Автор конспекта:
Автор(ы): — Назарова Ирина Юриевна

Место работы, должность: — МАОУ лицей № 3, учитель физики

Регион: — Краснодарский край

Характеристики урока (занятия) Уровень образования: — основное общее образование

Целевая аудитория: — Учитель (преподаватель)

Класс(ы): — 9 класс
Класс(ы): — 10 класс

Предмет(ы): — Физика

Цель урока: —

познакомить с законом всемирного тяготения, ролью масс взаимодействующих тел, ролью расстояния между ними, физическим смыслом гравитационной постоянной, большим познавательным значением закона всемирного тяготения.

Тип урока: — Урок изучения и первичного закрепления новых знаний

Учащихся в классе (аудитории): — 25

Используемые учебники и учебные пособия: —

Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика – 9 класс. –М.: Дрофа, 2008.

Используемая методическая литература: —

1. Мартынов И.М., Хозяинова Э.Н. Дидактический материал по физике 8 класс – М.: Просвещение, 1978.

2. Шаталов В.Ф., Шейман В.М. Опорные конспекты по кинематике и динамике. — М.: Просвещение, 1978.

Электронные пособия

1. Астрономия. Библиотека наглядных пособий — ООО «Физикон», Долгопрудный,2003.

2. Открытая физика 1.1 – ООО «Физикон», Долгопрудный,2001.

3. 1 С Репетитор. Физика. – Фирма 1 С, Москва, 2001.

Используемое оборудование: —

Персональный компьютер, интерактивная доска.

Краткое описание: — Урок изучения новой темы и закрепления материала. Новый материал даётся в виде презентации (формулировка, математическая запись закона, границы применимости, познавательное значение). В презентации имеются пояснения к слайдам, к которым можно обратиться во время показа презентации и вернуться назад к слайду. После изучения темы есть вопросы для закрепления и тест. Итогом урока является проверка тестовых заданий.

Тема урока: «Закон всемирного тяготения»

Задачи: познакомить с законом всемирного тяготения, ролью масс взаимодействующих тел, ролью расстояния между ними, физическим смыслом гравитационной постоянной, большим познавательным значением закона всемирного тяготения.

1. Новый материал. ( см.презентция "Закон всемирного тяготения)

Датский астроном Тихо Браге многие годы наблюдал за движением планет, накопил многочисленные данные, но не сумел их обработать. Это сделал его ученик Иоганн Кеплер.

Используя идею о гелиоцентрической системе Николая Коперника, результаты наблюдений Тихо Браге, Кеплер установил законы движения планет: 1.Орбита планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце и 2. Радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади. 3-й закон связывает квадраты периодов обращения и кубы больших полуосей.

Репетитор 1 С. Механика. Анимация. 2-й закон Кеплера.

— Почему планеты обращаются по таким законам, Кеплер не сумел ответить.

И вот…

Однажды Ньютон, выйдя погулять

Решился яблоко красивое сорвать,

Да призадумался и сел в тенёчек отдыхать.

И вдруг, то яблоко само упало вниз

Что это? Случай? Тайна иль каприз?

Природы неразгаданно туманной

Однако, всё же это очень странно?

Сила тяготенья известна нам с рожденья.

Вы уже поняли, ответ дал Исаак Ньютон. Используя законы движения планет, установленные Кеплером, законы динамики, он пришёл к смелой мысли о том, что все тела во Вселенной притягиваются. Взаимное притяжение между телами было названо всемирным тяготением, а силы всемирного тяготения гравитационными. Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения в 23 года, но 9 лет не публиковал его, т.к. неверные данные между Землёй и Луной не подтверждали его идею и только, когда было уточнено это расстояние, Ньютон в 1667 г. опубликовал закон.

Ньютон предположил, что ряд явлений, казалось не имеющих ничего общего (падение тел на Землю, обращение планет вокруг Солнца, движение Луны вокруг Земли, приливы и отливы и т.д.), вызваны одной причиной. Проведя многочисленные расчёты, он пришёл к выводу, что все тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Покажем, как Ньютон пришёл к такому заключению.

Из второго закона динамики следует, что ускорение, которое получает тело под действием силы, обратно пропорционально массе тела. Но ускорение свободного падения не зависит от массы тела. Это возможно только в том случае, если сила, с которой Земля притягивает тело, изменяется пропорционально массе тела.
По третьему закону силы, с которыми взаимодействуют тела, равны. Если сила, действующая на одно тело, пропорциональна массе этого тела, то равная ей сила, действующая на второе тело, очевидно, пропорциональна массе второго тела. Но силы, действующие на оба тела, равны, следовательно, они пропорциональны массе первого и второго тела.

Ньютон рассчитал отношение радиуса орбиты Луны к радиусу Земли. Отношение равнялось 60. А отношение ускорения свободного падения на Земле к центростремительному ускорению, с которым обращается вокруг Земли Луна, равнялось 3600. Следовательно, ускорение обратно пропорционально квадрату расстояния между телами.
Но по второму закону Ньютона сила и ускорение связаны прямой зависимостью, следовательно, сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами.

F = G M m/R2

•Все тела в природе притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Это сила только взаимного притяжения, защититься от сил тяготения, исключить их действие нельзя.

G– гравитационная постоянная,

G = 6,67 *10-11 Н м2/кг2.

Физический смысл этой величины заключается в том, что она численно равна силе, с которой притягиваются две частицы с массой по 1 кг каждая, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

Репетитор 1С. Механика. Анимация. Опыт Кавендиша.

Комментарии к видеофрагменту до просмотра.

Первые измерения гравитационной постоянной были произведены в середине 18 в. Оценить, правда весьма грубо, значение G в то время удалось в результате рассмотрения притяжения маятника к горе, масса которой была определена геологическими методами. Точные измерения Gбыли впервые проделаны в 1798 г. замечательным учёным Генри Кавендишем. С помощью, так называемых, крутильных весов Кавендиш по углу закручивания нити сумел измерить ничтожно малую силу притяжения между маленьким и большим металлическими шарами. Для этого ему пришлось использовать столь чувствительную аппаратуру, что даже слабые воздушные потоки могли исказить измерения. Поэтому, чтобы исключить посторонние влияния, Кавендиш поместил свою аппаратуру в ящике, ящик оставил в комнате, а сам проводил наблюдения за аппаратурой с помощью телескопа из другого помещения.

Комментарии к видеофрагменту после просмотра.

Генри Кавендиш с гордостью заявил, что он взвесил Землю. В ходе опытов Кавендиш доказал, что не только планеты, но и обычные окружающие нас тела в повседневной жизни притягиваются по тому же закону тяготения. Например, 2 человека по 60 кг притягиваются друг к другу с силой ~ 1020 Н, а притяжение Земли Солнцем ещё в 150 раз сильнее.

Пределы применимости:

Закон всемирного тяготения применим только для материальных точек; для тел, размеры которых значительно меньше, чем расстояния между ними; для тел, имеющих форму шара: для шара большого радиуса, взаимодействующими с телами, размеры которых значительно меньше размеров шара.

Применение закона при открытии новых планет:

Когда была открыта планета Уран, на основе закона всемирного тяготения рассчитали её орбиту. Но истинная орбита планеты и расчётная не совпали. Предположили, что возмущение планеты вызвано наличием ещё одной планеты, находящейся за Ураном, которая своей силой тяготения изменяет его орбиту. Чтобы найти новую планету, необходимо было решить систему из 12 дифференциальных уравнений с 10 неизвестными. Эту задачу выполнил английский студент Адамс; решение он отправил в английскую академию наук. Но там на его работу не обратили внимания. А французский математик Леверье, решив задачу, послал результат итальянскому астроному Галле. И тот, в первый же вечер наведя свою трубу на указанную точку, обнаружил новую планету. Ей дали название Нептун. Подобным же образом в 30-е годы нашего столетия была открыта и 9-я планета Солнечной системы – Плутон.

2. Закрепление:

1) Покажите силы гравитационного взаимодействия. ( см. презентция, слайд № 19)

2). Обсуждение вопросов. (см. презентация, слайды № 20-22)

3. Решение тестовых заданий. (см. презентация Тест "Закон всемирного тяготения")

Тест выполняется учащимися с помощью пультов и интерактивной доски.

Если нет в кабинете интерактивной доски, то можно использовать презентацию.

4. Проверка теста. Подведение итогов.

5. Д.З. § 15, 17, упр. 15.

Литература

1. Мартынов И.М., Хозяинова Э.Н. Дидактический материал по физике 8 класс – М.: Просвещение, 1978.

2. Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика – 9 класс. –М.: Дрофа, 2008.

3. Шаталов В.Ф., Шейман В.М. Опорные конспекты по кинематике и динамике. — М.: Просвещение, 1978.

Электронные пособия

1. Астрономия. Библиотека наглядных пособий — ООО «Физикон», Долгопрудный,2003.

2. Открытая физика 1.1 – ООО «Физикон», Долгопрудный,2001.

3. 1 С Репетитор. Физика. – Фирма 1 С, Москва, 2001.

Файлы: Закон всемирного тяготения.zip
Размер файла: 1387997 байт.