Закон всемирного тяготения

План-конспект урока.

«Закон всемирного тяготения».

Предмет: физика, 10 класс; учебник Тихомирова С. А., Яворский Б.М.

Класс: «10б».

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Методы изучения: объяснительно-иллюстративный с частично-поисковым методом.

Вид урока: урок-беседа.

Цели:

• 1. Дидактическая цель: Продолжить формирование, расширить, систематизировать и углубить понятие всемирного тяготения; познакомить с формулировкой, математической записью закона всемирного тяготения, физическим смыслом гравитационной постоянной.
• 2. Познавательная цель: Усвоить содержание и значимость закона всемирного тяготения для человечества и цивилизации; определить границы применимости данного закона.

Задачи:

• 1. Обучающая:
  • · Актуализировать знания о данном законе и понятии гравитационных сил;
  • · Актуализировать знания о физических величинах, которые входят в содержание данного закона;
  • · Опытным путем объяснить учащимся о значимости данного закона;
  • · познакомить с опытным определением гравитационной постоянной;
  • · показать практическую значимость данного закона;
  • · сформировать понятие гравитационных сил;
  • · добиться усвоения закона всемирного тяготения.
• 2.Развивающая:
  • · выработать умения воспринимать, осмысливать и воспроизводить новый материал;
  • · создание условий для развития речи, мышления;
  • · совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты, систематизировать знания;
  • · развитие умений частично-поисковой познавательной деятельности;
  • · создать условия для развития коммуникативных навыков (работа в группах);
  • · содействовать развитию умений осуществлять рефлексивную деятельность.
• 3. Воспитательная:
  • · воспитывать интерес к творческой и исследовательской работе;
  • · формировать систему взглядов на мир.

Оборудование: Компьютер, мультимедийный проектор, раздаточный материал, табличный материал, математический маятник.

1. Организационный момент.

Учитель: —Здравствуйте, ребята, садитесь! Как вы уже догадались, урок у нас сегодня необычный, нам предстоит почувствовать красоту и важность физики в жизни человечества и цивилизации. Для начала, давайте вспомним что же такое физика?

Учащиеся: -Наука о природных явлениях.

Учитель: Любая наука всегда на чем-то основывается, давайте вспомним с помощью чего физика изучалась, что открывалось в процессе изучения физики, что открывали физики с помощью наблюдений? — законы, методы, теории, аксиомы и так далее.

Сегодня нам предстоит лучше познакомится и расширить знания об одном из величайших законов, который до сих пор хранит в себе много тайн. Для того, чтобы Вы смогли изучить этот закон, сформулировать тему урока и заняться совместной проектной деятельностью, давайте ответим на наводящие вопросы:

— С помощью этого закона можно найти клад, не зная и не изучая карты местности, обычно искатели кладов большую часть времени тратят на поиски карты, где спрятан клад, а с помощью этого закона можно безо всякой карты найти клад!!! может кто-нибудь знает, что же это за закон?

• — Изучали и пытались объяснить этот закон множество учёных, а открыл его один ученный, который являлся членом Королевского общества, но он 2 раза пытался оттуда выйти, 1 раз ссылаясь на то, что далеко живет, 2 раз объяснил свой отказ тем, что у него недостаточно средств платить взносы в общество, и тогда Королевское общество пошло ему навстречу и впервые, лишь для него одного было разрешено не платить налог обществу. Может быть сейчас кто-то скажет что это за закон? …
• — Человек, который открыл закон, считал себя обычным мальчишкой, просто гуляющим у моря, но мир восторженно кричал, что это гений. Может быть, кто-то знает о ком и чем пойдет речь?
• -С помощью математической записи этого закона было определенно, что Земля «сплюснута» на полюсах, в 1735 году отправились две экспедиции, 1 на север, 2 на юг, больше года длилось это исследование. Нестерпимая жара, тропические ливни, лихорадка и нападения индейцев, ннепроходимые болота, сырой промозглый туман и лютая стужа — вот с чем столкнулись эти экспедиции. 2 слайд.

А ученый о котором пойдет сегодня речь, определил это не выходя из комнаты. И тогда писатель Вольтер написал эпиграмму об этом.

«Посланец физики, отважный мореход, Преодолев и горы, и моря, Влача квадрант средь снега и болот, Почти что превратившись в лопаря, Узнал ты после множества потерь, Что знал УЧЕНЫЙ, не выходя за дверь!» 3 слайд.

Фамилия ученного заменена на слово УЧЕНЫЙ Может быть, кто-то знает о ком и чем пойдет речь?

(нечаянно роняя карандаш на пол) А вот и проявился наш закон? О чем речь?

Учитель:— Это взаимодействие происходит как на Земле, так и за ее пределами, исходя из этого, давайте вместе сформулируем тему урока, я вам дам небольшую подсказку.

Учащиеся: -Закон всемирного тяготения. (тема урока).

Учитель: — Запишите число и тему урока. Ребята, как Вы думаете, на какие вопросы нужно ответить и какие задачи нам предстоит решить на уроке, чтобы с 100% уверенностью сказать, что мы изучили закон?

Учащиеся: … предлагают варианты…

Учитель: На самом деле физики давно определили группу задач для изучения законов, и вот, что мы должны знать:

• — формулировку и математическую запись закона,
• — опыты подтверждающие справедливость данного закона,
• — как применяются на практике,
• — границы применимости законы. 5слайд.

Сегодня нам предстоит ответить на вопросы, решив эти задачи. И сравнить совпадают ли Ваши знания о данном законе с научным содержанием. Начнем мы с первого пункта.

• 2. Актуализация знаний.
• 3. Изучение нового материала.

Учитель: — Существует легенда, что к открытию закона тяготения Ньютона подтолкнуло наблюдение падающего с дерева яблока. Говорят, что ещё в молодости Ньютон задумывался над тем, почему яблоко падает вниз, а не в сторону.

— Ньютон высказал такую гипотезу: «Причина, вызывающая падение камня на Землю, движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же» и предположил, что существует единый закон всемирного тяготения, которому подвластны все тела во Вселенной — от яблока до планеты. 6 слайд.

Учитель: -Вы уже знакомы с законом всемирного тяготения, может быть кто-нибудь вспомнит как он формулируется? и его математическую запись?

Учащиеся: Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

Это и есть закон всемирного тяготения! Запишите формулировку и математический вид закона.

Учитель: Давайте вспомним, в каких единицах измеряется масса и сиа, это поможет нам при вычислениях?

Учащиеся: масса в кг, сила в Н.

Учитель: так же нам понадобится формула силы тяжести, давайте вспомним математическую запись этой силы. (напомнить: сила гравитационного взаимодействия на Земле, проявляет себя как сила тяжести!!!).

Учащиеся:

всемирный тяготение гравитационный.

F=mg.

Учитель: Выражение для силы тяготения Ньютон получил еще в 1666 г., когда ему самому было всего лишь 24 года (акцентировать внимание на этом), но результаты оказались неточными так, как имевшиеся в то время данные о расстоянии от Земли до Луны были неточными, а Ньютон был очень скрупулезным человеком, и спрятал свои расчеты и гипотезы в «долгий ящик». 16 лет спустя появились новые, исправленные сведения об этом расстоянии. После того, как были проведены новые расчеты, охватившие движение Луны, всех открытых к тому времени планет солнечной системы, комет, приливы и отливы, теория была опубликована. Как писал известный физик Лодж: «Беспредельно большое значение и глубина его открытия настолько ослепляют его своим сиянием, что затуманенные глаза не видят рукописи. В изнеможении он отбрасывает перо; тайна мироздания, наконец, открылась ему, единственному в мире…». 9слайд. Вот мы и рассмотрели 1 задачу, и ответили на вопросы. Дальше по плану у нас задача рассмотреть опыты, подтверждающие действие закона, для того чтобы, в конце урока мы смогли с удивлением и восхищением сказать, что это действительно великий закон. а знаете ли вы опыты из приктики Вашей жизни?

Учащиеся: Приводят примеры (падение предметов, водопады и др…).

Учитель: Правильно, взгляните на слайд, все эти анимации (дождь, снег, падающее яблоко, водопад, снежные лавины, листья с деревьев) подтверждают справедливость нашего великого закона. 10 слайд.

Но при изучении этого закона Ньютон ни как не мог понять что же за коэфициент G в его формуле. Мы ощущаем силу притяжения к Земле, однако притяжение малых тел друг к другу неощутимо. Требовалось экспериментально доказать справедливость закона всемирного тяготения и для обычных тел. Именно это и сделал Генрих Кавендиш. (видеоролик с экспериментом) 11 слайд.

— Коэффициент пропорциональности G одинаков для всех тел в природе. Его называют гравитационной постоянной 12 слайд.

G = 6,67· 10-¹¹ Н· м²/кг² (СИ).

Учитель: Запишите значение гравитационной постоянной в тетрадь. Как уже было сказано, этот закон распространяется абсолютно на все тела, от яблока до планет.

Учитель: Как я уже говорила в начале урока, что с помощью данного закона, можно найти клад, у вас на столах лежат принадлежности, посмотрите на них внимательно и выскажите предположения, как с помощью них и закона найти клад?

Учащиеся: высказывают предположения.

Учитель: я предлагаю вам проделать небольшой, но очень значимый опыт, по определению радиуса Земли r, но для его определения нам понадобится знать ускорение свободного падения g, напомните мне пожалуйста чему оно равно? — g =9,8 м/с² и сравнить его с известным значением, а потом я вам расскажу секрет, как найти клад. Но мы должны учитывать, что в любом школьном эксперименте есть погрешность, какая погрешность разрешена при условиях школьного эксперимента?

Учащиеся: 25%.

Учащиеся: проделывают опыт (приложение 1 — раздаточный материал), сравнивают полученное значение с g =9,8 м/с^2.