Урок физики "Свободное падение. Движение тела, брошенного вертикально вверх"

Урок физики .

Разработал:Шижгина Олеся Александровна

Тема урока: Свободное падение. Движение тела, брошенного вертикально вверх.

Цели урока: дать учащимся представление о свободном падении и движении тела, брошенного вертикально вверх, как частном случае равноускоренного движения, при котором модуль вектора ускорения является постоянной величиной для всех тел. Воспитание внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости. Развитие познавательных интересов, мышления.

Тип урока: комбинированный урок.

Демонстрации: 1. Падение тел в воздухе и разреженном пространстве. 2. Движение тела, брошенного вертикально вверх.

Оборудование: стеклянная трубка длиной 1,5 м, различные тела, доска.

Проверка знаний: самостоятельная работа по теме «Законы Ньютона».

Ход урока:

1. Организационный момент. (1 мин)

2. Проверка знаний. (15 мин)

3. Изложение нового материала. (15 мин)

А) Свободное падение. Ускорение свободного падения.

Б) Зависимость скорости и координаты падающего тела от времени.

Г) Зависимость скорости и координаты тела, брошенного вертикально вверх от времени.

4. Закрепление нового материала. (7 мин)

5. Домашнее задание. (1 мин)

6. Итог урока. (1 мин)

Конспект урока:

1. Приветствие. Проверка присутствующих. Знакомство с темой урока и его целями. Учащиеся записывают дату и тему урока в тетрадях.

2. Самостоятельная работа по теме «Законы Ньютона».

3. Все вы не раз наблюдали падение тел в воздухе и сами подбрасывали предметы вверх. Великий ученый древности Аристотель на основе наблюдений построил теорию, согласно которой чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Эта теория просуществовала две тысячи лет – ведь камень действительно падает быстрее, чем цветок. Возьмем два тела, легкое и тяжелое, свяжем их вместе и бросим с высоты. Если легкое тело всегда падает медленнее, чем тяжелое, то оно должно притормаживать падении тяжелого тела, и поэтому связка двух тел должна падать медленнее, чем одно тяжелое тело. Но ведь связку можно считать одним телом, более тяжелым, и, значит, связка должна падать быстрее, чем одно тяжелое тело.

Обнаружив это противоречие, Галилей решил проверить на опыте, как же на самом деле будут падать шары разного веса: пусть природа сама даст ответ. Он изготовил шары и сбросил их с Пизанской башни – оба шара упали почти одновременно. Галилей сделал важное открытие: если сопротивлением воздуха можно пренебречь, то все тела, падая, движутся равноускоренно с одним ускорением.

Свободным падением называется движение тел под действием силы тяжести (т.е. в условиях, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь).

У учащихся не вызывает сомнений, что свободное падение тела ускоренное движение. Однако является ли это движение равноускоренным, затрудняются ответить. Ответ на этот вопрос может дать эксперимент. Если сделать ряд моментальных снимков падающего шарика через определенные промежутки времени (стробоскопическое фото), то по расстояниям между последовательными положениями шарика можно определить, что движение действительно равноускоренное без начальной скорости (учебник стр. 53, рис 27).

Проведем опыт. Возьмем стеклянную трубку с телами и резко перевернем. Видим, что более тяжелые тела упали быстрее. Затем откачаем воздух из трубки и проведем опыт повторно. Видно, что все тела падают одновременно.

Если рассматривать падение в воздухе тяжелого маленького шарика, то силой сопротивления воздуха можно пренебречь, т.к. равнодействующая сил тяжести и сопротивления мало отличается от силы тяжести. Поэтому шарик движется с ускорением близким к ускорению свободного падения.

Если же рассматривать падение в воздухе кусочка ваты, то такое движение считать свободным нельзя, т.к. сопротивление составляет значительную часть от силы тяжести.

Значит a=g=const= 9,8 м/с2. Следует заметить, что вектор ускорения свободного падения всегда направлен вниз.

Понятие свободного падения имеет широкий смысл: тело совершает свободное падение не только когда его начальная скорость равна нулю. Если тело брошено с начальной скоростью, то оно тоже будет при этом свободно падать. Более того, свободное падение представляет собой не только движение вниз. Если тело при свободном падении некоторое время будет лететь вверх, уменьшая свою скорость, и лишь затем начинает падать.

Заполним вместе следующую таблицу:

Равноускоренное движение	Свободное падение	Движение тела, брошенного вертикально вверх

Б) Если совместить начало координат с начальными положениями тела и направить ОY вниз, то графики зависимости скорости и координаты падающего тела от времени будут иметь вид: Т.О. при свободном падении скорость тела за каждую секунду увеличивается примерно на 10 м/с.

В) Рассмотрим случаи, когда тело брошено вверх. Совместим начало координат с начальным положением тела и направим OY вертикально вверх. Тогда проекции скорости и перемещения в начале координат будут положительными. На рисунках приведены графики для тела, брошенного со скоростью 30 м/с.

4. Вопросы:

1) Одинаковым ли будет время свободного падения различных тел с одной и той же высоты?

2) Чему равно ускорение свободного падения? Единицы измерения?

3) Чему равно ускорение тела, брошенного вертикально вверх в верхней точке траектории? А скорость?

4) Из одной точки падают без начальной скорости два тела с интервалом времени t. Как движутся эти тела в полете относительно друг друга?

Задачи:1)Камень падал с одной скалы 2 с, а с другой 6 с. Во сколько раз вторая скала выше первой?

Для того, чтобы найти во сколько раз одна скала выше другой, нужно вычислить их высоты (y = g t2/ 2), а потом найти их отношение. Ответ: в 9 раз

2)Тело свободно падает с высоты 80 м. Каково его перемещение в последнюю секунду? Примем высоту h=80 м за время t, высоту h1 за время t-1. ∆ h=h-h1Из уравнения h = g t2/ 2 найдем время t, если h1 = g (t – 1) 2/ 2 Ответ: 35 м.

4.Домашнее задание: прочитать параграфы 13,14, ответить на вопросы, упражнения 13,14 Дополнительное: Рымкевич №188,189

5. Сегодня на уроке мы рассмотрели частный случай равноускоренного движения - свободное падение и движение тела, брошенного вертикально вверх. Выяснили, что модуль вектора ускорения является постоянной величиной для всех тел, а его вектор направлен всегда вниз. Рассмотрели зависимость скорости и координаты от времени падающего тела и тела, брошенного вертикально вверх.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ ЗАКОНЫ НЬЮТОНА.

НАЧАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ.

1.Тело массой 2 кг движется с ускорением 0,5 м/с2 . Чему равна равнодействующая всех сил? А. 4 Н Б. 0 В. 1 Н

2. Как стала бы двигаться Луна, если бы на нее действие силы тяготения Земли и других тел?

А. Равномерно и прямолинейно по касательной к первоначальной траектории движения.

Б. Прямолинейно по направлению к Земле.

В. Удаляясь от Земли по спирали.

СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ.

1.А) На столе лежит брусок. Какие силы действуют на него? Почему брусок покоится? Изобразите силы графически.

Б) Какая сила сообщает телу массой 5 кг ускорение 4 м/с2?

В) Двое мальчиков тянут шнур в противоположные стороны, каждый с силой 200 Н. Разорвется ли шнур, если он может выдержать нагрузку 300 Н?

2.А) Что произойдет с бруском и почему, если на тележку, на которой он стоит, резко дернуть вперед? Резко остановить?

Б) Определите силу, под действием которой тело массой 500 г движется с ускорением 2 м/с2

В) Что можно сказать об ускорении, которое получает Земля при взаимодействии с идущим по ней человеком. Обоснуйте ответ.

ДОСТАТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ.

1.А) С помощью двух одинаковых воздушных шаров поднимают из состояния покоя разные тела. По какому признаку можно заключить, у какого тела большая масса?

Б) Под действием силы 150 Н тело движется прямолинейно так, что его координата изменяется по закону х = 100 + 5t + 0,5t2. Какова масса тела?

В) На весах уравновешен неполный стакан с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду погрузить карандаш и держать его в руке, не касаясь стакана?

2.А) Лисица, убегая от собаки, часто спасается тем, что делает резкие внезапные движения в сторону, когда собака готова схватить ее. Почему собака промахивается?

Б) Лыжник массой 60 кг, имеющий скорость в конце спуска 10 м/с, остановился через 40 с после окончания спуска. Определить модуль силы сопротивления движению.

В) Можно ли плыть на парусной лодке, направляя поток воздуха от мощного вентилятора, находящегося на лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?

ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ.

1.А) Система отсчета связана с авто. Будет ли она инерциальной, если авто движется:

1)равномерно прямолинейно по горизонтальному шоссе; 2) ускоренно по горизонтальному шоссе; 3) равномерно поворачивая; 4) равномерно в гору; 5) равномерно с горы; 6) ускоренно с горы.

Б) Покоящееся тело массой 400 г под действием силы 8 Н приобрело скорость 36 км/ч. Найти путь, который прошло тело.

В) Лошадь тянет груженую телегу. По третьему закону Ньютона сила, с которой лошадь тянет телегу = силе, с которой телега тянет лошадь. Почему все-таки телега движется за лошадью?

2.А) Авто равномерно движется по кольцевой дороге. Является ли связанная с ним система отсчета инерциальной?

Б) Тело массой 400 г, двигаясь прямолинейно с начальной скоростью, за 5 с под действием силы 0,6 Н приобрело скорость 10 м/с. Найти начальную скорость тела.

В) Через неподвижный блок перекинута веревка. На одном конце, держась руками, висит человек, а на другом – груз. Вес груза = весу человека. Что произойдет, если человек будет на руках подтягиваться вверх по веревке?