Третий закон Ньютона

Цель урока: восприятие учащимися и первичное осознание нового учебного материала по теме, осмысливание связей и отношений в объектах изучения.

Задачи:

— обучающие: обеспечить в ходе урока усвоение следующих ос­новных понятий как взаимодействие тел, третий закон Ньютона; а также научных фактов о вкладе Ньютона и Галилея в развитие науки.

-развивающие: развитие познавательной активности и любознательности учащихся, сенситивности для возникновения познавательного интереса; развитие самостоятельности мышления, воображения, логического подхода к решению поставленных задач.

-воспитательные: воспитание интереса к предмету; формирование научного мировоззрения;

Методы:

словесный (беседа)

наглядный (рис., записи на доске, видеоурок)

контролирующий (фронтальный опрос, решение задач)

Ход урока:

1. Организационный этап.

Добрый день. Прежде чем мы приступим к уроку, хотелось бы, чтобы каждый из вас настроился на рабочий лад.

2. Актуализация знаний.

3. Объяснение нового материала.

Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности" и «…оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».

А. Эйнштейн

В окружающей человека действительности проявляется взаимодействие материальных образований. Оно проявляется во взаимном влиянии тел и приводит к изменению их скоростей или их деформации.

Причиной изменения скорости тела или его деформации является векторная величина, называемая силой.

Вспомним, что сила характеризуется модулем, направлением и точкой приложения.

Единицей измерения силы в системе СИ является Ньютон.

Измеряют силу при помощи динамометра.

Соотношение сил при взаимодействии устанавливается третьим законом Ньютона: две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки:

Здесь  — сила, действующая на первую точку со стороны второй,  — сила, действующая на вторую точку со стороны первой.

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, равно произведению массы тела на его ускорение.

Из этих соотношений следует, что

или .

Это значит, что при взаимодействии двух материальных точек ускорения, приобретаемые точками, обратно пропорциональны их массам и направлены в противоположные стороны.

Третий закон Ньютона отражает факт равноправия взаимодействующих тел и справедлив при описании взаимодействия тел в инерциальных системах отсчета.

Равенство модулей сил и можно продемонстрировать на установке. Если к левому динамометру приложить некоторую силу, то такая же сила будет действовать и на правый динамометр и показания обоих динамометров будут одинаковы.

Любое из наблюдаемых нами движений различных тел можно объяснить с помощью законов Ньютона. Например, идущий человек движется вперед благодаря тому, что он отталкивается ногами от земли, т. е. взаимодействует с ней. Человек и земля действуют друг на друга с одинаковыми по модулю и противоположно направленными силами и получают ускорения, обратно пропорциональные их массам. Поскольку масса Земли огромна по сравнению с массой человека, то ускорение Земли практически равно нулю, т. е. она не меняет свою скорость. Человек же приходит в движение относительно Земли.

Следует отметить, что силы, возникающие в результате взаимодействия тел, являются силами одной и той же природы.

Например, Земля и Луна взаимодействуют друг с другом посредством сил всемирного тяготения.

Стальной гвоздь и магнит притягиваются благодаря действию магнитных сил.

Молоток и наковальня взаимодействуют друг с другом силами упругости.

Вы уже знаете, что под действием притяжения к Земле предметы, лежащие на опоре или висящие на подвесе, немного сжимаются или растягиваются сами и сжимают/растягивают находящуюся под ними опору или подвес. В результате и в самих телах, и в опоре или подвесе возникают силы — силы упругости, посредством которых тело и опора взаимодействуют друг с другом.

Сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес, называется весом тела.

Силу, с которой опора действует на тело и направленную перпендикулярно опоре, называют силой реакции опоры.

Следует помнить, что силы, о которых говорится в третьем законе Ньютона, никогда не уравновешивают друг друга, поскольку они приложены к разным телам.

Зададимся вопросом, будут ли уравнения, выражающие законы Ньютона, имеют один и тот же вид в различных инерциальных системах отсчета?

Представьте себе, что вы находитесь в каюте корабля. Никакого движения в пространстве вы не ощущаете — вам кажется, что корабль стоит на месте. Но вас всё же интересует, покоится ли корабль или движется равномерно и прямолинейно. Можете ли вы установить это, не выглядывая в иллюминатор?

Допустим, что с данной целью вы производите всевозможные эксперименты, наблюдая различные механические явления в вашей каюте. Вы исследуете свободное падение тел, скатывание шаров с наклонной плоскости, вращательное движение, колебания маятников.

Вам детально известен ход этих явлений в неподвижной лаборатории на земле, и теперь вы пытаетесь найти какие-либо отклонения в их протекании, вызванные равномерным прямолинейным движением судна.

Никаких отклонений обнаружить не удастся! Поставив в каюте корабля любой механический эксперимент и сопоставив его с аналогичным экспериментом на земле, вы увидите, что полученные результаты не отличаются друг от друга.

Равномерное прямолинейное движение корабля никак не сказывается на протекании механических явлений на этом корабле. Поэтому никакой опыт из механики, проведённый в лаборатории корабля, не в состоянии определить, покоится ли корабль или движется равномерно и прямолинейно.

Первым такой мысленный эксперимент предложил итальянский ученый Галилео Галилей. На основании этого эксперимента Галилей сформулировал принцип относительности.

Он гласит, что всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта.

Т.е. с точки зрения механических явлений инерциальные системы отсчёта совершенно равноправны: никакой механический эксперимент не в состоянии выделить и сделать привилегированной какую-то одну инерциальную систему отсчёта по сравнению с остальными.

4. Этап обобщения и закрепления нового материала

Итак, подведем итоги урока.

Третий закон Ньютона гласит, что две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки.

Вес тела — это сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес.

Всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта. В этом заключается принцип относительности Галилея.

5. Рефлексия

Хотелось бы услышать ваши отзывы о сегодняшнем уроке: что вам понравилось, что не понравилось, чем бы хотелось узнать еще.

6. Домашнее задание

§ 12