочные разработки по программе А. В. Перышкина

Цели урока:

Ввести понятия силы как количественной меры. Изучить второй и третий законы Ньютона.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

- Как движется тело, если на него не действуют другие тела?

- Тело движется прямолинейно и равномерно. Меняется ли при этом его скорость? Чему равно ускорение тела?

- Какие взгляды относительно состояния покоя и движения тел существовали до начала XVII в.?

- Чем точка зрения Галилея, касающаяся движения тел, отличается от точки зрения Аристотеля?

- Как формулируется первый закон Ньютона?

- Какие системы отсчета называются инерциальными, а какие - неинерциальными?

- Можно ли в ряде случаев считать инерциальными системы отсчета, связанные с телами, которые покоятся или движутся прямолинейно и равномерно относительно Земли?

- Инерциальна ли система отсчета, движущаяся с ускорением относительно какой-либо инерциальной системы?

II. Сила. Второй закон Ньютона

Эксперимент

Тележка с прикрепленной к ней упругой пластинкой. Пластинка согнута и связана нитью. Тележка находится в покое относительно стола.

- Начнет ли тележка двигаться, если пластинка выпрямится? Тележка остается на месте.

Теперь поставим на другую сторону от согнутой пластинки еще одну такую же тележку (см. рис. 31). После пережигания нити обе тележки пришли в движение. Оба тела действуют друг на друга - они взаимодействуют.

Количественную меру действия тел друг на друга, в результате которого тела получают ускорения (т.е. изменяют свою скорость), называют силой.

Общепринятое обозначение силы - (от force - сила).

Сила, как векторная величина, определяется:

♦ модулем;

♦ направлением;

♦ точкой приложения.

В реальных условиях редко встречаются случаи, когда на тело действует только одна сила. Обычно их несколько. Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу (материальной точке) сил, называется равнодействующей или результирующей:

где n - число сил.

Когда на тело действует сразу несколько сил, то оно движется с ускорением в том направлении, куда направлена равнодействующая всех сил .

В инерциальной системе отсчета ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу и обратно пропорционально его массе (II закон Ньютона).

где - равнодействующая всех сил, приложенных к телу [Н];

m — масса [кг];

- ускорение [м/с²].

Особенности II закона Ньютона:

♦ закон справедлив для любых сил;

♦ сила F является причиной и определяет ускорение ;

♦ вектор ускорения сонаправлен с вектором силы;

♦ если на тело действуют несколько сил, то берется результирующая;

♦ Если результирующая сила равна нулю, то = 0, т. е. получаем первый закон Ньютона.

III. Третий закон Ньютона

Если вы ударите ногой по футбольному мячу, то немедленно ощутите обратное действие на ногу. Нельзя толкнуть плечом кого-либо, не испытав обратного действия на наше плечо. Приложите на гладкий стол два сильных магнита разноименными полюсами, и вы увидите, что они начнут двигаться навстречу друг другу.

Если магниты поставить на тележки, закрепив их одинаковыми мягкими пружинами, то пружины растянутся совершенно одинаково. Это означает, что на оба тела со стороны пружины действуют одинаковые по модулю и противоположные по направлению силы:

На основе этого и подобных опытов можно сформировать третий закон Ньютона.

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

Особенности III закона Ньютона:

♦ силы появляются только парами;

♦ всегда применяется при взаимодействии тел;

♦ обе силы - одной природы;

♦ силы не уравновешиваются, т. к. приложены к разным телам;

♦ закон верен для любых сил.

IV. Упражнения и вопросы для повторения

1. Учитель вычерчивает на доске различные варианты сил, приложенных к телу (например, см. рис. 32).

Учащиеся графическим построением находят равнодействующую силу.

2. Заполните пропуски:

Под действием силы тело движется ...

Если при неизменной массе тела увеличить силу в 2 раза, то ускорение ... в ... раз.

Если массу тела уменьшить в 4 раза, а силу, действующую на тело, увеличить в 2 раза, то ускорение ... в ... раз.

Если силу увеличить в 3 раза, а массу ..., то ускорение останется неизменным.

3. Даны графики зависимости проекции скорости и ускорения от времени для прямолинейного движения тела (рис. 33). Укажите, на каких участках действия окружающих тел скомпенсированы. Как направлена равнодействующая сила по отношению к направлению движения?

Домашнее задание

1. Выучить § 11, 12;

2. Выполнить упражнения 11 (1,2), 12 (3).