НАВЧАЛЬНИЙ МОДУЛЬ

«ЗАКОНИ РУХУ»

   Це перша частина другого розділу фізики 9 класу «Основи динаміки».

   Її мета – ознайомити учнів з тим, на яке питання відповідає динаміка, і показати, як основні закони динаміки – закони Ньютона допомогають відповісти на це запитання.

    Учні повинні чітко уявити, при яких умовах тіло може рухатися рівномірно прямолінійно, тобто без прискорення, коли може рухатися з прискоренням, зокрема, по колу.

     Учнів треба навчити аналізувати кожну конкретну ситуацію з точки зору того питання, на яке відповідає динаміка; шляхом виконання певних вправ підготувати їх до сприйняття правил роз’язування задач з динаміки. Ослобливу увагу треба звернути на оформлення схематичних малюнків із зображенням векторів сил.

      Вивчити матеріал зазначеного вище навчального модуля можна за підручником «Фізика – 9», автори Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко.

       Цей навчальний модуль може включати дванадцять міні – модулів.

             I.            Установчо – мотиваційний модуль.

1 міні- модуль – повторення основних питань кінематики, ознайомлення учнів з тим питанням, на яке відповідає динаміка.

           II.            Змістово – пошуковий модуль.

ІІ міні – модуль – «Перший закон Ньютона»

ІІІ міні – модуль – «Взаємодія тіл. Маса тіл».

ІV міні – модуль – «Сила. Другий закон Ньютона».

V міні – модуль – «Третій закон Ньютона.

        III.            Контрольно – смисловий модуль.

VІ міні – модуль – перевірка засвоєння учнями основних положень динаміки, первинне закріплення матеріалу теми.

VІІ міні – модуль – поелементна підготовка учнів до розв’язування задач з динаміки.

       IV.            Адаптивно – перетворюючий модуль.

VІІІ, ІХ, Х міні – модулі – ознайомлення учнів з правилами розв’язування задач з динаміки, розв’язування динамічних задач; виступи учнів з повідомленнями про Г. Галілея і І. Ньютона.

          V.            Системно –узагальнюючий модуль.

В цьому навчальному модулі цей етап відсутній.

  6.  Контрольно – рефлексивний модуль.

ХІ – ХІІ  міні – модулі – підсумкова контрольна робота з теми, рефлексія.

                                                                                                     II.            Розробки уроків з даної проблеми

Тема.  Перший закон динаміки Ньютона. Інерціальні системи відліку.

Мета. Сформулювати основну задачу механіки, розкрити зміст першого закону динаміки Ньютона, сутність явища інерції, реальність існування ріномірного прямолінійного руху та інерціальних систем відліку; розвивати інтерес до фізики й експериментування; вчити учнів абстрактно – науково мислити.

Тип уроку: нетрадиційний.

План уроку: 1. Оргмомент.

                        2. Установчо – мотиваційний модуль.

                        3. Змістово – пошуковий модуль.

                        4. Контрольно – смисловий модуль.

                        5. Рефлексивний модуль.

Хід уроку.

1.     Організаційний момент, повідомлення теми, мети.

2.     І міні – модуль – повторення основних питань кінематики, ознайомлення учнів з тим питанням, на яке відповідає динаміка.

Проблемно – предметна

фаза.

1.     Установчо – мотиваційний

модуль.

Мета цього модуля – повторити основні види руху, які були вивчені в кінематиці (актуалізація опорних знань), ознайомити учнів з тим питанням, на яке відповідає динаміка, поставити проблему – навчитися відповідати на це питання.

І міні – модуль.

Звернути увагу учнів на те, що в кінематиці були вивчені різні види механічного руху, для кожного з них були дані означення і основні кінематичні характеристики.

Щоб перейти до вивчення наступного розділу механіки «Основи динаміки», зокрема першої теми «Закони руху», треба повторити матеріал з кінематики і ознайомитися з тим, яке основне завдання роз’язує динаміка.

Самостійна робота учнів.

Завдання – 1.

Повторити вступ до розділу 1 « Основна задача механіки»,§2,6,11,14,15 і відповісти на такі запитання (письмово):

1.     Який рух називають механічним і в чому полягає основна задача механіки?

2.     Що таке система відліку?

3.     Який рух називають прямолінійним рівномірним? Чим він характеризується?

4.     Який рух називають рівноприскореним? Чим він харектеризується?

5.     Чим характеризується рівномірний рух тіла по колу?

Провести короткий підсумок.

Дати наступне самостійне завдання.

Самостійна робота учнів.

Завдання – 2.

Прочитати вступ до розділу І І «Найважливіше питання -  чому»? і відповісти на такі запитання:

1.     На які питання відповідає кінематика і на які вона не може відповісти?

2.     На яке основне запитання відповідає новий розділ механіки – динаміка?

Підвести підсумок, наголосити на тому, на яке основне питання відповідає динаміка.

Звернути увагу на те, що, як вже було повторено, тіло може рухатися як без прискорення, так із прискоренням.

Динаміка дає можливість відповісти на запитання, чому саме може відбуватися конкретний вид механічного руху.

Звернути увагу на те, що спочатку треба буде зв’ясувати, чому, за яких умов тіло може рухатися прямолінійно рйвномірно.

3.

Перехід до наступного модуля

2.     Змістово – пошуковий

модуль.

ІІ міні – модуль

Ще раз нагадати учням, яку задачу спочатку треба роз’язати; з’ясувати чому, за яких умов тіло може рухатися прямолінійно рівномірно.

Повідомити їх, що відповідь на це запитання дає перший закон Ньютона.

Тому тема цього міні – модуля «Перший закон Ньютона». Далі звернути увагу на те, що шукати відповідь на поставлене, тобто вивчати перший закон Ньютона вони будуть самостійно.

Самостійна робота учнів.

Завдання 3.

Вивчити §20 підручника самостійно, відповісти на запитання ( письмово ):

1.                     При  яких умовах тіла можуть перебувати у стані спокою або рівномірно прямолінійно рухатися?

2.                     У чому полягає перший закон Ньютона?

3.                     Як його можна сформулювати, якщо користуватися поняттям сили (дивись кінець §20 «Інше формулювання першого закону Ньютона», зверніть на це увагу!

4.                     З якою метою вводиться поняття про інерціальні системи відліку?

Підвести підсумок. Показати демонстраційний експеремент, про який йде мова у параграфі.

Наголосити на тому, що саме перший закон Ньютона дає можливість відповісти на запитання, за яких умов тіло може рухатися прямолінійно рівномірно або перебувати у стані спокою: дії останіх тіл на дане тіло повинні бути скомпенсованими, або, інакше кажучи, рівнодійна всіх сил, які діють на дане тіло повинна дорівнювати нулю.

Підкреслити, що треба знати формулювання пнршого закону Ньютона, яке дається в §20.

« Існують такі системи відліку, відносно яких тіло, що рухається поступально, зберігає свою швидкість сталою, якщо рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю».

Звернути увагу на те, що, оскільки швидкість тіла – величина відносна, наведена вище умова повинна виконуватися тільки у певних системах відліку, які одержали назву інерціальних систем відліку.

Дотати,  якщо знайдена хоча б одна система відліку, яка є інерціальною, то буть – яка інша система відліку, яка віносно цієї системи перебуває у у стані спокою або рухається прямолінійно рівномірно, теж буде інерціальною.

Далі повідомити , що крім інерціальних систем відліку існують ще і такі, які відносно іенрціальних систем рухаються з прискоренням. Такі системи відліку називають неінерціальними системами відліку. В таких системах відліку перший закон Ньютона не виконується.

Показати це на прикладі візка, що знаходиться на платформі, яка рухається з прискоренням.

Коли платформа перебуває у стані спокою, то і візок також у стані спокою, рівнодійна всіх сил, які діють на візок, дорівнює нулю. (мал. 1):

m+ =0

       

В такому стані платформа виступає як інерціальна система відліку (ІСВ). Якщо платформі надати прискорення  , то візок відносно платформи

почне рухатися з прискоренням  .напрямленим у протилежний бік

 ( мал.2).

Виникає протиріччя з 1 законом динаміки: на візок продовжують діяти

сили, рівнодійна яких дорівнює нулю, а візок рухається з прискоренням.

Після зіткнення зі стінкою на візок почне діяти сила а боку стінки (),

а візок зупиняється, а це знову протирічить першому закону Ньютона.

Платформа, яка рухається з прискоренням, не є інерціальною системою відліку.

Отже, крім інерціальних систем відліку існують неінерціалбні системи, в яких не виконується перший закон Ньютона.

Підвести підсумок  вивченого.

Перший закон Ньютона дає відповідь на запитання. Чому? За яких умов тіло здійснює прямолінійний рівномірний рух: якщо тіло рухається прямолінійно і рівномірно або перебуває у стані спокою. Це означає, що на нього не діють сили або, коли сили діють ( а це саме і спостерігається у житті), то їх рівнодійна дорівнює нулю. Перший закон Ньютона справджується тільки в інерціальних системах відліку. В неінерціальних системах відліку цей закон не виконується.

Всі основні висновки записати.

4. Узагальнення вивченого матеріалу.

З метою перевірки степені засвоєння основних питань динаміки провести фізичний диктант такого змісту:

1. На яке запитання відповідає динаміка?

2.У чому полягає перший закон динаміки – закон інерції?

3. У чому полягає явище інерції?

4. На яке запитання відповідає перший закон Ньютона?

5. Які системи відліку розглядаються в механіці?

6. Що можна сказати про виконання І закону Ньютона у цих системах відліку?

     5. Після цього провести рефлексію.

Самостійна робота учнів.

Завдання 4.

Провести самооцінювання процесу початкового сприйняття матеріалу теми.

Запитання.

1.     Чи зрозуміли ви, на яке запитання відповідає динаміка?

2.     Як в одержанні відповіді допомогають закони динаміки Ньютона?

Відповіді.

І	ІІ		ІІІ
Все зрозуміло.	Матеріал взагалі зрозумілий,		Матеріал поки   що  є
На    всі    запитання	але невпевнений, що на всі		важким.    Виникає     багато
зможу відповісти.	Запитання зможу		запитань, на які
	відповісти		важко відповісти

Заповніть картки такого зразка:

№ запитання		Відповіді				Клас, Прізвище, Ім’я
	І		ІІ	ІІІ
1)	+
2)			+
3)			+

5.                     Домашнє завдання § 20 Розв’яжіть задачі №112, 113, 118 (Римкевич).

Тема.  Третій закон динаміки Ньютона.

Мета.  Розкрити суть третього закону динаміки Ньютона на конкретних прикладах переконати учнів в одночасному існуванні дії та протидії, незалежно від природи сил.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу з використанням елементів модульно – розвивального навчання.

Обладнання: два візки, лінійка, тягарець, мотузка, два демонстраційні динамометри.

План уроку.

1.     Організаційний момент.

2.     Мотивація навчальної діяльності (самостійна робота учнів).

3.     Закріплення вивченого матеріалу.

4.     Розв’язування задач з динаміки.

Хід уроку.

1.     Організаційний момент, повідомлення теми та мети уроку.

2.     Змістово – пошуковий модуль.

Зробити це шляхом самостійної роботи учнів.

Самостійна робота учнів.

Завдання 1.

Вивчити §23. Записати в зошиті:

1.     Як формулюється третій закон Ньютона?

2.     Як він записується?

3.     В чому полягають особливості тих двох сил, які виникають при взаємодії тіл?

Підвести підсумок.

Формулювання третього закону Ньютона доповнити малюнком 3.

Наголосити на тому, що в зошитах учнів повинні бути такі висновки:

1.     Внаслідок взаємодії тіл одне на одне сили завжди виникають парами.

2.     Ці сили завжди однієї природи.

3.     Сили, які виникають під час взаємодії тіл, прикладені до різних тіл, тому їх не можна додавати, вони не зрівноважують одна одну.

Для підтвердження третього закону Ньютона показати дослід з двома динамометрами (мал.4).

Самостійна робота учнів.

Завдання 2.

Вивчити §23.

  3. З’ясувати питання:

1.     На які запитання відповідають закони динаміки Ньютона?

2.  Чому, за яких умов тіло може здійснювати прямолінійний рівномірний рух?

3.  Чому, за яких умов тіло може рухатись прямолінійно рівноприскорено?

4.  Чому, за яких умов тіло може рухатись прямолінійно, але з різним прискоренням?

5.  Чому, за яких умов тіло може рухатися рівномірно по колу?

6.  Чому, за яких умов тіло може рухатися по колу нерівномірно?

7.  Які з величин – переміщення, швидкість прискорення – співпадають з напрямом сили, а які можуть не співпадати? Наведіть приклади.

8.  У чому полягає принцип відносності Галілея?

Підвести підсумок, звернути особливу увагу на запитання 7, 8, а також 4, 6. Відповідь на запитання 7 проілюструвати так:

За напрямом сили співпадають:

Завжди ()

Інколи  (υ)

4. Розв’язування задач.

Задача №127(б)

Людина стоїть у ліфті. Показати і порівняти сили, які діють на неї у випадку, коли ліфт починає рухатися вгору. Записати рівняння руху у векторній формі і в проекціях на осі координат.

Треба розв’язати у тій послідовності, як це далі буде у правилах розв’язування задач з динаміки.

Робимо схематичний малюнок, на якому показуємо ліфт і людину, що стоїть в ньому.

Встановлюємо, що людина разом з ліфтом відносно ІСВ, зв’язаної із Землею, рухається з прискоренням, напрямленим вгору. З точки зору динаміки це означає, що рівнодійна всіх сил, що діють на людину, повинна бути напрямленою теж вгору, тому що

Зв’ясовуємо, що на людину діють два тіла – Земля і підлога ліфта, тобто діють сила тяжіння  і сила нормальної реакції опори , причому за модулем

N > mg, тільки тоді рівнодійна цих сил буде направленою вгору.

Таким чином виконується те, що вимагається в задачі.

А далі вибираємо координатну вісь Х (напрям цієї осі повинен  збігатися з напрямом руху або з напрямом прискорення)

Записуємо рівняння руху у векторній формі і в проекціях на вісь координат:

Задача №128(г)

Автомобіль, рухаючись рівномірно, проходить середину опуклого моста. Показати й порівняти сили, які діють на автомобіль в цій точці.

Записати рівняння руху в векторній формй і в проекціях на осі координат.

Робимо схематичний малюнок, на якому показуємо опуклий міст і автомобіль, коли він проходить середину моста.

З’ясовуємо, що у даному випадку автомобіль рухається по дузі кола; значить , він рухається з доцентровим прискоренням, напрямленим вздовж радіуса вертикально вниз; це означає, що рівнодійна всіх сил, діючих на автомобіль, повинна бути напрямленою так само, тому що  .

На автомобіль діють у вертикальному напрямі два тіла – Земля і міст, значить, діють дві сили – сила тяжіння і сила нормальної реакції опори, причому за модулем  mg > N, тоді рівнодійна цих сил буде напрямлена вниз.

Але в даному випадку на автомобіль діють ще сили і в горизонтальному напрямі – це сила тяги і сила тертя, але ці сили зрівноважені, тому в горизонтальному напрямі прискорень немає.

Оскільки сили діють у взаємно перпендикулярних напрямах, то вибираємо прямокутну систему координат: вісь Х поєднуємо з напрямом руху, вісь Y – з напрямом прискорення.

Записуємо рівняння руху:

ОХ;   

OY;     

Після цього треба запропонувати учням самостійну роботу, яку вони можуть виконувати в групах, так і індивідуально.

Самостійна робота учнів.

Завдання 3.

1.                     На тіла діють сили так, як показано на малюнках. Куди напрямлено прискорення руху кожного тіла? Показати.

2.                     На малюнках зображені вектори швидкості і прискорення  тіла. Який напрям має вектор рівнодійної всіх сил, прикладених до тіла?

3. На мал. показані графіки залежності проекції швидкості від часу для прямолінійного руху тіл. Як напрямлена рівнодійна всіх сил, яка діє на кожне тіло протягом кожного з трьох однакових проміжків часу?

4.     М’яч від удару футболіста летить вертикально вгору. Показати і порівняти сили, що діють на м’яч:

a.     під час польоту м’яча вгору;

b.     під час польоту м’яча вниз;

c.      записати рівняння руху у векторній формі і в проекціях на осі координат.

5.     Людина стоїть у ліфті. Показати і порівняти сили, які діють на неї, коли ліфт рухаючись  вгору, сповільнює рух до зупинки. Записати рівняння руху у векторній формі і в проекціях на осі координат.

6.     Показати й порівняти сили, які діють на автомобіль, коли він гальмує на горизонтальному шляху. Записати рівняння руху у векторній формі і в проекціях на осі координат

4.     Завдання додому: повторити §20 – 23; розв’язати задачі №128(а,б,в,д), №128(е) Римкевич.