Цикл поурочных планов по физике за первую четверть (10 класс, ЕМН)

Урок 1 Дата_____________
Тема: Механическое движение. Относительность движения.
Цели:1.Образовательная:расширить и углубить знания об относительности движения; сформировать навыки сложения скоростей и перемещений, перехода от одной системы отсчета к другой.
2.Развивающая:развитие мыслительной деятельности учащихся посредством постановки проблемных вопросов; формирование умение сравнивать, самостоятельно делать выводы;.
3.Воспитательная: Воспитать чувство ответственности за качество и результат работы. Воспитать интерес к физике.
Тип урока: изучение нового материала.
Методы: словесные, наглядные.
Оборудование: показ видеоролика.
Ход урока
I Организационный момент. Постановка целей
II Изучение нового материала
Все тела во Вселенной движутся, поэтому не существует тел, которые находятся в абсолютном покое. По той же причине определить движется тело или нет, можно только относительно какого-либо другого тела.Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта.Механическоедвижениеотносительно: теломожетпокоиться в однойсистемеотсчета и в это же времядвигаться в другой; егоположение (координата) различно в разных системах отсчета. Относительна и траекториядвижениятела. Перемещениетела, пройденныйим путь и егоскоростьтакжеизменяются при переходе от однойсистемыотсчета к другой. Так, водительнеподвиженотносительно корпуса автомобиля, движущегося по шоссе, перемещение, путь и скоростьводителяотносительноавтомобиляравны нулю, но, например, относительнодеревьеввдольшоссеониимеютнекоторыезначения.
Можно ли быть неподвижным и при этом двигаться быстрее автомобиля Формулы 1? Оказывается, можно. Любое движение зависит от выбора системы отсчета, то есть любое движение относительно. Тема сегодняшнего урока: «Относительность движения. Закон сложения перемещений и скоростей». Мы узнаем, как выбрать систему отсчета в том или ином случае, как при этом найти перемещение и скорость тела
Относительность движенияМеханическим движением называют изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. В этом определении ключевой является фраза «относительно других тел». Каждый из нас относительно какой-либо поверхности неподвижен, но относительно Солнца мы совершаем вместе со всей Землей орбитальное движение со скоростью 30 км/с, то есть движение зависит от системы отсчета.
Система отсчета – совокупность системы координат и часов, связанных с телом, относительно которого изучается движение. Например, описывая движения пассажиров в салоне автомобиля, систему отсчета можно связать с придорожным кафе, а можно с салоном автомобиля или с движущимся встречным автомобилем, если мы оцениваем время обгона (Рис. 1).

Рис. 1. Выбор системы отсчета
Какие же физические величины и понятия зависят от выбора системы отсчета? Это:
1. Положение или координаты тела.
2. Траектория.
3. Перемещение и путь.
4. Скорость.
Зависимость характеристик движения от выбора системы отсчета называется относительностью движения.
В истории человечества были и драматические случаи, связанные как раз с выбором системы отсчета. Казнь Джордано Бруно, отречение Галилео Галилея – все это следствия борьбы между сторонниками геоцентрической системы отсчета и гелиоцентрической системой отсчета. Уж очень сложно было человечеству привыкнуть к мысли о том, что Земля – это вовсе не центр мироздания, а вполне обычная планета. А движение можно рассматривать не только относительно Земли, это движение будет абсолютным и относительно Солнца, звезд или любых других тел. Описывать движение небесных тел в системе отсчета, связанной с Солнцем, намного удобнее и проще, это убедительно показали сначала Кеплер, а потом и Ньютон, который на основании рассмотрения движения Луны вокруг Земли вывел свой знаменитый закон всемирного тяготения.Закон сложения перемещений и скоростейЕсли мы говорим, что траектория, путь, перемещение и скорость являются относительными, то есть зависят от выбора системы отсчета, то про время мы этого не говорим. В рамках классической, или Ньютоновой, механики время есть величина абсолютная, то есть протекающее во всех системах отсчета одинаково.
Рассмотрим, как находить перемещение и скорость в одной системе отсчета, если они нам известны в другой системе отсчета.
Человек идет по палубе парохода со скоростью  относительно парохода. Пароход движется поступательно со скоростью  относительно берега. Найдем скорость  человека относительно берега (Рис. 2).
Свяжем неподвижную систему отсчета (хОу) с Землей, а подвижную (х’О’у) – с пароходом.
 
Рис. 2. Пример задачи
Из Рис. 2 видно, что перемещение:
 Δ = Δ + Δ ⇒ Δ ≠ Δ,
где Δ – перемещение человека относительно парохода, Δ – перемещение парохода относительно берега, Δ – перемещение человека относительно берега.
Таким образом, если тело одновременно участвует в нескольких движениях, то результирующее перемещение точки равно векторной сумме перемещений, совершаемых ею в каждом из движений. В этом состоит установленный экспериментально принцип независимости движений.
Разделив это уравнение на промежуток времени, за который произошли перемещения человека и парохода, получим закон сложения скоростей:
  = + 
Скорость  тела относительно неподвижной системы отсчета равна геометрической сумме скорости  тела относительно подвижной системы отсчета и скорости  самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной.
ЗаключениеСегодня мы выяснили, что движение зависит от системы отсчета, что скорость, путь, перемещение и траектория – это понятия относительные. А время в рамках классической механики – понятие абсолютное.
III Закрепление изученного
Решение задач на стр.18 упр. 1 – 2,3
2. Вычислим мах.высоту подъёма: h=v0^2 / 2g. h=900 / 20=45м. А теперь время подъёма ( оно = времени падения на Землю). h=g*t1^2 / 2 отсюда t1=корень квадратный из 2h / g. t1=3c.Згначит за 4с оно поднялось втечение 3с на высоту 45м, а потом еще 1с падало ( без начальной скорости). Вычислим перемещение за 1с падения: h1=gt2^2 / 2. (t2=1c). h1=5м. Весь путь S=h+h1. S=45+5=50м. Среднепутевая скорость: vср=S / t. ( t=4c). vср=50 / 4=12,5м/c. Перемещение S1=h - h1. S1=45 - 5 =40м. Средняя скорость перемещения vср1=S1 / t. vср1=40 / 4=10м/c.
3. Аэростат двигаясь ускоренно вверх поднимется на высоту H=at^2/2=25м, и приобретет скорость V=at=10м/с направленную вверх.для предмета это будет начальная скорость V0, т.к. она направленна вверх, то он двигаясь по инерции поднимется на дополнительную высоту h=V0^2/2g=10м, за время t1=V0/g=1c. на высоте Hm=H+h=30м тело потеряет скорость и начнет свободно падать и упадет через время t2=(2Hm/g)^1/2=3,45c. общее время движения предмета после того как он выпал T=t1+t2=3,45c.
IV Домашнее задание

Урок 2 Дата_____________
Тема: Основные понятия и уравнения кинематики
Учащийся должен знать: Понятие материи, проекции вектора на координатную ось. Понятия равномерного и равнопеременного движения, перемещения (отличие понятий «путь» и «перемещение», формула перемещения при равнопеременном движении). Способы описания движения.
Учащийся должен уметь: Объяснять в чем состоит основная задача механики. Доказать ряд нечетных чисел аналитическим способом. Решать задачи на определение перемещения при равнопеременном движении; читать и строить графики, выражающие зависимость кинематических величин от времени.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Эксперимент и демонстрации: Моделирование системы отсчета. Зависимость траектории от выбранной системы отсчета. Виды механического движения.
Ход урока:
Оргмомент.
Актуализация опорных знаний:
а) История механики.
Механика- это одна из древнейших наук о движении материальных тел и взаимодействии между ними. Основная задача механики- определение координаты и скорости тела в пространстве с течением времени.
Хронология развития механики
Показ презентации «Ученые, внесшие вклад в развитие физики»
Аристотель Выяснение причины движения.
Архимед Конструирование машин и механических аппаратов.
Бируни, Улугбек Развитие астрономии.
Леонардо да Винчи Опытное изучение технических проблем.
Николай Коперник Гелиоцентрическая система мира.
Иоганн Кеплер Законы движения планет.
Галилео Галилей Опытное изучение причин движения.
Исаак Ньютон Математическое обоснование физических законов.
Альберт Эйнштейн Специальная теория относительности.
б) Основные понятия и уравнения кинематики.
Рассказ сопровождается показом видеолекции с диска «Экспресс- подготовка к экзамену».
Кинематикой называют раздел механики, в котором движение тел рассматривается без выяснения причин этого движения.
Механическим движением тела называют изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.
Механическое движение относительно. Движение одного и того же тела относительно разных тел оказывается различным. Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело называют телом отсчета.
Система координат, связанная с телом отсчета, и часы для отсчета времени образуют систему отсчета, позволяющую определять положение движущегося тела в любой момент времени.
В Международной системе единиц (СИ) за единицу длины принят метр, а за единицу времени – секунда.
Всякое тело имеет определенные размеры. Различные части тела находятся в разных местах пространства. Однако, во многих задачах механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела. Если размеры тела малы по сравнению с расстояниями до других тел, то данное тело можно считать его материальной точкой. Так можно поступать, например, при изучении движения планет вокруг Солнца.
Если все части тела движутся одинаково, то такое движение называется поступательным. Поступательно движутся, например, кабины в аттракционе «Гигантское колесо», автомобиль на прямолинейном участке пути и т. д. При поступательном движении тела его также можно рассматривать как материальную точку.
Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь, называется материальной точкой.
Понятие материальной точки играет важную роль в механике.
Перемещаясь с течением времени из одной точки в другую, тело (материальная точка) описывает некоторую линию, которую называют траекторией движения тела.
Положение материальной точки в пространстве в любой момент времени (закон движения) можно определять либо с помощью зависимости координат от времени x = x(t), y = y(t), z = z(t) .
Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина.
Пройденный путь l равен длине дуги траектории, пройденной телом за некоторое время t. Путь – скалярная величина.
Если движение тела рассматривать в течение достаточно короткого промежутка времени, то вектор перемещения окажется направленным по касательной к траектории в данной точке, а его длина будет равна пройденному пути.
В случае достаточно малого промежутка времени Δt пройденный телом путь Δl почти совпадает с модулем вектора перемещения При движении тела по криволинейной траектории модуль вектора перемещения всегда меньше пройденного пути.
Для характеристики движения вводится понятие средней скорости:
В физике наибольший интерес представляет не средняя, а мгновенная скорость, которая определяется как предел, к которому стремится средняя скорость за бесконечно малый промежуток времени Δt:

Простейшим видом механического движения является движение тела вдоль прямой линии с постоянной по модулю и направлению скоростью. Такое движение называется равномерным. При равномерном движении тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути. Для кинематического описания равномерного прямолинейного движения координатную ось OX удобно расположить по линии движения. Положение тела при равномерном движении определяется заданием одной координаты x. Вектор перемещения и вектор скорости всегда направлены параллельно координатной оси OX. Поэтому перемещение и скорость при прямолинейном движении можно спроектировать на ось OX и рассматривать их проекции как алгебраические величины.
Если в некоторый момент времени t1 тело находилось в точке с координатой x1, а в более поздний момент t2 – в точке с координатой x2, то проекция перемещения Δs на ось OX за время Δt = t2 – t1 равна Δs = x2 – x1.
Эта величина может быть и положительной, и отрицательной в зависимости от направления, в котором двигалось тело. При равномерном движении вдоль прямой модуль перемещения совпадает с пройденным путем. Скоростью равномерного прямолинейного движения называют отношение

Если υ > 0, то тело движется в сторону положительного направления оси OX; при υ < 0 тело движется в противоположном направлении.
Зависимость координаты x от времени t (закон движения) выражается при равномерном прямолинейном движении линейным математическим уравнением:
x(t) = x0 + υt.
В этом уравнении υ = const – скорость движения тела, x0 – координата точки, в которой тело находилось в момент времени t = 0. На графике закон движения x(t) изображается прямой линией.
В общем случае равноускоренным движением называют такое движение, при котором вектор ускорения остается неизменным по модулю и направлению.
При равноускоренном прямолинейном движении скорость тела определяется формулой
υ = υ0 + at.
В этой формуле υ0 – скорость тела при t = 0 (начальная скорость), a = const – ускорение. На графике скорости υ(t) эта зависимость изображается прямой линией.

2
Графики скорости равноускоренного движения.
По наклону графика скорости может быть определено ускорение a тела. Соответствующие построения выполнены на рис. для графика I. Ускорение численно равно отношению сторон треугольника ABC:

Чем больше угол β, который образует график скорости с осью времени, то есть чем больше наклон графика (крутизна), тем больше ускорение тела.
Для графика I: υ0 = –2 м/с, a = 1/2 м/с2.
Для графика II: υ0 = 3 м/с, a = –1/3 м/с2.
График скорости позволяет также определить проекцию перемещения s тела за некоторое время t. Выделим на оси времени некоторый малый промежуток времени Δt. Если этот промежуток времени достаточно мал, то и изменение скорости за этот промежуток невелико, то есть движение в течение этого промежутка времени можно считать равномерным с некоторой средней скоростью, которая равна мгновенной скорости υ тела в середине промежутка Δt. Следовательно, перемещение Δs за время Δt будет равно Δs = υΔt. Это перемещение равно площади заштрихованной на рис.  полоски. Разбив промежуток времени от 0 до некоторого момента t на малые промежутки Δt, можно получить, что перемещение s за заданное время t при равноускоренном прямолинейном движении равно площади трапеции ODEF. Соответствующие построения выполнены на рис.  для графика II. Время t принято равным 5,5 с.

Так как υ – υ0 = at, окончательная формула для перемещения s тела при равномерно ускоренном движении на промежутке времени от 0 до t запишется в виде:

Работа с учебником. Найти в учебнике и объяснить:
-как определить среднюю скорость равноускоренного движения;
-доказать по рисунку 1.4 учебника смысл ряда нечетных чисел.
Закрепление пройденного:
а) Выполнение теста «Проверь себя» (презентация).
б) Разбор примера 1 на стр. 10 учебника.
в) Решение задач.
Упр. 1 (1)
Дано: ,
Найти:
Решение. Обозначим через длину вагона, а через – ускорение поезда. В момент, когда пассажир вышел на перрон, поезд уже двигался равноускоренно в течение времени и его перемещение составило величину .
За время поезд переместился на расстояние . Поскольку перемещение поезда за время равно длине вагона, для предпоследнего вагона можно записать: .
Аналогично для последнего вагона: .
Из этих соотношений вытекает равенство .
Выражая отсюда τ, получаем .
Вычисления:
Ответ:
Домашнее задание: §1.1, 1.2, Упр.1(5), вопрос 6 на стр. 11 (письменно)

Урок 3 Дата_____________
«Движение тела, брошенного под углом к горизонту»
Тема урока: Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Цели урока:
Изучить движение тел, брошенных под углом к горизонту, выявить
основные закономерности такого движения.
научить учащихся решать задачи на расчет кинематических
характеристик тела, брошенного под углом к горизонту.
продолжить развитие познавательного интереса; развитие навыков
самообразования; повышение ИКТ-компетентности учащихся.
Дидактические средства: учебник «Физика 10» С.А.Тихомирова,
Б.М.Яворский, карточки текстами заданий, учебный компьютерный курс
компании «ФИЗИКОН» «Открытая физика 2.6»
План урока:
I. Организационный момент. Сегодня на уроке мы продолжим решать
задачи на расчет скорости и координаты движущихся тел.
II. Физический диктант
Задание:
1. Средняя скорость (определение, формула, единицы измерения).
2. Мгновенная скорость (определение, формула).
3. Среднее ускорение (определение, формула, единицы измерения).
4. Мгновенное ускорение (определение, формула).
5. Формула пути и скорости при равнопеременном движении.
III. Постановка проблемы
Знакомы ли вам такие игры, как баскетбол, волейбол? По какой траектории
чаще всего летит мяч в этих играх?
Учащимся предлагается сформулировать тему и цель урока.
Тема урока записывается на доске и в тетрадях учащихся.
IV. Изучение нового материала
Постановка задачи
перед учащимися:
Спортсмен толкает
ядро. Выяснить, при
каком угле бросания
ядра его дальность
полѐта будет
максимальной
Пронаблюдаем движение ядра, брошенного под углом к горизонту
(Модель 1.8. Движение тела, брошенного под углом к горизонту
«Открытая физика» 2.6)
Алгоритм деятельности учащихся:
1. Выбрать систему отсчета.
2. Определить проекции векторов начальной скорости и ускорения навыбранные оси координат.
3. Написать уравнения проекций скоростей и координат.
Учащиеся выполняют действия по предложенному алгоритму и результат
записывают на доске и в тетради.
Вид доски:

Рассказ учителя и вывод формулы дальностиполѐта тела и высоты
подъѐма.
V. Самостоятельная работа
Задача: Спортсмен, толкающий ядро, сообщает ему начальную скорость 25
м/с, направленную под углом а) 30o.; б) 45o; в) 60o к горизонту
Найдите проекции начальной скорости на горизонтальное и
вертикальное направление.
Вычислите, через сколько секунд ядро упадет на землю.
Вычислите дальность полета ядра.
Вычислите максимальную высоту подъема ядра над землей.
Учащиеся проверяют правильность своих расчетов, моделируя процесс припомощи компьютерной программы «Открытая физика 2.6»


Вывод: с увеличением угла от 00 до 450 дальность полѐта увеличивается, дляугла в 450 дальность полѐта максимальная. При дальнейшем увеличении угла
дальность полѐта уменьшается.
VI. Повторение
– Как изменяется со временем горизонтальная координата тела, брошенного
под углом горизонту?
– По какому закону изменяется его вертикальная координата?
– Почему дальность полета ядра в разных вариантах различная?
– Как спортсмен может улучшить свой результат?
– Под каким углом к горизонту нужно бросить тело, чтобы дальность полета
была максимальной?
VII. Итог урока
– Что вы узнали сегодня на уроке?
– Чему вы научились?
Домашнее задание:

Урок 4 Дата_____________
Тема урока: "Движение тела брошенного горизонтально
Цели:
Продолжение знакомства с разнообразием равноускоренных движений.
Обучение сравнению разных видов движений, нахождению общих черт и отличий, умению делать выводы из наблюдаемых явлений.
Познакомить с методикой решения задач по данной теме, показать универсальность законов применяемых при решении задач.
Расширение кругозора.
Этапы уроков:
Этап определения цели урока
Этап актуализации знаний
Этап получения новых знаний по теме “Движение тел под действием силы тяжести”
Этап подготовки к решению задач
Этап закрепления материала в процессе решения кроссворда, задач, теста
Задание на дом
Сопровождение уроков:
Презентация “Движение тел под действием силы тяжести”.
Кинофрагменты.
Опыты.
Оборудование уроков:
Компьютерный класс
Видеопроектор
Электронный дидактический материал для учащихся
Приборы: трубка Ньютона, диски металлический и бумажный
ХОД УРОКА
I. С сегодняшнего дня мы будем рассматривать характер и законы движения тел, на которые действует только сила тяжести. Видов движений под действием силы тяжести может быть несколько: движение тел брошенных вертикально вверх, вертикально вниз, горизонтально, под углом к горизонту. Значение знаний этих законов трудно недооценить. Они объясняют движение парашютистов, снарядов, спортсменов на трамплинах и т.д.
См. Приложение 4, слайд 2
II. Прежде чем начнем рассматривать законы движений тел под действием силы тяжести, давайте вспомним основные понятия.
Дайте определение равноускоренного движения.
Какие вы знаете формулы равноускоренного движения? (Формулы на доске выполняются учеником.)
Как выглядят графики зависимости S(t), S(t2)? (Графики на доске выполняются учеником.)
III. Теперь давайте рассмотрим законы движения падающего телаc с помощью модели.


См. Приложение 4, слайд 3
Сравнение графиков, полученных с помощью модели и нарисованных вами на доске, позволяет сделать вывод: падение тел – равноускоренное движение.
А все ли тела падают с одинаковым ускорением, от чего зависит ускорение падающих тел?
Каждый из нас наблюдал, что при падении любого тела на Землю из состояния покоя оно быстро увеличивает свою скорость, т. е. движется с ускорением. Очевидно, это ускорение сообщает ему земной шар. Долгое время считали, что Земля сообщает разным телам различные ускорения. Простые наблюдения как будто подтверждают это. Птичье перо или лист бумаги падает гораздо медленнее, чем камень. Вот почему со времен Аристотеля (греческого ученого, жившего в IV в. до н. э.) считалось незыблемым мнение, что ускорение, сообщаемое Землей телу, тем больше, чем тяжелее тело.
Только Галилео Галилею (см. Приложение 1) в конце XVI в. удалось опытным путем доказать, что в действительности это не так. Нужно учитывать сопротивление воздуха. Именно оно искажает картину свободного падения тел, которую можно было бы наблюдать в отсутствие земной атмосферы.
См. Приложение 4, слайд 4
Наблюдая падение различных тел (пушечное ядро, мушкетная пуля и т. д.) со знаменитой наклонной Пизанской башни, Галилей доказал, что земной шар сообщает всем телам одно и то же ускорение. Все эти тела достигали поверхности Земли примерно за одно и то же время.
Особенно прост и убедителен опыт, проделанный впервые Ньютоном. В стеклянную трубку помещают различные предметы: Дробинки, кусочки пробки, пушинки и т. д. Если перевернуть трубку так, чтобы эти предметы могли падать, то быстрее всего упадет дробинка, за ней кусочек пробки и, наконец, плавно опустится пушинка.
Но если выкачать из трубки воздух, то мы увидим, что все три тела упадут одновременно. Значит, движение пушинки задерживалось ранее сопротивлением воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении, например, пробки. Когда же на эти тела действует только притяжение к Земле, то все они падают с одним и тем же ускорением.
Опыт с металлическим и бумажным кругами, трубкой Ньютона.
Вывод: если телам ничего не мешает, то они все падают с одинаковым ускорением.
Падение тел в безвоздушном пространстве — свободное падение. Ускорение, с которым тела падают в безвоздушном пространстве — ускорение свободного падения. g = 9,8 м/с2.
См. Приложение 4, слайд 5,
В дальнейшем было определено, что ускорение свободного падения не одинаково в разных местах поверхности Земли и уменьшается с высотой.
На полюсе g = 9,832 м/с2На экваторе g = 9,780 м/с2На высоте 100 км над полюсом g = 9,53 м/с2На Луне g = 1,623 м/с2См. Приложение 4, слайд 6
Закрепление кроссворд (см. Приложение 2)
Свободное движение тел обладает следующей особенностью: тело, брошенное горизонтально и просто отпущенное с того же уровня падают одновременно. Проследим движение таких тел на модели.
См. Приложение 4, слайд 7
Наблюдения позволяют сделать вывод: время свободного падения тел, не имеющих вертикальной составляющей скорости, не зависит от траектории движения.
IV. Прежде чем приступить к решению задач, рассмотрим алгоритм решения задач по теме.
Записать данные задачи.
Сделать чертеж.
Выбрать систему координат и записать уравнения движения и изменения скорости тела в проекциях на заданные оси.
Выбрать характерные точки на чертеже и переписать уравнения относительно этих точек.
Решить полученную систему и оценить результат.
См. Приложение 4, слайд 8
На протяжении всей истории человечества враждующие стороны, доказывая свое превосходство, использовали камни, пули, стрелы и т.д. Точность попадания в цель определяла успех. Следствием изучения траекторий движения снарядов появилась наука баллистика – раздел механики, изучающий движение тел в поле силы тяжести Земли.
Давайте рассмотрим математическое описание движений тел брошенных горизонтально или под углом к горизонту.

См. Приложение 4, слайд 9
V. Используя эти законы можно решить любую задачу по теме “Движение тел под действием силы тяжести”. Рассмотрев основные понятия и законы свободного падения, приступим к решению задач.
Начнем с движения тела по вертикали.
Задача №1. С балкона бросили мяч вертикально вверх со скоростью ? = 9м/с. Найдите положение мяча относительно точки бросания мяча и его скорость спустя время t1=2с от момента бросания. Сопротивление воздуха не учитывать.
См. слайд Приложение 4, 10 (на слайде показана последовательность решения задачи в соответствии с алгоритмом)
Интересным является движение тел, имеющих начальную скорость, направленную горизонтально. Рассмотрим траекторию движения тела, направление скорости и ускорения в каждой точке траектории.

Решим задачу № 2 и проверим правильность решения с помощью действующей модели.
См. Приложение 4, слайд 11,12
Задача № 2. С какой скоростью должен ехать мотоциклист, чтобы перепрыгнуть водоем?
Чаще всего в жизни встречаются движения тел, брошенных под углом к горизонту. Рассмотрим особенности такого вида движения с помощью модели. Пронаблюдайте движение снарядов и ответьте на вопросы:
Как зависит дальность полета от скорости движения снаряда?
Как зависит дальность полета снаряда от угла вылета?
При каком угле вылета снаряда дальность полета наибольшая?

См. Приложение 4, слайд 14
(Обратить внимание учащихся, что наибольшая дальность полета снаряда будет при угле вылета 45о).
вариант угол
1 150
2 300
3 450
4 600
5 750
Задача № 3. Определите, с какой скоростью под заданным углом к горизонту необходимо выпустить снаряд, чтобы он попал в цель?
вариант скорость, м/с1 15
2 16
3 16,5
4 18
5 19
Задача № 4. Определите, под каким углом к горизонту необходимо выпустить снаряд с заданной скоростью, чтобы он попал в цель?
См. Приложение 4, слайд 15,16
Проверим полученные результаты с помощью действующей модели.
(Данные задачи можно предложить в классах обладающих достаточной математической подготовке).
Для подведения окончательного итога изучения темы предлагаю пройти тестирование (компьютерноеПриложение 3 или с помощью раздаточного материала Приложение 5).
На последних слайдах презентации № 18,19, 20, 21 представлены кинофрагменты (см. Приложение 6):
Основная задача механики и движение тел брошенных под углом к горизонту,
Падение снарядов, брошенных с самолета,
Полет баллистических ракет,
Полет космических ракет.
Кинофрагменты можно использовать перед началом изучения темы для создания элемента заинтересованности, в середине – для обоснования рассмотрения данных видов движений или в конце – при подведении итогов.

Урок 5 Дата_____________
Решение задач
В задачах по элементарному курсу электромагнетизма можно выделить основные группы:
а) задачи о силовом действии ЭМ-поля на проводники с током и
б) задачи о силовом действии ЭМ-поля на движущиеся в нем заряженные частицы.
Плоское движенце заряженной частицы в однородном магнитном поле.
При движении заряженной частицы в магнитном поле на нее действует сила Лоренца, которая, как известно, направлена перпендикулярно вектору скорости частицы, поэтому эта сила работы не совершает. Следовательно, при движении частицы в любом стационарном магнитном поле кинетическая энергия и модуль скорости частицы сохраняются - изменяется только направление вектора скорости частицы.

Рассмотрим движение заряженной частицы в однородном магнитном поле, когда вектор скорости частицы направлен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля. Так как модуль скорости частицы сохраняется, сила Лоренца перпендикулярна вектору индукции поля, то вектор скорости все время будет перпендикулярен вектору индукции поля. Итак, модули векторов скорости и индукции постоянны, векторы перпендикулярны, следовательно, модуль силы Лоренца также будет оставаться постоянным и равным Fл = qυB. Сила Лоренца является центростремительной, она приводит к искривлению траектории, а, так ее модуль постоянен, то кривизна траектории частицы будет постоянна, то есть траекторией частицы будет окружность. Радиус этой окружности R можно найти на основании уравнения второго закона Ньютона.

из которого находим:
Найдем период обращения частицы в магнитном поле: .
Задача 1.
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью υ. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А) радиус орбиты 1) увеличится
Б) период обращения 2) уменьшится
В) кинетическая энергия 3) не изменится
Решение:
Радиус окружности по которой движется частицы зависит от скорости: . При увеличении скорости частицы радиус увеличится.
Период обращения частицы в магнитном поле не зависит от скорости частицы: , значит период останется прежним.
Кинетическая энергия зависит от скорости: , при увеличении скорости кинетическая энергия возрастает.
А Б В
1 3 1
Задача 2.
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью υ. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении заряда частицы, если ее скорость не изменилась?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А) радиус орбиты 1) увеличится
Б) период обращения 2) уменьшится
В) кинетическая энергия 3) не изменится
Решение:
Радиус окружности по которой движется частицы зависит от заряда частицы: . При увеличении заряда частицы радиус уменьшится.
Период обращения частицы в магнитном поле зависит от заряда частицы: , чем больше заряд частицы, тем период обращения меньше.
Кинетическая энергия зависит от скорости: от заряда не зависит.
А Б В
2 2 3
Задача 3.
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью υ. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы, если в этом поле с такой же скоростью движется частица массой 2m и зарядом q?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А) радиус орбиты 1) увеличится
Б) период обращения 2) уменьшится
В) кинетическая энергия 3) не изменится
Решение:
Радиус окружности по которой движется частицы зависит от массы частицы: . При увеличении массы частицы в 2 раза радиус увеличится в 2 раза.
Период обращения частицы в магнитном поле зависит от массы частицы: , чем больше масса частицы, тем период обращения больше.
Кинетическая энергия зависит от скорости и массы частицы: , для частицы большей массы кинетическая энергия больше.
Домашние задание:

Урок 7 Дата_____________
Движение по окружности
Цели урока:
Изучить равномерное движение тела по окружности и познакомить учащихся с основными характеристиками данного движения.
Задачи урока:
Образовательная(Обучающие: продолжить формирование представлений о движении тела; сформировать у учащихся представления о характеристиках равномерного движения по окружности. Развивающие: продолжить работу по формированию ключевых компетенций учащихся: умения сравнивать, анализировать, делать выводы из наблюдений, обобщать опытные данные на основе имеющихся знаний о движении тела; развивать способность обобщать и представлять разнообразную информацию в рамках общей поставленной задачи;формировать умения использовать основные понятия, формулы и физические законы движения тела при движении по окружности;развивать физическое мышление учащихся через практическую деятельность; развивать умения сравнивать и анализировать.Воспитывающие: воспитывать самостоятельность; научить детей сотрудничеству;воспитывать уважение к мнению других (работа в группе)
Ход урока
1.Организационный момент
Актуализация знаний
В начале занятия давайте проведем физическую разминку. Повторим основные понятия кинематики.
Вопросы разминки:
Какое движение называют равномерным?
Что называют скоростью равномерного движения?
Какое движение называют равнопеременным?
Что такое ускорение тела?
Что такое путь и перемещение?
Какие типы траектории Вам известны?
При каком движении путь и перемещение совпадают? Не совпадают?
2. Объяснение нового материала
Действительно, при криволинейном движении путь и перемещение не совпадают. Давайте рассмотрим данное движение более подробно. Посмотрите внимательно на рисунок (слайд 1).
-21590363220Мы видим, что движение по окружности - частный случай криволинейного движения.
Итак, тема нашего урока: «Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью» (слайд 2).
Какими же величинами можно охарактеризовать данное движение?

Скорость тела, направленную по касательной к окружности, называют линейной.
Если за любые равные промежутки времени радиус-вектор тела поворачивается на одинаковые углы, а линейная скорость тела по модулю не изменяется (т. е. если |v0|=|v|), движение тела по окружности называют равномерным (не следует забывать, что равномерное движение по окружности происходит с ускорением, так как скорость тела непрерывно меняется по направлению).
Угловой скоростью называют величину, равную отношению угла поворота радиуса-вектора точки, движущейся по окружности к промежутку времени t, в течение которого произошел этот поворот.
0549275Мгновенная скорость тела в каждой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории. Следовательно, в криволинейном движении направление скорости тела непрерывно изменяется. т.е. движение по окружности со скоростью, постоянной по модулю является ускоренным.
Исходя из данной информации: Какой вопрос у Вас возникает?
/Как направлено ускорение?
Как оно называется? Центростремительное ускорение всегда направлено к центру окружности.
4. физ. пауза.
5. Закрепление нового материала (22-25 минут)
1. Тело движется равномерно по окружности в направлении часовой стрелке. Как направлен вектор ускорения при таком движении?
2. Автомобиль движется на повороте по круговой траектории радиусом 50 м с постоянной по модулю скоростью 10 м/с. Каково ускорение автомобиля?
3. Тело движется по окружности радиусом 10 м. Период его вращения равен 20с. Чему равна скорость тела?
4.Тело движется по окружности радиусом 5м со скоростью 20 м/с. Чему равна частота вращения?
5. Автомобиль движется с постоянной по модулю скоростью по траектории, представленной на рисунке. В какой из указанных точек траектории центростремительное ускорение минимально?

Подведение итогов урока.
Домашнее задание -§

Урок 9 Дата_____________
Тема: Законы Ньютона. Динамика поступательного движения. Решение задач
Цели: изучить физическое содержание Второго закона Ньютона - основного закона динамики.Демонстрации: взаимодействие магнитной стрелки компаса с постоянным магнитом; взаимодействие бруска и сжатой пружины.Ход урокаI. Повторение. Проверка домашнего заданияПри повторении изученного материала особое внимание необходимо уделить глубокому пониманию содержания первого закона Ньютона. Для этого, конечно, недостаточно формально пересказать содержание материала учебника.Будет лучше, если повторение домашнего задания будет разбито на два этапа. На первом этапе два ученика могут ответить на вопросы к § 7. При этом нужно акцентировать внимание на правильном понимании реальных моделированных систем и их идеальных моделях. Точно такой же подход должен быть и в понимании инерциальных систем отсчета.На втором этапе можно предложить ученикам ответить на ряд вопросов по теме, например:- Может ли автомобиль двигаться по горизонтальному шоссе равномерно с выключенным двигателем?- Парашютист равномерно спускается на землю. Действие каких сил скомпенсировано?- Воздушный шарик, заполненный водородом, поднимается вверх. Какие силы действуют на шарик? Скомпенсированы ли они?II. Изучение нового материалаПлан изложения нового материала:1. Взаимодействие тел. Демонстрация опытов.2. Сила как мера взаимодействия тел.3. Второй закон Ньютона.4. Расчет ускорения.1. Переходя к изложению нового материала, следует обратить внимание, что в реальном мире, который нас окружает, практически не встречается изолированных тел. Следовательно, обычно тела взаимодействуют с другими, и не всегда при этом действие сил скомпенсировано.Ранее было отмечено, что в качестве инерциальной системы отсчета можно выбирать систему, связанную с Землей. В этом случае первый закон Ньютона выполняется, если действие сил скомпенсировано.Если рассмотреть на опыте поведение магнитной стрелки, то она выставляется определенным образом по магнитному полю Земли. Стоит только к компасу поднести постоянный магнит, как стрелка начинает менять свое положение. Значит, при этом появляется нескомпенсированная сила, выводящая стрелку из состояния покоя.Если прикрепить брусок к сжатой пружине, а затем отпустить (см. рис. 96), тo брусок начнет двигаться по направлению силы упругости пружины.
2. Таким образом, говоря об изменении скорости тела, мы всегда подразумеваем обязательное взаимодействие тел, причем силы в этом случае нескомпенсированы.Мерой взаимодействия тел между собой является векторная величина, I которая называется силой (F).Основной единицей силы в системе СИ является ньютон (Н).F = [H].Если к телу сила не приложена, то тело не изменяет своего положения. Если тело до момента, когда F = 0, двигалось прямолинейно и равномерно, то в любой инерциальной системе отсчета такой тип движения сохранится.В случае, когда F ≠ 0, тело начинает двигаться ускоренно. Так как масса тела m — мера инертности, то, наверное, значение ускорения должно зависеть и от массы m, и от величины силы F.3. Ньютон установил связь между массой, силой и ускорением.Это соотношение является Вторым законом Ньютона, его еще называют основным законом динамики:Произведение массы тела на его ускорение равно силе, с которой на него действуют окружающие тела.F = m · а .Это - основное уравнение динамики поступательного движения.Обычно к телу приложено несколько сил, и поэтому под силой F понимают равнодействующую всех сил, приложенных к телу.Если Fp = 0, то тело покоится или движется прямолинейно и равномерно.Если Fp ≠ 0, то тело всегда движется с ускорением.4. Ускорение а всегда совпадает с направлением равнодействующей силы. Из второго закона Ньютона легко вывести:
Отсюда:а) ускорение тела прямо пропорционально силе, приложенной к телу;б) ускорение тела обратно пропорционально массе тела. Вспомним, что сила в СИ измеряется в Ньютонах. Один Ньютон - это сила, под действием которой телу массой 1 кг, сообщается ускорение в 1 м/с2.III. Закрепление изученногоС целью закрепления материала учитель может провести краткий опрос по изученной теме:- От чего зависит ускорение тела?- Как движется тело, когда векторная сумма действующих на него сил равна нулю?- Под действием какой силы тело массой 1 кг приобретает ускорение 1 м/с2?- Какая сила сообщает телу массой 5 кг ускорение 4 м/с2?Для коллективного обсуждения учитель может предложить и пару более сложных задач:1. Может ли равнодействующая трех равных по модулю сил, приложенная к одной точке, быть равной нулю?2. При каком условии тело движется с постоянным ускорением?Домашнее задание
Урок 10 Дата_____________
Вращательное движение твердого тела
Цель: сравнить два вида движения; линейная и угловая скорость.
Ход урокаI. Вопросы для повторения
1. Точка движется равномерно по окружности. Имеет ли она ускорение?
2. Куда направлено ускорение конца стрелки часов?
3. Может ли криволинейное движение происходить без ускорения?II. Решение экспериментальных задач Оборудование: часы, магнитофон, линейка.1. Определите частоту вращения секундной стрелки часов, линейную скорость и центростремительное ускорение ее конца и средней точки.2. Определите скорость движения магнитофонной ленты при ее обратной перемотке.3. Используя линейку и часы с секундной стрелкой, определите скорость движения магнитофонной ленты при записи или воспроизведении звука на магнитофоне. Найдите время записи. Результат проверьте прямыми измерениями (задания могут быть даны на дом).III. Изучение нового материалаЧтобы изучить движение тела, т.е. изменение положения в пространстве, нужно, прежде всего, уметь определять само это положение. Каждое тело имеет определенные размеры, и, следовательно, разные точки тела находятся в разных местах пространства. Это не нужно тогда, когда все точки тела движутся одинаково. Например, движение чемодана, который мы поднимаем с пола.Движение тела, при котором все его точки движутся одинаково, называется поступательным.Тело движется поступательно, если оно одновременно не вращается и даже не поворачивается.Вращением твердого тела вокруг неподвижной оси, называется такое движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых находятся на одной прямой, перпендикулярной плоскостям этих окружностей. Сама эта прямая есть ось вращения. В технике такой вид встречается часто: вращение валов двигателей, генераторов, колес.Линейная и угловая скоростьРассмотрим движение материальной точки М по окружности радиусом R. Положение точки на окружности в произвольный момент времени t однозначно определяется, если задан угол Д радиуса ОМ, проведенного к точке относительно некоторого неподвижного радиуса ОА, положение которого условно примем за нулевое (рис. 55).
Положение точки может быть определено, если задана длина AM. Оба эти способа задания положения точки эквивалентны.Пусть за малый промежуток времени Δt т. М проходит дугу длиной Δl, а радиус поворачивается на угол Δφ.Линейная скорость: 
Угловая скорость: 
IV. Закрепление изученного1. Что называют механическим движением?2. Какое движение называют поступательным?3. Какое движение называют вращательным?4. Что называют линейной скоростью тела при движении его по окружности?5. Что называют угловой скоростью?6. Выведите формулу, выражающую зависимость между линейной и угловой скоростью.Решение задач1. Какова линейная скорость тела, движущегося равномерно по окружности радиусом 3 м, если центростремительное ускорение равно 12 см/с2.2. Шкив вращается с угловой скоростью 50 рад/с. Определить центростремительное ускорение точек, находящихся на расстоянии 20 мм и 80 мм от оси вращения.3. Проследите за проигрыванием граммофонной пластинки. Какова траектория кончика иглы: а) относительно корпуса проигрывателя; б) относительно пластинки; в) относительно головки звукоснимателя.4. Измерьте частоту вращения и угловую скорость граммофонного диска. Что обозначают числа на шкале регулятора скорости? Одинакова ли линейная скорость граммофонной иглы относительно пластинки в начале и в конце проигрывания?Домашнее задание
Урок 10 Дата_____________
Второй закон Ньютона для вращательного движения. Гироскоп
Цель: сформулировать три закона Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания. Повторение
1. Что изучает кинематика?
2. Какое движение называется центростремительным?
3. что такое линейная и угловая скорость?
4. Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчета?
III. Изучение нового материала
Действия тел друг на друга, создающие ускорение, называются силами. Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосредственном соприкосновении, и силы, которые действуют независимо от того, соприкасаются тела или нет, т. е. на расстоянии.
Эксперимент 1
Возьмем в руки кусок мела, разожмем пальцы, и мел упадет. (Земля притягивает, действует на расстоянии.)
Эксперимент 2
Наэлектризованную палочку поднесем к висячей гильзе. Гильза притянется. (Взаимодействие на расстоянии.)
Эксперимент 3
Катнем мяч. (Непосредственное взаимодействие.)
Эксперимент 4 _
Демонстрация сегнетова колеса. (Взаимодействие.)
Наблюдая ускорение, полученное каким-либо телом под действием различных сил, видели, что ускорения могут оказаться различными как по модулю, так и по направлению. Сила векторная величина. Силу измеряют динамометром. Силы, действующие при непосредственном соприкосновении, действуют по всей соприкасающейся поверхности тел. Молоток, ударяющий по шляпке гвоздя, действует на всю шляпку. Но если площадь мала, то считают, тело действует на одну точку. Эта точка называется точкой приложения.
Если же на тело действует несколько сил, то их действие на тело можно заменить одной заменяющую силу называют суммой или равнодействующей.
I закон Ньютона
Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны упругих тел не заставит ее (его) изменить это состояние.
Тело движется прямолинейно и равномерно, так как все действующие на него силы скомпенсированы. (Равнодействующая равна нулю.)
Во Вселенной практически невозможно найти тело, не испытывающее внешнего воздействия.
I закон - закон инерции. Непосредственно подтвердить экспериментально | его невозможно, он аксиоматичен. Однако можно объяснить ряд опытов, что является косвенным подтверждением справедливости этого закона.
Эксперимент 5
Монета, лежащая на плексигласе, закрывающем бутылку, при резком щелчке по плексигласу в горизонтальной плоскости монета упадет в бутылку. (Монета сохраняет состояние покоя по инерции.)
Следствие I закона Ньютона состоит в том, что тело может двигаться как при наличии, так и при отсутствии внешнего воздействия.
Эксперимент 6
Подвижная тележка прикреплена при помощи пружинного динамометра к перекинутой через нити с грузом на конце. Груз растягивает пружину, сообщающую своей силой упругости ускорение тележке. Чем больше подвешиваем груз, тем сильнее растянута пружина и тем больше ускорение тележки.
Опыт показывает, что направление ускорения совпадает с направлением силы, вызвавшей ускорение:
F = ma.
II закон Ньютона
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на создаваемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают: а =F/m
Закон можно выразить в другой форме. Ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально действующей на тело силе,- обратно пропорционально массе тела и направлено так же, как и сила.
Особенности II закона Ньютона:
1. Верен для любых сил.
2. Сила - причина, определяет ускорение.
3. Вектор а сонаправлен с вектором F.
4. Если действуют на тело несколько сил, то берется равнодействующая.
5. Если равнодействующая равна нулю, то ускорение равно нулю. (Первый закон Ньютона)
6. Можно применять только по отношению к телам, скорость которых мала по сравнению со скоростью света.
III закон Ньютона
Эксперимент 7
Возьмем два динамометра, и зацепим друг за друга их крючки, и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями обоих динамометров.
Что увидим? Показания будут совпадать. Сила, с которой первый действует на второй, равна силе, с которой второй действует на первый.
Эксперимент 8
Укрепим на одной тележке магнит, на другой - кусок железа и прикрепим к тележкам динамометры. Тележки могут оставаться на разном расстоянии друг от Друга, сила взаимодействия между магнитом и куском железа будет больше или меньше в зависимости от расстояния. Но во всех случаях окажется, что динамометры дадут одинаковые показания.
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.
Fn = -Fn (III закон Ньютона.)
Особенности III закона Ньютона:
1. Силы возникают только парами.
2. Всегда при взаимодействии.
3. Только силы одной природы.
4. Не уравновешивают.
5. Верен для всех сил в природе.
IV. Закрепление изученного
1. Сформулируйте I закон Ньютона.
2. В чем состоит явление инерции?
3. Как движется тело, к которому приложена сила, постоянная по модулю и по направлению?
4. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.
5. Верно ли утверждение - силы есть, а ускорения нет.
6. Если на тело действует несколько сил, как определяется равнодействующая сил?
7. Запишите III закон Ньютона.
8. Как направлены ускорения взаимодействия между собой тел?
9. Выполняется ли III закон Ньютона при взаимодействии на расстоянии или только путем непосредственного контакта.
10. Запишите II закон Ньютона.
Домашняя работа

Урок 12 Дата_____________
"Закон всемирного тяготения"
Тема: «Закон всемирного тяготения. Движение в гравитационном поле»
Тип урока: комбинированный.
Цель урока – изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Шире раскрыть понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомить учащихся с областью действия гравитационных сил.
Задачи урока:
Образовательные:
сформировать понятие гравитационных сил;
добиться усвоения закона всемирного тяготения;
познакомить с опытным определением гравитационной постоянной;
познакомить с понятиями “моделирование”, “модель”, “компьютерное моделирование”.
Воспитательные:
формировать систему взглядов на мир;
воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе.Развивающие:
развивать речь, мышление;
совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты;научить работать с экспериментальной математические моделью.
Оборудование к уроку:
компьютерный класс
полный интерактивный курс «Открытая астрономия»
1С: Репетитор
видеопроектор, экран
презентация учащихся (Приложение)
Домашнее задание: §15, упр15.
План урока:
1. Организация начала урока, объявление темы и цели урока – 3 мин. 2. Повторение пройденного материала по теме «Три закона Ньютона» – 7 мин. 3. Новый материал – 20 мин. 4. Работа с презентацией – 15 мин. 5. Работа с моделями в компьютерном классе – 42 мин.6. Подведение итогов урока – 3 мин.
ХОД УРОКА
1-й урок ведет учитель физики.
1. Цель урока
– Сегодня на уроке мы с вами изучим закон всемирного тяготения, покажем его практическую значимость. Шире раскроем понятие взаимодействия тел на примере этого закона и ознакомимся с областью действия гравитационных сил.
2. Постановка проблемы
– Сможем ли мы сегодня на уроке определить массу Земли?
3. Повторение. Проверка домашнего задания
– Начнем с того, что мы уже знаем. Вспомним и ответим на следующие вопросы:
1. Что называется свободным падением тела?2. Что такое ускорение свободного падения?3. Почему в воздухе кусочек ваты падает с меньшим ускорением, чем железный шарик?4. Кто первым пришел к выводу о том, что свободное падение является равноускоренным движением?5. Действует ли сила тяжести на подброшенное вверх тело во время его подъема.6. С каким ускорением движется подброшенное вверх тело при отсутствии сопротивления воздуха?7. Применить первый закон Ньютона для падающего тела.8. Применить второй закон Ньютона для падающего тела.9. Применить третий закон Ньютона для падающего тела и Земли.
4. Изучение нового материала
На доске помещены портреты ученых и приготовлен план беседы с учащимися об исторических фактах, предшествующих открытию закона всемирного тяготения:
– Гипотеза Коперника о том, что все планеты движутся вокруг Солнца.– Сбор эмпирических данных (тщательные измерения положения планет, выполненные астрономом Тихо Браге).– Анализ данных и их обобщение в эмпирических законах, сделанное Кеплером.– Построение теории, объясняющей все общие закономерности и предсказывающей многие новые следствия, сделанное Ньютоном.
Николай Коперник Тихо Браге Иоган Кеплер Исаак Ньютон
После открытия Коперником гелиоцентрической системы мира начались поиски закономерностей, которым подчиняется движение планет вокруг Солнца. Датский астроном Тихо Браге, многие годы, наблюдая за движением планет, накопил многочисленные данные, но не сумел их обработать. Это сделал его ученик Иоганн Кеплер. Им были открыты три закона движения планет вокруг Солнца. (Проводится работа с учебником астрономии для знакомства с этими законами). Но причину, определяющую эти общие для всех планет закономерности, Кеплеру найти не удалось. Существует легенда, что, постоянно думая над этим вопросом и наблюдая за падением яблока с ветки дерева, Ньютон выдвинул гипотезу о том, что движение планет по орбитам вокруг Солнца и падение тел на Землю вызваны одной и той же причиной – тяготением, которое существует между всеми телами. Теперь исследования историков показывают, что такая догадка высказывалась учеными и до Ньютона. Однако именно он из этой гипотезы сделал частный, но очень важный вывод: между центростремительным ускорением Луны и ускорением свободного падения на Земле должна существовать связь. Эту связь нужно было установить численно и проверить. Именно этим соображения Ньютона отличались от догадок других ученых, например от догадок Гука, который тоже считал, что между телами действуют силы тяготения.
Далее вводится закон всемирного тяготения.
Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния R между ними:
,

где G = 6,67 • 10 – 11 м3/кг • с2 – гравитационная постоянная. Демонстрируется опыт Кавендиша по определению гравитационной постоянной с диска 1С: Репетитор. Закон всемирного тяготения справедлив для точечных, а также сферически симметричных тел. Приближенно он выполняется для любых тел, если расстояние между ними значительно больше их размеров. Одним из проявлений закона всемирного тяготения является сила тяжести. Сила тяжести направлена к центру Земли и на поверхности Земли равна F = mg.
Ответ на проблемный вопрос, поставленный вначале урока:
, ,  
Постановка и работа над следующими проблемами:
1. Чем ограничиваются размеры животных на Земле?
Фактически насекомые обитают в условиях сильно пониженной по сравнению с более крупными животными гравитации. Поэтому вопрос о том, какой вес смог бы поднять муравей, если бы был размером со слона, просто не имеет смысла. Строение тела насекомых и вообще всех мелких животных оптимально именно для пониженного тяготения, и ноги у муравья просто не выдержат веса тела, не говоря уже о каком-то дополнительном грузе. Так сила тяжести накладывает ограничения на размеры наземных животных, и самые крупные из них (например, динозавры), по-видимому, существенную часть времени проводили в воде.
2. Чему равен вес самых тяжелых из земных птиц?
Летательные способности в животном мире также ограничены массой тела. Не только сила мышц, но и площадь крыльев растет пропорционально квадрату линейных размеров, т.е. при некоторой предельной массе тела полеты становятся невозможными. Эта критическая масса составляет примерно 15 – 20 кг, что соответствует весу самых тяжелых из земных птиц. Поэтому очень сомнительно, что древние гигантские ящеры действительно могли летать; скорее всего, их крылья позволяли им только планировать с дерева на дерево.
3. Почему среди тяжелоатлетов так много низкорослых?
Достаточно распространено мнение, что занятия тяжелой атлетикой замедляют рост спортсменов, поэтому, мол, среди тяжелоатлетов так много низкорослых. На самом деле низкорослость штангистов действительно наблюдается, но только в ограниченных весовых категориях, особенно среди легковесов. Каждый тип ткани (мышцы, кости, кожа, жировая прослойка и т.д.), из которых состоит тело, составляет определенный процент от его общего веса. И если предположить, что эти пропорции одинаковы для двух человек разного роста, то более низкий человек, естественно, будет весить меньше. Однако если он за счет мышц наберет такую же массу тела, что и высокий, то это будет означать, что абсолютная мышечная масса у него больше. А больше мышечная масса – больше сечения мышц, и, следовательно, в этих условиях при равной массе тела низкий тяжелоатлет действительно сильнее высокого, поэтому последние просто отсеиваются.
5. Показ учащимися класса презентации к уроку (Приложение)
Презентация напоминает учащимся строение Солнечной системы и готовит учащихся для работы в компьютерном классе с моделями.
6. Беседа о моделировании
1. Прототипы моделей. 2. Классификация моделей.: 3. Признаки моделей. 4. Классификация по областям использования:
учебные модели; опытные модели; научно-технические модели; игровые модели; имитационные модели.
5. Классификация с учётом фактора времени и области использования
динамическая модель;статическая модель.
6. Классификация по способу представления
материальные и информационные модели;знаковые и вербальные модели;компьютерные и некомпьютерные.
2-й урок ведут учителя информатики и физики в компьютерном классе.
7. Работа с моделями
Карточка-задание №1 к модели «Гравитация внутри Земли»

1. Установите расстояние от центра Земли до центра тоннеля 0.2. Наблюдайте, что при нажатии кнопки Старт в туннель начинает падать тело.Тело летит к центру туннеля под действием силы тяжести.Пройдя середину тоннеля на максимальной скорости, оно начинает замедляться. Достигнув противоположной точки туннеля, тело останавливается и начинает падать обратно, совершая таким образом колебательные движения.График зависимости ускорения тела от времени приведен справа вверху.3. Сделайте вывод: Если считать Землю однородным шаром, сила тяжести внутри ее уменьшается пропорционально расстоянию до центра.4. Повторите пункты 1,2,3, для других расстояний от центра Земли до центра тоннеля.
Карточка-задание №2 к модели «Законы Кеплера»

1. Проверьте первый закон Кеплера на примере движения спутника Земли.
а. Найдите скорости эллиптических орбит на разных расстояниях от центра Земли.б. Изменением начальной скорости небесного тела превратите эллиптическую орбиту в гиперболическую.
2. Проверьте второй закон Кеплера на примере движения спутников Земли.
а. Установите две эллиптические орбиты.б. Заметьте равенство площадей, заметаемых радиус–вектором небесного тела за равные промежутки времени.в. Заметьте, что при этом скорость тела меняется в зависимости от расстояния до Земли (особенно хорошо это заметно, если тело движется по сильно вытянутой эллиптической орбите).
3. Проверьте третий закон Кеплера на примере движения спутников Земли.
а. Задайте параметры эллиптической орбиты каждого спутника. б. Сравнив периоды обращения и радиусы орбит спутников, убедитесь в справедливости закона:

Карточка-задание №3 к модели «Движение спутников»

1. Найдите скорости эллиптических орбит на разных расстояниях от центра Земли.2. Найдите скорости гиперболических орбит на разных расстояниях от центра Земли.
Карточка-задание к модели №4 «Элементы орбиты спутника»

1. Познакомьтесь с моделью, демонстрирующей основную систему координат, применяемую для описания положения искусственных спутников Земли, – систему орбитальных элементов.2. Найдите шесть элементов, которые определяют положение и наклон орбиты относительно земного экватора, размеры орбиты и положение спутника на ней. Ось OX направлена на точку весеннего равноденствия.3. Заметьте, что если выключатель, соответствующий объекту системы, не выбран, этот объект отображается серым цветом. Если же его выбрать, то объект окрасится ярким цветом, а на схеме появится его название.
Карточка-задание к модели №5 «Межпланетный перелет»

1. Нажмите на кнопку Старт.2. Заметьте, что ракета, обращающаяся вместе с Землей, включит двигатели и выйдет на промежуточную эллиптическую орбиту (эллипс Гомана). При достижении афелия двигатели включаются еще раз, и космический аппарат перейдет на орбиту Марса. Время старта должно быть точно рассчитано, чтобы в тот момент, когда межпланетная станция перейдет на марсианскую орбиту, планета оказалась в том же месте.3. Повторите в обратном порядке.
Карточка-задание к модели №6 «Гравитационный маневр»

1. Познакомьтесь с понятием «Гравитационный маневр»Гравитационным (или пертурбационным) маневром называется маневр космического аппарата в поле тяжести планеты с целью увеличения собственной скорости аппарата.2. Наблюдайте данный маневр. Модель запускается кнопкой Старт. При этом справа на прицельном расстоянии с начальной скоростью  начинает двигаться космический аппарат. Пролетая мимо планеты, он разворачивается на угол  (его значение можно посмотреть в информационном окне) или сталкивается с поверхностью планеты (если прицельное расстояние или начальная скорость слишком малы).3. Наблюдайте маневр для увеличения собственной скорости космического аппарата Этот эффект сходен с эффектом увеличения скорости шарика после удара с массивной упругой стенкой, движущейся ему навстречу. Если скорость шарика до удара была , а стенки – u, то после удара шарик приобретает скорость 2u +  (это становится ясным, если перейти в систему отсчета, связанную со стенкой). Спутник же увеличивает свою скорость, когда разворачивается вокруг планеты, двигающейся ему навстречу.
8. Домашнее задание.
Подведение итогов урока.
Рефлексия.
Урок 13 Дата_____________
Тема: Кинематические и динамические величины, характеризующие вращательное движение
Цель: сформулировать три закона Ньютона. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания. Повторение
1. Что изучает кинематика?
2. Какое движение называется центростремительным?
3. что такое линейная и угловая скорость?
4. Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчета?
III. Изучение нового материала
Действия тел друг на друга, создающие ускорение, называются силами. Все силы можно разделить на два основных типа: силы, действующие при непосредственном соприкосновении, и силы, которые действуют независимо от того, соприкасаются тела или нет, т. е. на расстоянии.
Эксперимент 1
Возьмем в руки кусок мела, разожмем пальцы, и мел упадет. (Земля притягивает, действует на расстоянии.)
Эксперимент 2
Наэлектризованную палочку поднесем к висячей гильзе. Гильза притянется. (Взаимодействие на расстоянии.)
Эксперимент 3
Катнем мяч. (Непосредственное взаимодействие.)
Эксперимент 4 _
Демонстрация сегнетова колеса. (Взаимодействие.)
Наблюдая ускорение, полученное каким-либо телом под действием различных сил, видели, что ускорения могут оказаться различными как по модулю, так и по направлению. Сила векторная величина. Силу измеряют динамометром. Силы, действующие при непосредственном соприкосновении, действуют по всей соприкасающейся поверхности тел. Молоток, ударяющий по шляпке гвоздя, действует на всю шляпку. Но если площадь мала, то считают, тело действует на одну точку. Эта точка называется точкой приложения.
Если же на тело действует несколько сил, то их действие на тело можно заменить одной заменяющую силу называют суммой или равнодействующей.
I закон Ньютона
Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны упругих тел не заставит ее (его) изменить это состояние.
Тело движется прямолинейно и равномерно, так как все действующие на него силы скомпенсированы. (Равнодействующая равна нулю.)
Во Вселенной практически невозможно найти тело, не испытывающее внешнего воздействия.
I закон - закон инерции. Непосредственно подтвердить экспериментально | его невозможно, он аксиоматичен. Однако можно объяснить ряд опытов, что является косвенным подтверждением справедливости этого закона.
Эксперимент 5
Монета, лежащая на плексигласе, закрывающем бутылку, при резком щелчке по плексигласу в горизонтальной плоскости монета упадет в бутылку. (Монета сохраняет состояние покоя по инерции.)
Следствие I закона Ньютона состоит в том, что тело может двигаться как при наличии, так и при отсутствии внешнего воздействия.
Эксперимент 6
Подвижная тележка прикреплена при помощи пружинного динамометра к перекинутой через нити с грузом на конце. Груз растягивает пружину, сообщающую своей силой упругости ускорение тележке. Чем больше подвешиваем груз, тем сильнее растянута пружина и тем больше ускорение тележки.
Опыт показывает, что направление ускорения совпадает с направлением силы, вызвавшей ускорение:
F = ma.
II закон Ньютона
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на создаваемое этой силой ускорение, причем направления силы и ускорения совпадают: а =F/m
Закон можно выразить в другой форме. Ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально действующей на тело силе,- обратно пропорционально массе тела и направлено так же, как и сила.
Особенности II закона Ньютона:
1. Верен для любых сил.
2. Сила - причина, определяет ускорение.
3. Вектор а сонаправлен с вектором F.
4. Если действуют на тело несколько сил, то берется равнодействующая.
5. Если равнодействующая равна нулю, то ускорение равно нулю. (Первый закон Ньютона)
6. Можно применять только по отношению к телам, скорость которых мала по сравнению со скоростью света.
III закон Ньютона
Эксперимент 7
Возьмем два динамометра, и зацепим друг за друга их крючки, и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями обоих динамометров.
Что увидим? Показания будут совпадать. Сила, с которой первый действует на второй, равна силе, с которой второй действует на первый.
Эксперимент 8
Укрепим на одной тележке магнит, на другой - кусок железа и прикрепим к тележкам динамометры. Тележки могут оставаться на разном расстоянии друг от Друга, сила взаимодействия между магнитом и куском железа будет больше или меньше в зависимости от расстояния. Но во всех случаях окажется, что динамометры дадут одинаковые показания.
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.
Fn = -Fn (III закон Ньютона.)
Особенности III закона Ньютона:
1. Силы возникают только парами.
2. Всегда при взаимодействии.
3. Только силы одной природы.
4. Не уравновешивают.
5. Верен для всех сил в природе.
IV. Закрепление изученного
1. Сформулируйте I закон Ньютона.
2. В чем состоит явление инерции?
3. Как движется тело, к которому приложена сила, постоянная по модулю и по направлению?
4. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.
5. Верно ли утверждение - силы есть, а ускорения нет.
6. Если на тело действует несколько сил, как определяется равнодействующая сил?
7. Запишите III закон Ньютона.
8. Как направлены ускорения взаимодействия между собой тел?
9. Выполняется ли III закон Ньютона при взаимодействии на расстоянии или только путем непосредственного контакта.
10. Запишите II закон Ньютона.
Домашняя работа

Урок 14 Дата_____________
Закон сохранения импульса.Цель: дать понятие импульса тела: изучить закон сохранения импульса, показать его практическое применение. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
1. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.
2. Верно ли утверждение - силы есть, а ускорения нет.
3. Если на тело действует несколько сил, как определяется равнодействующая сил?
4. Запишите III закон Ньютона.
III. Изучение нового материала
Второй закон Ньютона та = F Импульс - векторная величина.
Можно записать II закон Ньютона p= Ft
Понятие импульса было введено в физику французским ученым Рене Декартом (1596-1650).
Эксперимент 1
Две тележки, которые двигаются друг на друга. Пусть их скорости V01 и Vo2, a массы т1 и т2. Пренебрегая внешними силами (силой трения, тяжести и т. д.) данную систему тел считать замкнутой.
По III закону Ньютона
Получаем закон сохранения импульса т1 V+ m2V2 = mtVl + m2V2
Суммарный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел системы между собой.
Все реальные системы не являются замкнутыми. Закон сохранения импульса выполняется для любых систем - будь то космические тела, атомы или элементарные частицы.
Большое значение имеет закон сохранения импульса для исследования реактивного движения.
Эксперимент 2
Надуйте детский резиновый шарик и отпустите. Шарик стремительно взовьется вверх.
Эксперимент 3
Пробейте банку гвоздем, а напротив отверстия сделайте еще одно, дырки должны быть косые. Налейте воду. Банка придет в движение.
Это примеры реактивного движения.
Реактивное движение - движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.
Важным примером реактивного движения является движение ракеты.
Отделяющейся частью тела (ракеты) при таком движении является струя горячих газов, образующихся при сгорании топлива. Струя газов в одну сторону, а ракета в противоположную.
IV. Закрепление изученного
1. Что называют импульсом тела и минусом силы?
2. Запишите формулу импульса тела.
3. Какова единица измерения импульса тела в СИ?
4. Что такое замкнутая система?
5. Сформулируйте закон сохранения энергии.
6. Какое движение называют реактивным?
7. На каком законе основано реактивное движение?
8. От чего зависит скорость ракеты?
V. Решение задач
Лыжник начал спуск по плоскому склону, наклоненному к горизонту под углом а = 30°. Считая, что коэффициент трения скольжения ц = 0,1, а ускорение свободного падения g = 10 м/с2, вычислите скорость V, которую он приобретет через Т = 6 с. (Ответ: V = g(sin а - cos а) Т = 25 м/с.)
2. При формировании железнодорожного состава три сцепленных между собой вагона, движутся со скоростью V,. = 0,4 м/с, сталкиваются с неподвижным вагоном. Определите скорость , если массы одинаковы.
Домашнее задание.
§ 2.5. Задачи с задачника по Рымкевич А.П
Урок 15 Дата_____________
Закон сохранения и превращения энергии. Элементы статики
Цель: выяснить условия, при которых тело находится в равновесии. Установить условие момента силы. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
1. Сформулируйте I закон Ньютона.
2. В чем состоит явление инерции?
3. Как движется тело, к которому приложена сила, постоянная по модулю и по направлению?
4. Как направлено ускорение тела, вызванное действующей на него силой.
5. Верно ли утверждение - силы есть, а ускорения нет.
6. Если на тело действует несколько сил, как определяется равнодействующая сил?
7. Запишите III закон Ньютона.
III. Изучение нового материала
Мы уже знаем, что всякое тело под влиянием сил, действующих со стороны Других тел, испытывает ускорение. Однако в некоторых случаях тело, находящееся под действием нескольких сил, все же может оставаться в покое.
Эксперимент 1
Через неподвижный блок перекинута веревка, за один конец привязана гиря, за другой - динамометр.
Тело находится в покое, но на него действуют одновременно две силы, равные по величине и направленные по одной прямой в противоположные стороны, тело остается в состоянии покоя.
Изучение условий равновесия тел (или иначе условий равновесия сил) составляет задачу статики.
Статика позволяет определить условия равновесия разнообразных сооружений, которые создает человек: зданий, мостов, арок.
Эксперимент 2
Через неподвижный блок перекинута веревка, за один конец привязана гиря, за другой - динамометр. Приложим усилия чуть больше, чем вес тела. Что произойдет? Груз начнет двигаться.
Вывод. Следовательно, статика дает указания не только об условии равновесия тел, но и о том, в каком направлении возникнет движение, если равновесие тел нарушится.
Уже в древности возникали вопросы, связанные с применением различных механизмов (рычага, блока) для поднятия грузов. Поэтому строителей и в те времена интересовали не только условия равновесия груза, но и условия, при которых груз двигался в определенном направлении. И статика имела практическое применение для инженеров древности. Статика является частным случаем динамики. Выясним с помощью законов Ньютона при каких условиях любое тело будет находиться в равновесии.
1. Если тело находится в покое, то ускорение каждого элемента тела равно нулю.
2. Для равновесия тела необходимо и достаточно, чтобы геометрическая сумма всех сил, действующих на любой элемент этого тела, была равна нулю.
3. Для абсолютно твердого тела это условие называют первым условием его равновесия.
На практике часто встречаются случаи, когда тело не может двигаться свободно в любом направлении, а движения его ограничены какими-либо другими твердыми телами. Эти тела называют в механике жесткими связями. Важным примером движения, ограниченного жесткой связью, является вращение тела вокруг жесткой оси или, как говорят, вращения тела, закрепленного на оси.
Например, пропеллер самолета, колодезный журавль, дверь на петлях. Представим себе рулевое колесо корабля или «баранку» автомобильного руля. Прилагая усилия вдоль радиуса, мы будем только пытаться согнуть ось, но не сможем повернуть колесо. Для поворота необходимо приложить усилие вдоль его обода, т.е. перпендикулярно радиусу. Из сказанного следует, что при выявлении условий равновесия тела, закрепленного на оси, можно не рассматривать силу со стороны оси, т.к. она не может вызвать вращение тела.
Эксперимент 1
Для равновесия необходимо, во-первых, чтобы силы, действуя в отдельности, поворачивали тело в противоположные стороны .Эксперимент 2
Уменьшим расстояние от центра вращения до линии действия силы. Что видим? Для того чтобы тело находилось в равновесии потребуется большая сила .Оказывается, что для равновесия тела закрепленного на оси, существуют не только величины сил, но и расстояние между точками их приложения и осью вращения, как для обычного рычага.
Если обозначить величины сил через F1 и F2, длины радиусов, проведенных в точки их приложения, через , и 12, тог условие равновесия выразится равенством:
Если силы не перпендикулярны радиусу точек приложения, то такое соотношение должно выполнятся для проекций этих сил на направления, перпендикулярные к радиусам.
Произведение Fa называют моментом силы относительно равной оси, или просто моментом силы.
Для равновесия тела, закрепленного на оси, алгебраическая сумма моментов действующих на него сил должна быть равна нулю.
В случае произвольного числа внешних сил условия равновесия твердого тела запишутся в виде:
F, + F2 + F3 + ... - 0
IV. Решение экспериментальной задачи
Определите показание динамометров, если груз имеет массу 1 кг.
Оборудование: штатив, два демонстрационных динамометра, деревянный или алюминиевый подкос ВС, линейка.
Получили модель кронштейна. Ставятся вопросы для обсуждения. Почему стрелка динамометров при подвешивании груза отклоняется в разные стороны? Зависят ли показания динамометров от угла АСВ? Изменятся ли показания приборов, если длину подкоса уменьшить, деревянный стержень заменить металлическим? Где используются кронштейны?
Задачу можно сначала решить, а потом измерять силы. Можно и наоборот.
V. Решение задач
Лодку равномерно тянут к берегу двумя канатами, расположенными в горизонтальной плоскости. Угол между канатами 90°. К канатам приложены силы по 120 Н каждая. Какова сила сопротивления воды?
Домашняя работа
Обтекание тел. Подъемная сила крыла самолета.
ЦЕЛИ:
Закрепить с учащимися закон Бернулли, расширить знания учащихся о границах применимости закона Бернулли.
Разнообразить учебный процесс, побудить интерес учащихся к знаниям по физике.
Развить коммуникативные умений: сотрудничество при работе в группах, презентация результатов, культура ведения дискуссии.
Тип урока: изучения нового материала 
Методы лекция, презентация, работа с книгой
Ход занятия
Ты открой мне, природа, объятья,Чтоб я слился с красою твоей.
И.А.Бунин.
Организационный момент.
1. Сообщение темы и целей урока.
2. Работа над темой.
I Лекция с презентацией
Почему могут летать птицы, несмотря на то что они тяжелее воздуха? Какие силы поднимают огромный пассажирский самолет, который может летать быстрее, выше и дальше любой птицы, ведь крылья его неподвижны? Почему планер, не имеющий мотора, может парить в воздухе? На все эти и многие другие вопросы дает ответ аэродинамика — наука, изучающая законы взаимодействия воздуха с движущимися в нем телами.
В развитии аэродинамики выдающуюся роль сыграл профессор Николай Егорович Жуковский (1847—1921) —«отец русской авиации». Заслуга Жуковского состоит в том, что он первый объяснил образование подъемной силы крыла и сформулировал теорему для вычисления этой силы. Им была решена и другая проблема теории полета — объяснена сила тяги воздушного винта. Жуковский не только открыл законы, лежащие в основе теории полета, но и подготовил почву для бурного развития авиации в нашей стране. Он связал теоретическую аэродинамику с практикой авиации, дал возможность инженерам использовать достижения ученых-теоретиков В основанных Жуковским лабораториях и в созданных при них кружках выросла целая плеяда ученых, исследователей и конструкторов, обогативших своими трудами и открытиями не только русскую, но и мировую науку. Под научным руководством Жуковского был организован под Москвой Аэрогидродинамический институт. В этом институте удалось провести много весьма ценных исследований. Основным приспособлением, служащим для изучения законов движения тел в воздухе, является аэродинамическая труба. Простейшая аэродинамическая труба представляет собой профилированный канал (рис. 12).

В одном конце трубы установлен мощный вентилятор, приводимый во вращение электродвигателем. Когда вентилятор начинает работать, в канале трубы образуется воздушный поток. В зависимости от диаметров канала трубы и воздушного винта и мощности двигателя вентилятора можно получить различные скорости воздушного потока вплоть до сверхзвуковых. Современные аэродинамические трубы достигают гигантских размеров. В их каналах можно помещать для исследования не только модели, но и реальные самолеты. Важнейшими законами аэродинамики являются закон сохранения массы (уравнение неразрывности) и закон сохранения энергии (уравнение Бернулли). Оба эти закона справедливы и для движущегося газа (воздуха и для жидкости, поэтому проще будет ознакомиться с ними на примере движения воды. На (рис 13 )
изображена схема прибора, состоящего из открытого резервуара с водой, соединенного с трубкой, имеющей разные сечения. Согласно закону постоянства массы через каждое из этих сечений будет протекать в одну секунду одинаковый объём воды. Но если через неравные сечения в единицу времени протекает одинаковый объем воды, то значит через эти сечения вода движется разными скоростями: чем меньше сечение, тем больше скорость воды (воздуха). В этом можно также убедиться, наблюдая за течением рек там, где русло узкое, течение вод быстрее. Если к потокам жидкости в разных сечениях трубки подключи манометры, то они покажут, что при сужении струи, т. е. при увеличении скорости воды (воздуха), давление в струе уменьшается, и наоборот. Это явление, описанное математиком Бернулли, позволяет установить связь между скоростью потока в данном сечении струн жидкости (газа) и давлением в этом же сечении. Описанное уравнением Бернулли явление позволяет объяснить возникновение аэродинамических сил, а главное подъемной силы крыла. В литературе это уравнение иногда называют законом Бернулли. Уравнение Бернулли объясняет ряд явлений, долгое время казавших противоестественными. Например, если два корабля движутся параллельно на небольшом расстоянии друг от друга, они стремятся сблизиться, что может привести к столкновению .Казалось бы, что вода, попадающая меж кораблями, должна действовать как клин и отталкивать их друг от друга, действительности же они притягиваются. Происходит это потому, что меж кораблями сжатие струй получается более сильным, чем у внешних их борте Это ведет к увеличению скорости струй и уменьшению давления в струе меж. кораблями. Поэтому давление воды на внешние борта судов становит больше, чем на внутренние. Разность давлений и заставляет корабли сближаться. Рассмотрим природу возникновения подъемной силы. Опыты, проведенный в аэродинамических лабораториях, позволили установить, что при набегании на тело воздушного потока частицы воздуха обтекают тело. Картину обтекания тела воздухом легко наблюдать, если поместить тело в аэродинамической трубе в покрашенном потоке воздуха, кроме того, ее можно сфотографировать. Полученный снимок называют спектром обтекания. Упрощенная схема спектра обтекания плоской пластинки, поставленной под углом 90° к направлению потока, изображена на( рис. 14).

Из рисунка видно, что в этом случае никакой подъемной силы не возникает. Воздух впереди пластинки создает подпор, плотность его струек повышается, а сзади пластинки воздух оказывается разреженным. Повышенное давление воздуха впереди пластинки и разрежение позади нее приводят к тому, что струйки воздуха с силой устремляются в разреженное пространство, закручиваются и образуют сзади пластинки те завихрения, которые мы и видим на спектре. На (рис. 15)

дано схематическое изображение спектра обтекания пластинки, поставленной под острым углом к потоку. Под пластинкой давление повышается, а над ней вследствие срыва струй получается разрежение воздуха, т. е. давление понижается. Благодаря образующейся разности давлений и возникает аэродинамическая сила. Она направлена в сторону меньшего давления, т. е. назад и вверх. Отклонение аэродинамической силы от вертикали зависит от угла, под которым пластинка поставлена к потоку. Этот угол получил название угла атаки (его принято обозначать греческой буквой а — альфа). Свойство плоской пластинки создавать подъемную силу, если на нее набегает под острым углом воздух (или вода), известно уже с давних времен. Примером тому служит воздушный змей и руль корабля, время изобретения которых теряется в веках.
Подъемная сила крыла (обозначим ее Y) возникает не только за счет угла атаки а. но также и благодаря тому, что поперечное сечение крыла, представляет собой чаще всего несимметричный профиль с более выпуклой верхней частью. Крыло самолета или планера .перемещаясь , рассекает воздух.Одна часть струек встречного потока воздуха пойдет под крылом, другая—над ним (рис. 16).

У крыла верхняя часть более выпуклая, чем нижняя, следовательно, верхним струйкам придется пройти больший путь, чем нижним. Однако количество воздуха, набегающего на крыло и стекающего с него, одинаково. Значит, верхние струйки, чтобы не отстать от нижних, должны двигаться быстрее .В соответствии с уравнением Бернулли, если скорость воздушного потока под крылом меньше, чем над крылом, то давление под крылом, наоборот, будет больше, чем над ним. Эта разность давлений и создает аэродинамическую силу R (рис. 17),

одной из составляющих которой является подъемная сила Y. Подъемная сила крыла тем больше, чем больше угол атаки, кривизна профиля (его несущие свойства), площадь крыла, плотность воздуха и скорость полета V, причем от скорости подъемная сила зависит в квадрате. Но следует помнить, что угол атаки должен быть меньше некоторого критического значения а/кр при превышении которого подъемная сила падает. Развивая подъемную силу, крыло всегда испытывает и лобовое сопротивление. Сила лобового сопротивления X направлена по потоку прямо против движения и, значит, тормозит его. Подъемная сила всегда перпендикулярна набегающему потоку. Из рисунка видно, что сила лобового сопротивления X и подъемная сила Y являются составляющими силы R по направлению скорости V и перпендикулярно ей. Сила R называется полной аэродинамическое силой крыла. Точку приложения полной аэродинамической силы называю центром давления крыла (ЦД). Подъемная сила летательного аппарата, уравновешивая его вес, даёт возможность осуществлять полет, лобовое же сопротивление тормозит его движение. Отсюда ясно, что крылу надо придать такую форму, чтобы оно развивало как можно большее значение подъемной силы и в то же время давало, малое лобовое сопротивление. Число, показывающее, во сколько раз подъемная сила больше лобового сопротивления, называется аэродинамическим качеством и обозначается буквой К. А теперь подробнее рассмотрим природу возникновения сил сопротивления.
Во время купания вы все, конечно, замечали, что в воде двигаться труднее. Это объясняется силой сопротивления воды. Как уже было сказано, воздух — газообразная среда, которая имеет определенную Сила, которая мешает нам передвигаться в воздухе, называется силой сопротивления воздуха. Движется ли тело с некоторой скоростью в неподвижном воздухе или, наоборот, тело неподвижно, а на него набегает поток воздуха с той же скоростью, сила сопротивления воздуха в обоих случаях будет одинаковой. Все дело в том. что воздух и тело движутся один относительно другого. От каких же причин зависит сопротивление воздуха? Этих причин несколько.

На (рис. 18) изображена картина обтекания круглой пластинки. Если к этой пластинке спереди сделать конусообразную приставку, которая заполнила бы всю ту область перед пластинкой, где давление было повышено, то спереди давление значительно снизится. И хотя срыв струй и понижение давления позади составного тела будут такими же, как и за пластинкой, все же разность давлений и лобовое сопротивление значительно уменьшатся. Чтобы избежать срыва струй, следует сделать еще и кормовую конусообразную приставку, заполнив ею всю область пониженного давления за пластиной. Одновременное использование носовой и кормовой приставок определенной формы позволяет резко снизить лобовое сопротивление по сравнению с лобовым сопротивлением пластинки (примерно в 20—25 раз). Таким образом можно получить тело наиболее выгодной аэродинамической формы. В этом случае поток плавно разделяется передней частью тела, обтекает его и плавно стекает с кормовой части. Тела подобной формы называют удобообтекаемыми. Они и получили наибольшее распространение в авиации Что касается влияния размеров тела на сопротивление воздуха, то ка ется ясным: чем больше тело, тем сильнее сопротивление. >Однако здесь надо уточнить следующее: основной величиной, связанной с размерами тел и определяющей силу сопротивления при его движении, является наибольшая площадь сечения тела, перпендикулярного к направлению движения. Такое сечение называется миделевым (рис. 19).

Но еще большее влияние на сопротивление оказывает скорость движения тела в воздухе. При движении тела с небольшой скоростью это сопротивление мало, а с её увеличением быстро возрастает. При полете самолета на дозвуковых скоростях сопротивление растет прямо пропорционально квадрат скорости. Это значит, что если, например, скорость движения увеличить два раза, то сопротивление возрастет в четыре раза, если скорость увеличить в три раза, то сопротивление возрастет в девять раз, и т. д. Аналогично, как об этом говорилось выше, скорость влияет и на значение подъемной силы Однако для скоростей, близких к скорости звука (340 м/с или 1224 км/ч), из-за влияния сжимаемости воздуха характер обтекания тел изменяется, сопротивление резко возрастает и этот закон уже не действует Таким образом, как и подъемная сила, сила лобового сопротивления зависит от угла атаки, формы профиля, плотности воздуха, площади сечения и квадрата скорости, хотя эти зависимости и имеют свои особенности
Современный самолет - это сложнейшее сооружение, состоящее из сотен тысяч деталей, электронно-вычислительных устройств. Полетная масса самолета достигает нескольких сотен тонн. Как же возникает подъемная сила, удерживающая самолет в воздухе?
Со стороны атмосферы на корпус и крылья самолета действуют огромные силы давления со стороны атмосферы. К примеру, площадь нижней поверхности крыла самолета Ил-62 равна 240 м2, а вместе с поверхностью стабилизаторов достигает 280 м2. Атмосферное давление равно 105 Па, поэтому на крылья воздух действует с силой 2,8*107 Н. Эта сила в 18 раз превышает вес самолета с пассажирами (полетный вес самолета Ил-62 с пассажирами равен 1,54*106 Н).
Для возникновения подъемной силы давление воздуха на нижнюю поверхность должно быть больше, чем на верхнюю. Такое перераспределение давления происходит при обтекании крыла воздушным потоком.
Когда воздушный поток начинает обтекать крыло, то из-за действия сил трения у задней кромки крыла образуется вихрь, в котором воздух вращается против часовой стрелки. Но из закона сохранения импульса следует, что при возникновении вращения против часовой стрелки, должно возникнуть вращение по часовой стрелке. Такое вращение воздуха и возникает вокруг крыла. В результате скорость воздушного потока оказывается больше над крылом, чем под ним. Т.к. над крылом скорость циркуляции имеет такое же направление, как и скорость набегающего на крыло потока, а под крылом эти скорости противоположны по направлению.
Согласно закону Бернулли давление должно быть больше там, где скорость меньше. Следовательно, под крылом давление выше, чем над ним. Из-за этого и возникает подъемная сила.
Теория возникновения подъемной силы крыла при обтекании его потоком газа была впервые разработана русским ученым Н.Е.Жуковским.
Жуковский Николай Егорович (1847 - 1921) - знаменитый русский ученый, основоположник современной гидро- и аэродинамики. Он создал теорию подъемной силы крыла самолета, разработал вихревую теорию воздушного винта и теорию гидравлического удара. Н.Е.Жуковский является основоположником экспериментальной аэродинамики. Созданный им в 1918 г. Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) сыграл исключительную роль в развитии современной авиации.
II.Закрепление
Далее группы учащихся получают литературу, подготовленную и принесенную учителем. (Детские энциклопедии, энциклопедические словари, журналы "Техника - молодежи", "Юный техник", хрестоматия по физике, научно-популярные и научно-художественные книги и др. интернет).Каждой группе предлагается тема для выступления, которая перекликается с темой.
Ученики читают материалы и, используя ранее найденные сведения, готовят по ним сообщения..Каждая группа по очереди выступает. После каждого рассказа вывешивают соответствующую газету с кратким комментарием.
III. Решение задач упр№7 (3,4)
VI Подведение итогов урока.V. Задание на дом . § 3.3,3.4

Контрольная работа

Урок 23 Дата_____________
Основные положения молекулярно-кинетической теории и ее опытное обоснованиеЦель: сформулировать основные положения молекулярно-кинетической теории. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
1. В чем физический смысл уравнения Бернулли?
2. Какую жидкость называют идеальной?
3. Какое движение жидкости называется ламинарным, турбулентным?
4. Какая сила называется подъемной силой?
III. Изучение нового материала
Основные положения молекулярно-кинетической теории
1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул).
2. Молекулы находятся в беспорядочном хаотическом движении.
3. Между молекулами существуют силы взаимодействия.
4. Молекулы разделены промежутками.
Опытные обоснования молекулярно-кинетической теории
Существование молекул
1. Закон кратности отношений: при образовании из двух элементов различных веществ массы одного из элементов в разных отношениях находятся в кратных отношениях N2O : N2O2: N,O3 (1:2:3).
2. Наблюдение молекул с помощью ионного проектора, электронного микроскопа.
3. Явление диффузии (демонстрация диффузии медного купороса). Хаотическое движение молекул
1. Броуновское движение молекул (демонстрация явления).
2. Диффузия и космос.
3. Стремление газа занять любой объем. Силы взаимодействия
1. Деформация тела (демонстрация).
2. Сохранение формы твердого тела.
3. Поверхностное натяжение жидкости (демонстрация: наполненную водой пробирку закрывают листом бумаги и переворачивают, вода не выливается, убирают бумагу, а жидкость вновь на месте.)
Наличие промежутков
1. При смешивание различных жидкостей (Демонстрация: смешивают спирт и воду известных объемов, наблюдают за полученным объемом смеси.)
2. Диффузия.
3. Деформация. Броуновское движение
Броуновское движение - это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц. Это тепловое движение, и оно не может прекратиться. Впервые наблюдал это явление английский ботаник Р. Браун.
Объяснить броуновское движение можно только на основе молекулярно-кинетической теории. Причина броуновского движения частицы заключается в том, что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга. При беспорядочном движении молекул передаваемые ими броуновской частице импульсы неодинаковы.
Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана в 1905 году А. Эйнштейном.
Роль молекулярно-кинетической теории в природе, технике
1. Питание растений из почвы.
2. В организмах человека и животных всасывание питательных веществ происходит через стенки пищеварения.
3. Цементация.
Объясните следующие явления
Приготовьте мыльный раствор, из которого получается устойчивая мыльная пленка на проволочном кольце диаметром 7 см. Расположив пленку горизонтально, лейте на нее тонкую струю холодной воды из водопровода или чайника. Пленка остается целой.
Возьмите небольшой шарик диаметром 8-10 мм, смочите его мыльным раствором и опустите на пленку. Он проходит через нее, оставляя за собой пленку целой. (Образуется устойчивая мыльная пленка, образующаяся под действием сил сцепления между молекулами мыльного раствора.)
IV. Закрепление изученного.
Объяснить броуновское движение
Броуновское движение молекул
Домашнее задание
§
Урок 24 Дата_____________
Сила взаимодействия молекул
Цель: определить, с какой скоростью двигаются молекулы в газе. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
1. Почему свойства различных газов не зависят от их химического состава? .2. Почему для описания движения молекул газа нет смысла использовать законы динамики Ньютона?
3. Почему газ расширяется, занимая весь предоставленный ему объем?
4. Как распространяются в пространстве молекулы идеального газа в отсутствие внешних сил?
III. Изучение нового материала
Для принятия теоретической гипотезы в качестве научной физической теории недостаточно ее полного согласия со всеми уже известными опытными данными.
Важным этапом превращения гипотезы в научную теорию является предсказание новых, неизвестных фактов.
Важную роль в подтверждении справедливости молекулярно-кинетической теории сыграли опыты К. Герреха по изучению количественных закономерностей броуновского движения (1908-1911 гг.) В 1905 г. Л. Эйнштейн на основе молекулярно-кинетической теории разработал теорию броуновского движения.
Развитию молекулярно-кинетической теории газов способствовала работа Дж. Максвелла «Пояснение к динамической теории газов* (1860 г.)
Максвелл пришел к выводу: молекулы газа движутся с различными скоростями (ранее скорости молекул считали одинаковыми). При столкновении молекул направления и модули векторов их скоростей изменяются, но распространение молекул по возможным значениям скоростей остается неизменным.
Исходя из основных положений молекулярно-кинетической теории, Максвелл вывел закон распространения молекул газа по скоростям.
Значительная часть молекул движется со скоростью, близкой к Vg - наиболее вероятной скорости. Эта скорость зависит от температуры вещества, и она уменьшается с уменьшением температуры. Хотя молекулы двигаются с любыми скоростями, число молекул, скорость которых значительно отличается от наиболее вероятной, очень мало, покоящих молекул нет.Наиболее вероятной скорость движения молекул газа по предсказаниям теории при температуре около 0° должна быть несколько сот метров (для кислорода - 380 м/с). На первый взгляд это противоречит факту малой скорости диффузии газов, например распространению запахов в воздухе.
В 1920 г. О. Штерном были проведены опыты по измерению скоростей теплового движения молекул.
Найденная скорость совпадала со скоростью рассчитанной по законам молекулярно-кинетической теории. Опыт доказал, что скорости атомов разные. Опыт Штерна хорошо согласовывался с теорией Дж. Максвелла и способствовал превращению атомно-молекулярной гипотезы в современную молекулярно-кинетическую теорию.
IV. Закрепление изученного
1. Каким способом можно измерять скорость движения молекул?
2. Как опытным путем исследовать распределение молекул газа по скоростям?
3. Сформулируйте определение наиболее вероятной скорости частиц.
4. В чем заключался опыт О. Штерна?
Домашнее задание
§
Урок 25 Дата_____________
Термодинамическое равновесие. Температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества.
Цель: сформировать понятие о температуре. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Проверка домашнего задания
1. Сформируйте закон сохранения импульса для упругого удара.
2. Как определить среднее значение физической величины из эксперимента?
3. Расскажите, в чем состояла идея в опыте Штерна.
4. Как рассчитать число частиц, приходящихся на единичный интервал скоростей.
Демонстрации: измерение температуры электрическим термометром, нагревание свинца ударом молотка. II. Изучение нового материала
В теории тепловых явлений основная величина - температура. На теле, кроме чувствительных приемников, реагирующих на прикосновение, давление и болевые раздражения, есть приемники, реагирующие на тепло и холод. Причину способности тел по-разному воздействовать на органы чувств можно связать с различной степенью нагретости тел - температурой. Это субъективное определение температуры, которое не содержит способа ее измерения. Измерение температуры стало возможным лишь тогда, когда была установлена зависимость от температуры таких величин, как длина, объем, которые можно измерять. Еще в древности заметили, что состояние здоровья человека связано с теплотой тела. Первый прообраз термометра демонстрировал Г. Галилей в 1592 г.
У термометра Галилея не было шкалы. Для того чтобы ввести шкалу, прежде всего, необходимо установить постоянные точки с фиксированной температурой. После многих попыток в качестве опорных точек были выбраны температуры таяния льда и кипения воды. Впервые это предложил X. Гюйгенс в 1655 г. Самый употребляемой температурной шкалой в англоязычных странах до сих пор является шкала Фаренгейта. За 0" принимается смесь снега и нашатыря, а за 100 "С -нормальная температура человеческого тела.
Для измерения температуры можно использовать любой макроскопический параметр, который зависит от температуры: объем, давление, электрическое сопротивление и т. д.
При нормальном давлении за 0" принимают температуру таящего льда, а за 100° - кипение воды. Это шкала Цельсия. Используют в качестве жидкости в ] термометре спирт или ртуть.
Измерение температуры
1. Тело необходимо привести в тепловой контакт с термометром.
2. Термометр должен иметь массу значительно меньше массы тела.
3. Показание термометра следует отсчитывать после наступления теплового равновесия.
Температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы: во всех частях системы, находящейся в состоянии теплового равновесия, температура имеет одно и то же значение.
Разность температур тел указывает направление теплообмена между ними.
Что происходит с точки зрения молекулярно-кинетической теории? При столкновении быстро движущихся молекул с медленно движущимися такой же массы скорости быстрых молекул уменьшаются, а медленных - увеличиваются. При бесчисленных соударениях средние кинетические энергии молекул выравниваются и при тепловом равновесии имеют одно и то же значение, как для молекул одинаковой массы, так и для молекул разных масс.
Температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул в макроскопическом теле.
Английский ученый Ч. Кельвин ввел абсолютную шкалу температур. Абсолютная температура Т связана с температурой по шкале Цельсия формулой Т -= t + 273.
При Т = О °К тепловое движение молекул прекращается.
Исторически температура впервые была введена как термодинамическая величина, для нее была установлена единица измерения - градус. После установления связи температуры со средней кинетической энергией молекул стало ясно, что температуру можно определять как среднюю кинетическую энергию молекул и выражать ее в джоулях, т. е. вместо Т ввести величину Q, так чтобы
Q = 3/2 kT, где постоянная Больцмана (k) связывает величину температуры, выражаемую в энергетических единицах, с температурой, выраженной в градусах.
IV. Повторение изученного
1. Что такое термодинамическая система?
2. Что такое температура и что она характеризует?
3. Какова зависимость объема жидкостей и газов от изменения температуры?
4. Каков физический смысл постоянной Больцмана?
5. Что называется абсолютным нулем?
6. Каков смысл этого понятия с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
7. Объясните принцип построения температурной шкалы Цельсия и Кельвина.
Домашняя работа
Урок 26 Дата_____________
Идеальный газ.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Цель: вывести основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II.Проверка домашнего задания.
Повторение изученного1. Какое состояние газа является равновесным стационарным?
2. Сформулируйте определение температуры тела.
3. Какая единица температуры используется в СИ?
4. Применимо ли понятие температуры к одной молекуле?
5. Почему термодинамическая температура не может быть отрицательной?
III. Изучение нового материала
Молекулы газа движутся с очень большими скоростями и, сталкиваясь с препятствиями на их пути, воздействуют на них, оказывают давление. Большое атмосферное давление воздуха заметно не проявляется (для человека, животных и т. д.) из-за точного баланса внешнего и внутреннего давления. Нарушение баланса показывает, как велико атмосферное давление.
Опыт
Магдебургские полушария. Секрет в том, что силы, не компенсируемые изнутри, сдавливаются в результате бомбардировки молекулами воздуха снаружи.
От каких же параметров молекул воздуха зависит давление? От температуры? От средней кинетической энергии молекул?
Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории
Реальный газ - это сложная система, поэтому будем рассматривать идеальный газ, удовлетворяющий следующим условиям:
1. Межмолекулярные силы взаимодействия отсутствуют.
2. Взаимодействия молекул газа происходят только при их ударениях и являются упругими.
3. Молекулы газа не имеют объема - материальные точки.
Рассмотрим движение одной молекулы, заключенной в кубическом ящике. Для упрощения предположим, что молекула движется вправо и влево вдоль одной прямой Ох.
Импульс вправо (проекция на ось ОХ равна т0Уя (mnV - масса одной молекулы). Изменение импульса согласно II закону Ньютона.
t- время между двумя отскоками молекулы. ря = mnVK Средняя сила, действующая на стенку:
Ft=p; t =2v основное уравнение МКТ (уравнение Клаузиуса), устанавливает связь между микро- и макромиром. p-manv =>P = —pv . р - измеряют экспериментально.
IV. Повторение изученного
1. Что называется идеальным газом?
2. Назовите условия, при которых газ можно считать идеальным,
3. Каков механизм возникновения давления с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
4. Что называется концентрацией молекул?
5. Запишите и объясните физический смысл основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
6. Как записывается основное уравнение молекулярно-кинетической теории через средний квадрат скорости молекул газа и его плотность?
7. Получите формулу, связывающую давление идеального газа и среднюю кинетическую энергию движения молекул.
V. Решение задач
В сосуде находится газ. Какое давление он производит на стенки сосуда, если масса газа 5 г, его объем 1 л, средняя квадратичная скорость молекул 500 м/с?
Домашнее задание

Лабораторная работа №5
«Зависимость испарения жидкости от различных факторов»
Цель работы: исследовать зависимость испарения жидкости от различных факторов
Ход работы
1. Капните каплю воды из пипетки на предметное стекло и разотрите ее стеклянной палочкой по поверхности. То же проделайте с каплей спирта (одеколона, валериановых капель и др.) на втором стекле. Наблюдайте за испарением жидкостей. Какая из них быстрее испарится?
2. Нанесите на предметные стекла по мазку одной и той же жидкости (например, одеколона). Одно стекло отложите в сторону, а возле второго помашите бумажным веером. Какой мазок высохнет быстрее?
3. Нанесите на предметные стекла по мазку одной и той же жидкости. Осторожно прогрейте пламенем спиртовки (свечи) снизу одного из стекол. Какое пятно быстрее высохнет?
4. Накапайте на два предметных стекла по одинаковому количеству капель одной и той же жидкости. Возьмите одно из стекол и, наклоняя его, заставьте жидкость растечься. Положите это предметное стекло рядом с первым. Оставьте их на время, в течение которого жидкость полностью высохнет. На каком предметном стекле испарение произошло быстрее?
На основе проведенных опытов и известных фактов можно сделать вывод; скорость испарения жидкости зависит от:
- температуры жидкости;
- площади ее поверхности;
- от скорости воздушных потоков над жидкостью;
- от рода жидкости.
Каков же механизм процесса испарения? Вспомним, что для превращения некоторого количества воды в пар при неизменной температуре необходимо передать воде определенное количество теплоты - теплоту парообразования. Например, при комнатной температуре (Т - const) теплота парообразования составляет 2,46 кДж на каждый грамм испаренной воды. Так как в 1 г воды содержистя 1/18 Nft молекул, где NА — 6,02 ■ 1011 моль1 - постоянная Авогадро, получаем, что для удаления из жидкости одной молекулы надо затратить энергию Е, - 7,35 ■ 1020 Дж. В атомных расчетах принято выражать энергию в электрон-вольтах (эВ). Поскольку 1 эВ - 1,6 ■1019Дж, Е = 0,46 эВ.
На что же идет затраченная энергия? Ответ почти очевидный - на преодоление силы притяжения, которая действует со стороны жидкости на вылетающую молекулу. Каждая молекула взаимодействует с окружающими ее другими молекулами. Сила взаимодействия на малых расстояниях (г < г0) имеет характер отталкивания, а на больших (г > г0) - притяжения. В толще жидкости каждая молекула окружена другими такими же молекулами со всех сторон, и средняя результирующая сила равна нулю. В другом положении оказывается молекула, которая пытается покинуть поверхность воды и улететь в свободное пространство. Она притягивается к молекулам, расположенным на поверхности, и эта сила не скомпенсирована никаким другим притяжением. Поэтому, чтобы преодолеть при-тяжение и окончательно покинуть поверхность воды, молекула должна обладать достаточно большой кинетической энергией. Сравните: средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул воды, равная 3/2 кТ, где к = 1,38 ■ 1023 Дж/К -постоянная Больцмана, при Т = 290 К составляет 0,038 эВ, что на порядок меньше энергии Е,, которую необходимо сообщить молекуле для ее удаления из жидкости. Значит, покинуть поверхность могут лишь те немногочисленные молекулы, которые, находясь вблизи поверхности, в результате случайных столкновений приобрели энергию, на порядок большую среднего значения.
Теперь мы можем несколько иначе взглянуть на теплоту парообразования. Конечно, поглощаемое водой тепло не передается непосредственно тем молекулам, которые вылетают с поверхности. Эти молекулы получают избыточную энергию случайным образом от своего окружения. Однако в результате того, что жидкость покидают не любые, а только самые «энергичные» молекулы, на каждую оставшуюся молекулу приходится уже несколько меньшая энергетическая, норма. Если жидкость не «скомпенсирует» эту потерю, поглотив из окружающей среды достаточное количество теплоты, то ее температура будет уменьшаться.
Возникает вопрос: а могут ли испаряться твердые тела?
Эксперимент -«Испарение йода»
В круглодонной колбе находятся кристаллы йода. Сверху колба плотно закрыта резиновой пробкой. Выскажите и запишите гипотезу о том, что произойдет с кристалликами йода при нагревании колбы в пламени спиртовки.
Далее учащиеся открывают свои учебники на с. 293, записывают в тетрадь, что такое конденсация и примеры.
Повторение изученногоДомашнее задание

Урок 28 Дата_____________
Уравнение Клапейрона-Менделеева. Изопроцессы.Цель: вывести уравнение Клапейрона-Менделеева и научить решать задачи по этой формуле. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II, Проверка домашнего задания.
Повторение изученного1. Почему барабанная перепонка уха не продавливается бомбардирующими ее молекулами воздуха?
2. Что доказал эксперимент О. фон Герике?
3. Сформулируйте и запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
4. Сформулируйте закон Дальтона.
5. На высоте порядка сотен километров над Землей молекулы атмосферы имеют кинетическую энергию, которой соответствует температура порядка тысяч градусов Цельсия. Почему на такой высоте не плавятся искусственные спутники Земли?
III. Изучение нового материала
В 1834 г. французский физик Б. Клапейрон, работавший длительное время в России (Петербурге), вывел уравнение состояния идеального газа при постоянной массе газа (m = const).
Из уравнения pv=m/M*кТ и основного уравнения МКТ p = nkTЗная, что п = N - const, получим PV= const
Это уравнение связывает давление, объем и температуру, которые определяют состояние идеального газа, и называется уравнением состояния идеального газа.
Для постоянной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к данной температуре есть величина постоянная.
PV= m/M*RT уравнение Менделеева-Клапейрона.
Если одновременно меняются все характеристики состояния газа, то трудно установить какие-либо закономерности. Прошу изучить процессы, в которых масса и один из трех параметров - р, V или Т остаются неизменными.
Количественные зависимости между двумя параметрами газа одной и той же массы при неизменном значении третьего параметра называют газовыми законами.
Первый газовый закон был открыт английским ученым Р. Бойлем (1627— 1691 гг.) в 1600 г. Работа называлась «Новые эксперименты, касающиеся воздушной пружины». Бойль изучал изменение давления газа в зависимости от объема при постоянной температуре. Данный процесс называется изотермическим.
Независимо от Бойля несколько позднее французский ученый Э. Мариотт пришел к тем же выводам. Поэтому закон получил название Бойля-Mapиотта.
PV = const.
Закон Гей-Люссака (1802 г.)
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным.
Объем данной массы газа const зависит от температуры по лин. закону
V = V0(l + aVt) = const.
Изохорический процесс Закон Ж. Шарля (1787 г)
При V- const давление данной массы газа при постоянном объеме зависит оттемпературы по линейному закону: P~PnV + Р£) - const.2. Нагрейте воздух в пробирке, подержав ее несколько секунд в руке. При этом наблюдайте за положением столбика воды в трубке.
3. Прекратите нагревание воздуха в пробирке и снова в течение нескольких секунд, наблюдайте за изменением положения столбика воды в трубке.
IV. Закрепление изученного
1. Что называют уравнением состояния системы?
2. Выведите уравнение Клапейрона-Менделеева для произвольной массы идеального газа.
3. Чему равна универсальная газовая постоянная в СИ?
4. Как запишется уравнение состояния для одного моля?
5. Чему равен объем одного моля любого газа при нормальных условиях?
6. Как физический смысл универсальной газовой постоянной?
V. Решение задач
1. В сосуде вместимостью 500 см3 содержится 0,89 г водорода при температуре 17 "С. Определите давление газа.
Домашнее задание

Урок 29 Дата_____________
Решение задач
Цель: сформулировать понятие внутренней энергии; способы ее изменения. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Итоги контрольной работы
III. Изучение нового материала
Существует много способов изменить температуру тела. При одном из них ее меняют, нагревая тело в пламени сгорающего топлива. Теплота, выделившаяся при сгорании топлива, идет на нагревание тела.
С молекулярной точки зрения любое тело состоит из огромного числа мельчайших частиц. Эти частицы находятся в непрерывном движении. Процесс нагревания тела в пламени сгорающего топлива выглядит так. Горение есть химическая реакция соединения двух веществ. Кинетическая энергия молекул продуктов сгорания при этом во много раз превосходит первоначальную кинетическую энергию исходных веществ. Образовавшиеся молекулы сталкиваются с молекулами вещества, помещенного в пламя горелки. Процесс нагревания всегда сопровождается повышением температуры тела. В молекулярно-кинетической теории суммарную кинетическую энергию хаотического движения всех молекул тела относительно его центра масс и суммарную потенциальную энергию взаимодействия этих молекул друг с другом называют внутренней энергией.
Наиболее прост по своим свойствам одноатомный газ. Молекулы газа не взаимодействуют друг с другом, кроме моментов непосредственного столкновения. Поэтому их средняя потенциальная энергия мала и вся энергия представляет собой кинетическую энергию хаотического движения молекул. Это справедливо, если центр масс газа не двигается. Внутренняя энергия одноатомного газа - это кинетическая энергия поступательного движения. В отличие от атомов молекулы лишены сферической симметрии, могут вращаться.
Изменение внутренней энергии определяется для идеального газа так: U=Q+A.
Изменить внутреннюю энергию газа можно не только совершая работу, но и нагревая газ.
Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом или теплопередачей.
При теплообмене энергия всегда передается от более нагретого к менее нагретому. Обратный процесс самопроизвольно (сам по себе) никогда не происходит, то есть теплообмен необратим. Энергия, переданная системе или полученная системной при теплообмене, называется количеством теплоты.
IV. Повторение изученного
1. Какие тела называются макроскопическими?
2. Что такое внутренняя энергия?
3. Чем отличается внутренняя энергия идеального газа от реального газа?
4. От каких физических величин зависит внутренняя энергия тела?
5. Моль какого газа - водорода или гелия - при одинаковой температуре имеет большую внутреннюю энергию?
V. Решение задач
1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг при температуре 10°С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30°С?
Домашнее задание
Урок 30 Дата_____________
Изопроцессы
Цель: вывести уравнение Клапейрона-Менделеева и научить решать задачи по этой формуле. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Ход урока
I. Организационный момент
II, Проверка домашнего задания.
Повторение изученного1. Почему барабанная перепонка уха не продавливается бомбардирующими ее молекулами воздуха?
2. Что доказал эксперимент О. фон Герике?
3. Сформулируйте и запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
4. Сформулируйте закон Дальтона.
5. На высоте порядка сотен километров над Землей молекулы атмосферы имеют кинетическую энергию, которой соответствует температура порядка тысяч градусов Цельсия. Почему на такой высоте не плавятся искусственные спутники Земли?
III. Изучение нового материала
В 1834 г. французский физик Б. Клапейрон, работавший длительное время в России (Петербурге), вывел уравнение состояния идеального газа при постоянной массе газа (m = const).
Из уравнения pv=m/M*кТ и основного уравнения МКТ p = nkTЗная, что п = N - const, получим PV= const
Это уравнение связывает давление, объем и температуру, которые определяют состояние идеального газа, и называется уравнением состояния идеального газа.
Для постоянной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к данной температуре есть величина постоянная.
PV= m/M*RT уравнение Менделеева-Клапейрона.
Если одновременно меняются все характеристики состояния газа, то трудно установить какие-либо закономерности. Прошу изучить процессы, в которых масса и один из трех параметров - р, V или Т остаются неизменными.
Количественные зависимости между двумя параметрами газа одной и той же массы при неизменном значении третьего параметра называют газовыми законами.
Первый газовый закон был открыт английским ученым Р. Бойлем (1627— 1691 гг.) в 1600 г. Работа называлась «Новые эксперименты, касающиеся воздушной пружины». Бойль изучал изменение давления газа в зависимости от объема при постоянной температуре. Данный процесс называется изотермическим.
Независимо от Бойля несколько позднее французский ученый Э. Мариотт пришел к тем же выводам. Поэтому закон получил название Бойля-Mapиотта.
PV = const.
Закон Гей-Люссака (1802 г.)
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным.
Объем данной массы газа const зависит от температуры по лин. закону
V = V0(l + aVt) = const.
Изохорический процесс Закон Ж. Шарля (1787 г)
При V- const давление данной массы газа при постоянном объеме зависит оттемпературы по линейному закону: P~PnV + Р£) - const.2. Нагрейте воздух в пробирке, подержав ее несколько секунд в руке. При этом наблюдайте за положением столбика воды в трубке.
3. Прекратите нагревание воздуха в пробирке и снова в течение нескольких секунд, наблюдайте за изменением положения столбика воды в трубке.
IV. Закрепление изученного
1. Что называют уравнением состояния системы?
2. Выведите уравнение Клапейрона-Менделеева для произвольной массы идеального газа.
3. Чему равна универсальная газовая постоянная в СИ?
4. Как запишется уравнение состояния для одного моля?
5. Чему равен объем одного моля любого газа при нормальных условиях?
6. Как физический смысл универсальной газовой постоянной?
V. Решение задач
1. В сосуде вместимостью 500 см3 содержится 0,89 г водорода при температуре 17 "С. Определите давление газа.
Домашнее задание