Урок по физике "Для чего нужны законы Ньютона?"

Цели урока: в интересной форме обобщить, закрепить знания, полученные по теме, научить видеть проявление изученных закономерностей в окружающей жизни, расширить кругозор учащихся сведениями из истории жизни великих учёных, из истории космонавтики, совершенствовать навыки самостоятельной работы.

Ход урока:
1 .Организационный момент-1 -2мин.
2.Основная часть.

Мы с вами закончили изучение одного из самых больших разделов курса физики, который называется «Механика". Мы познакомились с основными законами этого раздела, с различными видами движения, классификацией сил в природе. Сегодня на уроке мы попытаемся, насколько это, возможно, повторить основные понятия этого раздела, посмотреть, как они используются на практике. Также мы обратимся к истории жизни великих учёных и истории открытий законов. Поэтому тема нашего урока-повторения "Основные законы механики и их практическое применение".
А начать наш урок я хотела бы с небольшой викторины, которая называется «Великие физики». Я буду вам называть некоторые факты из жизни какого-то учёного, его труды, а вы должны угадать о ком идёт речь.

1. Этот древнегреческий философ создал первую картину мира. Практически все положения его учения находятся в противоречии с современной картиной мира. Слово "физика" впервые появилось в его сочинениях. Кто это?
(это Аристотель)
2.Этот английский физик в 1788 году впервые предложил опыт по измерению гравитационной постоянной с использованием крутильных весов.
(это Кавендиш)
З. Итальянский физик. Он утверждал, что все законы теории справедливы только для абстрактных моделей, а потому должны проверяться экспериментом и уточняться. Он явился основоположником теории свободного падения, открыл явление инерции. Вспомните Пизанскую башню.
(это Галилео Галилей)
4.Научный оппонент Ньютона, утверждавший, что сила всемирного тяготения должна быть пропорциональна расстоянию, а не обратно пропорциональна квадрату расстояния. Основной закон деформации, касающийся силы упругости носит его имя.
(это Роберт Гук)
5. Этот русский учёный создал на основе механики Ньютона теорию косми­ческих летательных аппаратов.
(это Константин Эдуардович Циолковский)
Хорошо, вы неплохо помните имена учёных, а скажите, как вы думаете, о каком учёном, внёсшим огромнейший вклад в развитие физики, я не сказала? Конечно же, это Исаак Ньютон. Вспомните, сколько раз на зачётах вы проклинали его имя, а какой вклад он внёс в развитие не только механики, а всей физики. И, конечно же, истории жизни этого учёного мы посвятим больше времени, давайте послушаем доклад о его жизни и его открытиях, (выступление детей)
Вы видите, что жизнь учёного была нелегка, и он добился всего своим трудом. А теперь вспомним, какие законы сформулировал Ньютон? (ответы детей)
Ну, молодцы, законы вы знаете, но я просила вас подобрать интересные вопросы, какие-нибудь факты применения этих законов. Я знаю, что многие готовы, пожалуйста, вам слово.
1 Ученик.
(Демонстрирует опыт по инерции.) При каком условии из перевёрнутого ведёрка вода не выливается?
(Вода не выливается из ведёрка, которое вращается, даже тогда, когда оно перевёрнуто вверх дном. Правда, вращать ведро надо достаточно быстро. Указанное явление есть не что иное, как проявление инерции, а всякое движение по инерции (по 1 закону Ньютона) осуществляется без участия сил)
2 ученик.
Яблоко падает на Землю оттого, что его притягивает земной шар; но точно с такой, же силой и яблоко притягивает к себе всю нашу планету. Почему же мы говорим, что яблоко падает на землю, вместо того чтобы сказать: «Яблоко и земля падают друг на друга"?
(Яблоко и земля действительно падают друг на друга, но скорость этого падения различна для яблока и для земли. Равные силы притяжения сообщают яблоку ускорение 10 м/с², а земному шару - во столько же раз меньше, во сколько раз масса земли превышает массу яблока. Конечно, масса земного шара в неимоверное число раз больше массы яблока, и потому земля получает перемещение настолько ничтожное, что практически его можно считать равным 0.)
3 ученик.
История о том как "лебедь, рак да щука везти с поклажей воз взялись", известна всем. И результат тоже известен» а воз и ныне там". Но если рассматривать эту басню с точки зрения механики, результат получается вовсе не похожий на вывод баснописца Крылова. Напоминаю:
...Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад,
А щука тянет в воду.
(Басня утверждает, что "воз и ныне там", другими словами, что равнодействую­щая всех приложенных к возу сил равна О.Лебедь помогает раку и щуке её тяга направлена против силы тяжести, она уменьшает трение колёс о землю и об оси, облегчая тем самым вес воза. Остаются две силы: тяга рака и тяга щуки. Они направлены под углом друг к другу, и их равнодействующая не может =0.)
4 ученик
Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Вот его рассказ: «Однажды, спасаясь от турок, я попробовал перепрыгнуть болото верхом на коне. НО конь не допрыгнул до берега, и мы с разбегу шлёпнулись в жидкую грязь. Нужно было выбирать одно из двух: погибнуть или как-то спастись. Я решил спастись. НО как? Ничего под рукой не было. Но голова-то у нас всегда под рукой. Я рванул себя за волосы и таким образом вытащил из болота вместе с конём, которого сжал обеими ногами, как щипцами" Обоснуйте невозможность этого.
(Это противоречит 3 закону Ньютона. Никакие внутренние силы не могут сообщить телу движение. Они могут сместить отдельные части тела, а его центр тяжести остаётся на месте. Силы взаимодействия между телами замкнутой системы не могут изменить положения центра масс системы.)
5 ученик.
У меня простой вопрос. Касается он перетягивания каната. Если по 3 закону Ньютона на обе команды со стороны каната действуют одинаковые по модулю силы, направленные в противоположные стороны до команды тоже действуют на канат с одинаковыми по модулю и противоположными по направлению силами. Почему же одна из команд перетягивает другую? (Команды стоят на полу, упираясь в его поверхность и отталкивая землю назад. По тому же 3 закону Ньютона земля действует на каждую команду с такой же по модулю, но противоположно направленной силой. То есть с одной стороны команды взаимодействуют через канат, а с другой стороны каждая команда взаимодействует с землёй. Победит та команда, которая сильнее опирается о землю.)
Хорошо, давайте остановимся. Ведь у нас есть ещё не менее интересные законы. Давайте вспомним закон сохранения импульса. (Ответ) Не забудьте, что с законом сохранения импульса тесно связано понятие реактивного движения, то есть движения тела, возникающее в результате выброса им вещества или при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части. И вы знаете, что животные тоже используют этот закон. По принципу реактивного движения перемещаются осьминоги, каракатицы, кальмары. У Андрея Петрова есть такое стихотворение» Кальмар".
Наберёт он в рот воды,
-Чтобы не было беды,
Изо всех силёнок дунет,
На врага водою плюнет
И мгновенно удерёт,
Как ракетный самолёт!
Как же происходит их движение? Давайте послушаем.
(Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде, таким образом, забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тала, а затем энергично выбрасывает струю воды через эту же воронку в результате этого каракатица довольно быстро плавает задней частью тела вперёд. Причём каракатица, направляя трубку воронки вбок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в любых направлениях. Так же перемещаются кальмары. Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанических глубин. Он тоже передвигается по принципу реактивного движения, вбирает в себя воду, а затем с огромной силой проталкивает её через особое отверстие, и с большой скоростью (до 70км/ч) двигается толчками назад. При этом все 10 щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму.)
Хорошо, но говоря о реактивном движении невозможно не заговорить о космонавтике. Попробуйте ответить мне на такой вопрос. Кстати, только недавно я прочитала, что при выходе в открытый космос космонавт должен обязательно держать что-нибудь в руках. Это вам подсказка, а вопрос такой. Космонавту, находящемуся в открытом космосе, необходимо вернуться на корабль. Как же космонавту сдвинутся с места, если оттолкнуться ногами не от чего?
(Необходимо бросить какой-нибудь предмет в сторону, противоположную кораблю. Тогда по закону сохранения импульса МV=mv, где М и m -массы космонавта и предмета, а V и v -скорости космонавта и предмета. Космонавт приобретает скорость, направленную к ракете и равную:
V=v*m/М.)
Кстати, если космонавту необходимо повернуться он тоже может использовать этот закон. Ему необходимо вращать рукой в противоположном направлении.
Для поворота по часовой стрелке ему надо будет проделать следующий цикл движений: вытянуть правую руку в сторону, затем прижать её к груди, опустить вдоль туловища.
Ну а теперь мы вплотную подошли ещё к одному фундамен­тальному закону-закону всемирного тяготения. Многие учёные так, скажем "приложили руку к созданию этого закона. Польский учёный Николай Коперник(1473-1543)разработал схему гелиоцентрического устройства нашей планетной системы, но не смог объяснить причины, под действием которых происходит вращение планет вокруг Солнца. Немецкий астроном Иоганн Кеплер(1571-1630)вывел законы движения планет и высказал предположение, что тела взаимно притягиваются, эта сила прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Исаак Ньютон предложил строгую математическую формулировку закона и впервые доказал, что именно сила тяготения определяет движение планет. Ньютон открыл этот закон в 23 года, но 9 лет не публиковал его, так как неверные данные о расстоянии между Землёй и Луной не подтверждали его идею. Когда это расстояние было уточнено, Ньютон в 1667году опубликовал закон всемирного тяготения. Как он формулируется? (ответ)
В 1682 году английский учёный астроном Галлей по формулам Ньютона вычислил время вторичного прихода к Солнцу наблюдавшейся в то время на небе яркой кометы. Комета вернулась в строго рассчитанное время, что подтверждает истинность теории. Ну, мы с вами, к сожалению, астрономию не изучаем, но эта комета, наверное, известна многим. Она называется кометой Галлея и её периодичность составляет 86 лет. (Далее рассказ об открытии Урана)
А теперь давайте вспомним о таком удивительном явлении как невесомость. Удивление вызывает тот факт, что при наличии сил тяготения исчезает вес тела. В невесомости, при свободном полёте космического корабля, то есть в полёте с выключенными двигателями явления происходят иначе. Как вы думаете, можно ли измерить давление воздуха барометром-анероидом? Не помните, как выглядит этот прибор?
( главная часть - металлическая коробочка с волнистой поверхностью, из которой откачан воздух. Стрелка показывает, как меняется давление)
А давление измерить можно, так как давление газа объясняется ударами молекул о какую-либо поверхность.
Хорошо, а можно ли измерить вес тела при помощи пружинных весов?
(Нет, так как вес тела отсутствует, и в пружине не возникают деформации)
Правильно. А при помощи рычажных весов?
(Нет, равновесие наступает тогда, когда масса гирь равна массе тела. В невесомости и чашки весов и тела, лежащие на них, падают с одинаковым ускорением, равным ускорению свободного падения, поэтому при любом соотношении массы тела и массы гирь весы будут в равновесии.)
Будет ли плавать пробка на поверхности воды?
(нет, она будет плавать вместе с другими предметами по кабине космического корабля.)
Но наш урок подходит к концу и пора подвести некоторые итоги. Мы с вами повторили основные законы механики, правда у нас не осталось времени, чтобы повторить ещё один очень важный закон-закон сохранения и превращения энергии, но, надеюсь, мы к нему ещё вернёмся на следующих уроках. Вы тоже неплохо поработали с дополнительной литературой, нашли интересные вопросы, исторические сведения. Надеюсь, что на этом ваше знакомство с механикой и её законами не закончится, и вы захотите сами продолжить её изучение с помощью книг. Ведь для того, чтобы хорошо познакомиться с этой наукой у нас в рамках школьной программы очень мало времени.

Список литературы
1.Синичкин В.П. ,Синичкина О.П. Внеклассная работа по физике. Саратов ОАО «Издательство» Лицей”,2002.
2.Юфанова И.Л.Занимательные вечера по физике в средней школе. - М.:Просвещение,1995.
3.Елькин В.И.,Гармаш Л.Д.,Браверман Э.М.Физика и астрономия в походе и на природе. М,:”Школьная пресса”,2003.
4.Ерунова Л.И.Урок физики и его структура. - М.:Просвещение,1998
5.Детская энциклопедия «Я познаю мир». - М.:АСТ,1997