План-конспект уроку фізики у 9 класі “Закони Ньютона: діалектичний аспект”

План-конспект уроку є дипломантом І ступеня Всеукраїнського конкурсу на кращий план-конспект уроків природничих дисциплін із елементами медіаграмотності для 1-11 класів у 2018/19 н.р. («Фізика»)


МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА УРОКУ

З КУРСУ ФІЗИКИ ДЛЯ УЧНІВ 9 КЛАСУ

Тема: Закони Ньютона: діалектичний аспект.

Мета: Ознайомити учнів з науковою, культурною, історичною, особистісно-орієнтованою атмосферою, що передувала формулюванню основоположних законів класичної механіки. Розширити розуміння учнями суті та значення законів Ньютона, продовжити формування навичок їх застосування для аналізу простих моделей механічних взаємодій. Продовжити формування світоглядної, обчислювальної компетентностей. Розвивати навички роботи з медіатекстами. Вдосконалювати культурну, соціальну, самоосвітню, інформаційну компетентності. Виховувати в учнів розуміння кореляції ролі і місця особистості в історії з інформаційними процесами.

Очікувані результати: Після уроку учні повинні уявити «епоху Ньютона», усвідомити приклади аналізу простих моделей механічних взаємодій, значення законів Ньютона в становленні та розвитку фундаментальної природничої науки.

Тип уроку: узагальнення та систематизації знань.

Обладнання: інтерактивна дошка Dual Board, підручник, зошити.

Бібліографія

Медіаосвіта та медіаграмотність: підр. / Ред.-упор. В. Ф. Іванов, О. В. Волошенюк; за наук. ред. В. В. Різуна.-К.: Центр Вільної Преси, 2013.-352с.

Фізика: підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна]; за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого.-Харків: Вид-во «Ранок», 2017-272с.: іл.,фот.

Спасский Б. И. Физика в ее развитии: Пособие для учащихся.-М.: Просвещение,1979.-208с., ил.

https://biography.wikireading.ru/227398

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%BE%D0%BD,_%D0%98%D1%81%D0%B0%D0%B0%D0%BA

http://stuki-druki.com/authors/Newton.php

https://vm.ru/news/229786.html

https://www.mk.ru/old/article/2007/10/08/76870-zaklyatyiy-vrag-nyutona.html

http://mirchudes.net/people/783-isaac-newton.html

Структура уроку

Структурні компоненти уроку Методи і прийоми № слайду Час
Фаза евокації
І. Організаційний момент Слово вчителя 1 1
ІІ. Актуалізація опорних знань учнів Використання інтерактивної дошки Dual Board в режимі «шторка» 2 3
ІІІ. Мотивація пізнавальної діяльності учнів Слово вчителя 3 1
IV. Оголошення теми та мети уроку Повідомлення теми та мети уроку 4 2
Фаза осмислення
V.Узагальнення і систематизація знань, навичок і вмінь

Слово вчителя

 

Доповідь  групи інформаційного забезпечення

 

Висновок групи аналітичного супроводу

 

Доповідь  групи інформаційного забезпечення

 

Слово вчителя

 

Перегляд відеофрагментів

 

Доповідь дослідницької групи

 

 

5,6

 

 

 

5,6

 

 

 

3

 

 

 

7

 

 

 

 

8,9,10,11,12,13

1

 

 

6

 

2

 

 

 

4

 

 

7

 

4

 

9

 

Фаза рефлексії
VI. Рефлексія Висновок групи аналітичного супроводу   2
VII. Підбиття підсумків уроку Оцінка роботи груп на уроці групою публічної підтримки   2
VIII. Домашнє завдання Інструктаж щодо виконання 14 1

Хід уроку

Клас заздалегідь поділений на групи:

  • інформаційного забезпечення;
  • аналітичного супроводу;
  • дослідницька;
  • публічної підтримки.

Фаза евокації

І. Організаційний момент

Перевірка присутності учнів на уроці.

Створення робочого настрою на уроці.

Слайд 1

Психоформула уроку:

Благородний чоловік боїться, що помре він і не буде його ім’я славитись.

Конфуцій

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів

Слайд 2

Пропонується повторити раніше засвоєні учнями поняття з застосуванням інтерактивної дошки Dual Board в режимі «шторка».

ІІІ. Мотивація пізнавальної діяльності учнів

Слово вчителя

Слайд 3

Ісаака Ньютона вважають основоположником сучасної фізичної науки. Фундаментальні поняття та закономірності були сформульовані ним не водночас. Галілей, Коперник, Кеплер, Гук, Декарт та інші своїми дослідженнями збагачували інформаційний простір поняттями та ідеями, які виокремились Ньютоном в єдину струнку систему, стали базисом сучасної фізики.

IV. Оголошення теми та мети уроку

Слайд 4 

Фаза осмислення

V. Узагальнення і систематизація знань, навичок і вмінь

Слайд 5,6

Доповідь групи інформаційного забезпечення

1-й доповідач

4 січня 1643 року народився Ісаак Ньютон – англійський фізик, математик і астроном, один з творців класичної фізики.

Ньютон – автор фундаментальної праці «Математичні початки натуральної філософії», де він виклав закон всесвітнього тяжіння і три закони механіки, які стали основою класичної механіки. Він розробив диференціальне та інтегральне числення, теорію кольору і багато інших математичних та фізичних теорій.

Ісаак Ньютон народився в селі Вулсторп (графство Лінкольншир), в сім’ї заможного фермера. Факт народження під Різдво Ньютон вважав особливим знаком долі. У дитинстві Ньютон, за спогадами сучасників, був мовчазний, замкнутий, любив читати і майструвати технічні іграшки: сонячні і водяний годинники, млин …

У віці 18 років Ньютон приїхав в Кембридж. Згідно зі статутом, йому влаштували іспит на знання латинської мови, після чого повідомили, що він прийнятий в Трініті-коледж Кембриджського університету. З цим навчальним закладом пов’язані більше 30 років життя Ньютона. Тут з 1663 року він слухає лекції Ісаака Барроу, великого математика, майбутнього друга і вчителя. Тут же він зробив перше значне математичне відкриття: «біномінального розкладання для довільного раціонального показника».

Науковою опорою і натхненниками Ньютона були фізики: Галілей, Декарт і Кеплер. Ньютон завершив їх праці, об’єднавши в універсальну систему світу. У студентському записнику Ньютона є програмна фраза: «У філософії не може бути государя, тільки правда … Ми повинні поставити пам’ятники із золота Кеплеру, Галілею, Декарту і на кожному написати: «Платон – друг, Аристотель – один, але головний друг – істина».

Провівши ряд дотепних оптичних експериментів, він довів, що білий колір є сумішшю кольорів спектра. Але найзначнішим його відкриттям в ці роки став закон всесвітнього тяжіння. Загальновідома легенда про те, що закон тяжіння Ньютон відкрив, спостерігаючи падіння яблука з гілки дерева. Вперше «яблуко Ньютона» мигцем згадав біограф Ньютона Вільям Стьюклі (книга «Спогади про життя Ньютона», 1752 рік): «Після обіду встановилася тепла погода, ми вийшли в сад і пили чай в тіні яблунь. Він (Ньютон) сказав мені, що думка про гравітацію прийшла йому в голову, коли він точно так само сидів під деревом. Він знаходився в споглядальному настрої, коли несподівано з гілки впало яблуко. «Чому яблука завжди падають перпендикулярно землі?» – подумав він».

Популярною легенда стала завдяки Вольтеру. Відкриття Ньютона були опубліковані на 20-40 років пізніше, ніж були зроблені. Він не гнався за славою, він писав: «Я не бачу нічого бажаного в славі, навіть якби я був здатний заслужити її. Це, можливо, збільшило б число моїх знайомих, але це якраз те, чого я найбільше намагаюся уникати». Свою першу наукову працю (жовтень 1666 року) він не став публікувати, її знайшли лише через 300 років.

Кінець 1670-х років був сумний для Ньютона. У травні 1677 несподівано помер 47-річний Барроу. Взимку цього ж року в будинку Ньютона виникла сильна пожежа, і частина рукописного архіву згоріла. У 1679 році важко захворіла мати Анна. Ньютон, залишивши всі справи, приїхав до неї, брав активну участь у догляді за хворою, але стан матері швидко погіршувався, і вона померла. Мати і Барроу були в числі небагатьох людей, що скрашували його самотність.

У 1687 році була опублікована його праця «Математичні початки натуральної філософії». Рівень цієї праці був непорівнянний з роботами його попередників. У ньому відсутня аристотелева або декартова метафізика, з її туманними міркуваннями і неясно сформульованими критеріями. Метод Ньютона – створення моделі явища. Такий підхід, початок якому було покладено Галілеєм, означав кінець старої фізики. Якісний опис природи поступився місцем кількісному. На цій основі були сформульовані три закони механіки.

У 1704 році вийшла в світ монографія «Оптика» , що визначила розвиток цієї науки до початку XIX століття. У 1705 році королева Анна звела Ньютона в лицарське звання. Вперше в англійській історії звання лицаря було присвоєно за наукові заслуги. У ці ж роки вийшла збірка його математичних робіт «Універсальна арифметика». Наведені в ній чисельні методи ознаменували народження нової дисципліни – чисельного аналізу. З роботами Ньютона пов’язана нова епоха у фізиці і математиці. Він завершив розпочате Галілеєм – створення теоретичної фізики.

Ньютон, як і багато його колег, багато часу приділяв алхімії, а також богослов’ю. Книги по алхімії становили десяту частину його бібліотеки. Однак, ніяких праць з хімії або алхімії він не публікував.

У 1725 році здоров’я Ньютона почало помітно погіршуватися, і він переселився в Кенсінгтон неподалік від Лондона, де і помер вночі, уві сні, 31 березня 1727 року. Згідно з указом короля він був похований у Вестмінстерському абатстві. Напис на могилі Ньютона говорить: «Тут спочиває сер Ісаак Ньютон, який з майже божественною силою розуму перший пояснив за допомогою свого математичного методу рухи і форму планет, шляхи комет і приливи океанів. Він був тим, хто досліджував відмінності світлових променів і виникаючі з них різні властивості кольорів, про які раніше ніхто і не підозрював. Старанний, хитромудрий і вірний тлумач природи, старовини і Святого Письма, він стверджував своєю філософією велич всемогутнього творця, а вдачею насаджував євангелістську простоту. Нехай смертні радіють, що існувала така прикраса роду людського».

Ось п’ять цікавих фактів з життя геніального вченого.

  1. Ісаак Ньютон, як відомо, був членом палати лордів, і засідання палати відвідував самим регулярним чином. Однак протягом багатьох років він не промовив жодного слова на засіданнях. Всі завмерли, коли, нарешті, великий вчений раптом попросив слова. Всі очікували почути грандіозну промову, але Ньютон в гробовій тиші проголосив: «Панове, я прошу закрити вікно, інакше я можу застудитися!»
  2. В останні роки свого життя Ісаак Ньютон серйозно взявся за богослов’я і під великим секретом писав власну книгу, про яку висловлювався, як про саму велику і важливу свою працю. Він вважав, що ця праця зможе рішучим чином змінити життя людей. Хто знає, якою б була ця книга, але з вини улюбленого собаки Ньютона, яка перекинула лампу, сталася пожежа. В результаті крім самого будинку і всього майна згорів і рукопис.
  3. За часів Ньютона цінність монет була еквівалентна наявній в них кількості металу. У зв’язку з цим існувала проблема – шахраї зрізали невеликі шматочки металу з країв, щоб робити з них нові монети. Рішення проблеми запропонував Ісаак Ньютон. Його ідея була дуже простою – прорізати на краях монети маленькі лінії, через які стесані краї були б відразу помітні. Ця частина на монетах оформляється таким чином і по сей день і носить назву гурт.
  4. Ісаак Ньютон цікавився багатьма аспектами не тільки фізики, а й інших наук, і не боявся проводити деякі експерименти на собі. Свою думку про те, що ми бачимо навколишній світ через тиск світла на сітківку ока, він перевіряв так: вирізав зі слонової кістки тонкий вигнутий зонд, запустив його собі в око і натиснув ним на задню сторону очного яблука. Виниклі кольорові спалахи і кола підтвердили його гіпотезу.
  5. Хоча багатобарвний спектр веселки безперервний, за традицією в ньому виділяють сім кольорів. Вважається, що першим вибрав число сім Ісаак Ньютон. Причому спочатку, він розрізняв тільки п’ять кольорів – червоний, жовтий, зелений, блакитний і фіолетовий, про що і написав у своїй «Оптиці». Але згодом, прагнучи створити відповідність між числом кольорів спектру і числом основних тонів музичної гами, він додав ще два кольори.

2-й доповідач

Всі охочі можуть побачити роботи вченого, який відкрив закон всесвітнього тяжіння раніше сера Ісаака Ньютона.

Лондонське королівське товариство представило у всесвітній мережі Інтернет цифрову копію рукопису одного з найвідоміших учених XVII століття Роберта Гука, якого сучасники нерідко називали англійським «Леонардо», і який в свою чергу все життя вважав багатьох найвидатніших учених своїми заклятими ворогами. І причини для цього у нього були.

В силу великої кількості наукових досліджень, які одночасно вів Гук, багато своїх відкриття він не доводив до кінця, і часто ініціативу перехоплювали інші його сучасники – Гюйгенс, Ньютон, Бойль, з якими йому надалі доводилося запекло сперечатися з приводу своєї першості.

Так, вже в 27 років після серії експериментів з удосконаленим повітряним насосом Геріке Роберт Гук відкрив знаменитий закон газового стану (pV = const). Однак, вперше повідомлення про це з’явилося в книзі Бойля, у якого Гук якийсь час працював асистентом. Саме тому в рамках шкільної програми нині вивчається не закон Гука, а закон Бойля-Маріотта.

Приблизно в 1660 році Гук разом з Християном Гюйгенсом встановив точки відліку для шкали термометра – температури танення льоду і кипіння води. Трохи пізніше обидва вчених незалежно один від одного винайшли спіральні пружини для регулювання ходу годинника. Ідею ж про застосування конічного маятника до регулювання годинників Гук приписував собі і оскаржував першість у Гюйгенса.

У 1665 році Гук вніс важливі удосконалення в конструкцію мікроскопа і з його допомогою здійснив ряд досліджень, зокрема спостерігав тонкі шари в світлових пучках. Гук звернув увагу на плями на поверхні Юпітера і Марса і по руху їх визначив, одночасно з Джованні Кассіні, швидкості обертань цих планет навколо осей.

Що стосується знаменитої полеміки Гука з сером Ісааком Ньютоном, витяги з якої містяться в опублікованому манускрипті, то почалася вона в кінці 1679 року, коли Гук був призначений секретарем Королівського товариства. У листуванні з Ньютоном, яке Гук вів ще з часу їх запеклих суперечок з приводу природи світла, він попросив останнього висловити свою думку про гіпотезу всесвітнього тяжіння.

Ще в ранніх своїх роботах, які побачили світ задовго до відомих усім «Початків» Ньютона, Гук висував припущення, що еліптичність орбіт планет сонячної системи пояснюється діючими між ними силами тяжіння. У листах до Ньютона міститься і більш конкретний висновок про те, що сила тяжіння між двома тілами повинна бути обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Ісаак Ньютон ніяк не прокоментував гіпотези свого колеги, але через кілька років на прохання свого друга Галлея, який відкрив знамениту комету і звернувся до Ньютона з проханням пояснити траєкторію її руху, він написав свої «Математичні початки натуральної філософії», які нині і вважаються основою всієї механіки .

В рукописі знову ж на прохання того ж Галлея він вказав ім’я Роберта Гука, так само як і ім’я президента академії Рена, який до відкриття взагалі не мав ніякого відношення. «Гук має не більше право на закон зворотних квадратів, ніж Кеплер має право на закон еліпсів: здогадки не рахуються, а доказів у Кеплера не було», – виправдовувався надалі Ньютон в листі до Галлея.

У протистоянні двох вчених є і ще один епізод, що не красить сера Ньютона. Він довгий час відмовлявся від пропонованого йому поста президента Королівського товариства і погодився лише після смерті Гука. Вступивши на посаду він насамперед велів знищити не тільки папери і інструменти свого суперника, але навіть портрети. Саме тому, як вважають зараз дослідники, лондонське Королівське товариство має прижиттєві портрети всіх своїх членів, крім одного – Роберта Гука.

Нагадаємо, що рукопис Роберта Гука був випадково знайдений навесні 2006 року в одному з особняків графства Гемпшир і виставлений на аукціон. Лондонське королівське товариство придбало манускрипт за мільйон фунтів стерлінгів.

Слайд 5,6

Висновок групи аналітичного супроводу

В епоху Ньютона обмін науковою інформацією здійснювався переважно шляхом особистого спілкування чи листування. Опубліковані фундаментальні праці були рідкістю. Спостереження, роздуми, припущення – це тільки початкові етапи отримання нових знань. Як було зазначено, Ньютон кілька років не коментував гіпотези Гука щодо сил тяжіння. Гук з деяких причин не завершив процесу отримання нових знань (відсутність теоретичного дослідження, експериментальної доказової бази). Якби цього не зробив Ньютон, то це обов’язково зробив би хтось інший. Тут мова не йде про плагіат. Тим більше, що Ньютон в “Початках” посилається на Роберта Гука. Щоправда, ці посилання він видалив при наступних редагуваннях.

Показовим в цьому плані може бути більш пізній факт. Японський фізик Нагаока Хантара в 1904 році запропонував планетарну модель будови атома («атом типу Сатурна»), а в 1908 році визнав її помилковою і відмовився від неї. З 1909 по 1911 рік Е. Резерфорд проводить серію дослідів, на основі яких приходить до висновку про планетарну модель будови атома.

Людина, вчений такого масштабу як Ньютон, завжди знаходиться під прискіпливим оком оточуючих. В оцінці його сучасниками багато суб’єктивізму. Проте, беззаперечною є  творча спадщина цієї видатної особистості.

Слайд 3

Доповідь  групи інформаційного забезпечення

Галілей, вирішуючи завдання обґрунтування вчення Коперника, зробив новий, найважливіший крок у розвитку механіки.  З Галілея починається встановлення правильних законів механічного руху.

Він приходить до закону інерції, хоча і не дає цьому закону загального формулювання.  У найбільш загальному вигляді цей закон він висловив такими словами: «Коли тіло рухається по горизонтальній площині, не зустрічаючи ніякого опору руху, то … рух його є рівномірним і тривав би постійно, якби площина простягалася в простір без кінця»

Але це формулювання закону ще не є загальним.  Загальне формулювання закону інерції було дане пізніше Декартом, а потім Ньютоном. Незважаючи на це, ми вважаємо Галілея автором закону інерції.

Тепер, використовуючи закон інерції, можна легко пояснити, чому тіла на рухомій Землі слідують за її рухом, а не залишаються на місці, як вважав Птоломей. Вважаючи, що рух кожної точки па поверхні Землі за невеликий проміжок часу можна вважати прямолінійним і рівномірним, Галілей міркує так: тіла на Землі мають ту ж швидкість, що і точки на її поверхні, і вони прагнуть зберегти цю швидкість згідно із законом інерції (сама назва «закон інерції» з’явилося пізніше).

Для пояснення сказаного Галілей проводить дослід падіння каменя з щогли рухомого корабля. Хоча корабель рухається і як би йде з-під каменя, тим не менш камінь падає до підніжжя щогли. Це відбувається тому, що, починаючи падати, камінь має таку ж швидкість, як і корабель. При падінні він буде зберігати швидкість в горизонтальному напрямку і слідувати за кораблем. Зрозуміло, все це буде відбуватися лише в тому випадку, якщо корабель рухається рівномірно і прямолінійно без качки.

Розбираючи подібні приклади, Галілей приходить до принципу відносності в механіці, який формулює, наводячи приклад з спостерігачем, що знаходиться всередині каюти рухомого корабля.  Він пише: «Усамітніться з будь-ким з друзів в просторі приміщення під палубою якогось корабля, запасіться мухами, метеликами і іншими подібними дрібними літаючими комахами;  нехай буде у вас там також велика посудина з водою і плаваючими в ній маленькими рибками;  підвісьте, далі, нагорі відерце, з якого вода буде капати крапля за краплею в іншу посудину з вузькою шийкою, поставлену внизу.  Поки корабель стоїть нерухомо, спостерігайте старанно, як дрібні літаючі комахи з однією і тією ж швидкістю рухаються в різні боки приміщення;  риби, як ви побачите, будуть плавати байдуже у всіх напрямках;  всі падаючі краплі потраплять в порожню посудину, і вам, кидаючи який-небудь предмет, не доведеться кидати його з більшою силою в один бік, ніж в інший, якщо відстані будуть одні і ті ж;  і якщо ви будете стрибати відразу двома ногами, то зробите стрибок на однакову відстань в будь-якому напрямку.  Старанно спостерігайте все це, хоча у вас не виникає жодного сумніву в тому, що, поки корабель стоїть нерухомо, все повинно відбуватися саме так.  Примусьте тепер корабель рухатися з будь-якою швидкістю, і тоді (якщо тільки рух буде рівномірним і без качки в ту і іншу сторону) у всіх названих явищах ви не знайдете ні найменшої зміни і ні по одному з них не зможете встановити, чи рухається корабель чи стоїть  нерухомо».

Як ми бачимо, Галілей вже правильно розуміє принцип відносності в механіці.  У порівнянні з вченими давнини і потім Коперником він підкреслює, що рух корабля має бути без качки, тобто рівномірним і прямолінійним.  Тому не випадково цей принцип часто називають принципом відносності Галілея або класичним принципом відносності.

Слайд 7

Слово вчителя

Тепер з’ясуємо те, як Ньютон побудував основи класичної механіки. Як ми бачили, хоча механіка почала розвиватися з робіт Галілея, проте до Ньютона такі основні поняття, як «маса» і «сила», ще не були встановлені.  У «Математичних початках натуральної філософії» Ньютон вводить ці поняття.  Але якщо ми відкриємо книгу Ньютона, то не відразу побачимо слово «маса».  Перше визначення Ньютон дає кількості матерії.  Він пише: «Кількість матерії є міра такої, що встановлюється пропорційно густині і об’єму сукупно».  Далі в своїй книзі Ньютон називає кількість матерії масою.

Правда, цим словом він мало користується, однак після нього фізики почали вживати термін «маса».

Після Ньютона під масою довгий час розуміли кількість матерії в даному тілі.  Однак поступово від такого розуміння маси відійшли і стали давати масі інше визначення.

Друге основне поняття механіки, яке вводить Ньютон, це поняття кількості руху.  Він дає таке визначення: «Кількість руху є міра такого, що встановлюється пропорційно швидкості і кількості матерії сукупно».  Це визначення відповідає визначенню за сучасною термінологією імпульсу як величини, що дорівнює добутку маси тіла на швидкість.  Далі йде визначення поняття сили.  Це поняття, так само як і поняття маси, є новим.  Звичайно, слово «сила» вживалося і до Ньютона.  Але тоді під словом «сила» розуміли різні речі.  У кращому випадку силою вважали причину механічного руху, як це робив Аристотель.  Взагалі ж силою називали причину будь-яких змін в природі.

Ньютон же дає цьому поняттю суворе наукове визначення.  Він пише: «Прикладена сила є дія, створена на тіло для зміни його стану спокою або рівномірного прямолінійного руху».  Це майже сучасне визначення сили в механіці.  Тільки в даний час зазвичай не говорять, що тіло змінює свій рівномірний і прямолінійний рух, а кажуть, що тіло отримує прискорення.  Різниця є, але на перший погляд вона здається несуттєвою.  Адже прискорення це і є зміна швидкості тіла.  Але справа в тому, що прискорення можна надати і тілу, яке рухається не тільки рівномірно і прямолінійно, а й прискорено.  Тому сучасне визначення виглядає більш загальним в порівнянні з тим, яке дав Ньютон.  Але з іншого боку, в сучасному формулюванні поняття сили вже містить твердження, що сила надає тілу прискорення.  І звідси вже можна стверджувати, що якщо сила постійна, то і прискорення постійне.  Зараз ми вже заздалегідь вважаємо, що сила визначає прискорення, тоді як у Ньютона говориться лише про те, що сила змінює тільки рівномірний і прямолінійний рух.  Але як змінює?

Пропорційна вона прискоренню першого ступеня або прискоренню в квадраті — про це у визначенні не йдеться.

Сила вводиться Ньютоном як величина, що визначає тільки механічну взаємодію тіл, в результаті якої змінюється їх рівномірний і прямолінійний рух.

Взаємодія тіл може бути і не обов’язково «силовою». Існують такі типи взаємодії, в результаті яких не відбувається зміни руху тіл взагалі і взаємодії супроводжуються іншими змінами в цих тілах. Так, наприклад, існує теплова взаємодія, коли стикаються два різних тіла з різною температурою і відбувається явище вирівнювання температур.

Сила є величиною, що вимірює взаємодію тіл у тому випадку, коли вона викликає тільки зміну їх швидкості.

Далі, коли ми характеризуємо взаємодію тіл силою, то відволікаємося від її фізичної природи. Адже спостерігачеві, що вивчає механічний рух, все одно, виникає прискорення тіл в результаті того, що вони стикаються між собою, або в результаті того, що вони несуть електричні заряди і між ними існує електричне взаємодія, або з якоїсь іншої причини. Якщо прискорення тіл у випадку взаємодії різної природи одне і те ж, то з точки зору механіки і сили абсолютно однакові.

Сам Ньютон підкреслював цю обставину.  Він писав, що походження сили може бути різним і що він розглядає сили не фізично, а математично, не торкаючись питання про їх природу.

Закони руху тіл, встановлені Ньютоном

В основу механіки Ньютон поклав три закони, які носять його ім’я. Перший закон Ньютона – це закон інерції.  Він був відомий до Ньютона.  Як ми бачили, вже Галілей користувався цим законом, хоча і не дав його загального формулювання.  Після Галілея про цей закон писав Декарт.  Він формулював його у вигляді двох правил руху: по-перше, тіло буде зберігати свою швидкість, поки інше тіло не зупинить його або не сповільнить його рух;  по-друге, тіло завжди прагне продовжувати рух по прямій лінії.

Ньютон об’єднує ці два правила і таким чином формулює закон інерції: «Усяке тіло продовжує утримуватися в своєму стані спокою або прямолінійного рівномірного руху, поки й оскільки воно не примушується прикладеними силами змінити цей стан».

Всі положення механіки Ньютон формулює для особливо виділеної ним системи відліку, яку він пов’язує з певним абсолютним простором.

Потім Ньютон формулює другий закон механіки, який встановлює, яка дія сили на тіло.  Цей закон, як його написав сам Ньютон, звучить так: «Зміна кількості руху пропорційна прикладеній рушійній силі і відбувається по напрямку тієї прямої, по якій ця сила діє».

Це формулювання відрізняється від формулювання другого закону Ньютона, яке є в сучасному підручнику з механіки для середньої школи: «Сила, що діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на надане цією силою прискорення».

 

 

Порівняємо тепер це формулювання з формулюванням Ньютона.  Формулювання Ньютона більш загальне, ніж те, яке дається в школі.

Значить, формулювання другого закону Ньютона, яке дане в підручнику, збігається з формулюванням самого Ньютона, якщо вважати, що маса тіла – величина постійна.

Але чи завжди маса тіла – величина постійна?  Зазвичай в механіці масу тіла можна вважати постійною величиною.  Але в загальному випадку це буде невірно.  При великій швидкості тіла, коли ця швидкість наближається до швидкості світла, масу тіла вже не можна вважати постійною.  Відповідно до теорії відносності маса буде дорівнювати:

Ця обставина була врахована російськими вченими І. В. Мещерським і К. Е. Ціолковським при розробці теорії руху ракети.  Щодо формулювання другого закону, даного самим Ньютоном, то воно залишається справедливим і для даного випадку.

Третій закон Ньютона відомий як закон «дії і протидії».  Він говорить: «Дії завжди є рівна і протилежна протидія, інакше дії двох тіл одне на одне рівні між собою і спрямовані в протилежні сторони».

Цей закон добре відомий і не вимагає пояснень.  Однак потрібно зазначити, що з приводу цього закону в наш час існують і деякі нові міркування, яких не могло бути за часів Ньютона.

Перегляд відео фрагментів

№1- з 4 по 6хв.

№2- з 2 по 4хв.

Доповідь дослідницької групи

Слайд 8,9

1-й доповідач

Фрагмент в каюті корабля з м/ф «Ну, постривай!» є ніби логічним продовженням міркувань Галілея з приводу принципу відносності. Проте, в даному випадку система відліку, пов’язана з каютою корабля, є неінерціальною (корабель потрапив в шторм і його рух явно не був рівномірним і прямолінійним). В цій системі відліку не виконується перший закон Ньютона, і валіза, при скомпенсованій дії на неї інших тіл, не перебуває на полиці в стані спокою, а зісковзує з неї і «переслідує» вовка. Висновок: події, відображені в цьому відео фрагменті, не суперечать основоположним принципам класичної механіки.

Слайд 10,11,12,13

2-й доповідач

Детально розглянемо ситуацію, коли вовк дмухає в парус і таким чином змушує човен рухатись.

Фаза рефлексії

VI. Рефлексія

Висновок групи аналітичного супроводу

Все тече і все змінюється. Треба бачити не тільки чорне та біле, але й розрізняти відтінки. Категоричність та однозначність оцінки здебільшого є проявом суб’єктивізму.

На схилі років, перебуваючи на вершині багатства і слави, Ньютон дещо пом’якшав, став більш товариським. З усіх боків до нього стікалися учні та відвідувачі, які зустрічали самий привітний прийом. В останні роки за вченим стала відчуватися схильність до  сентиментальності. Здавалося, він хотів облагодіяти всіх, хто потребував його допомоги.

Так, Ньютон допомагав влаштувати життя практично всіх родичів і ніколи нікому не відмовляв у підтримці.

«Я не знаю, чим здаюся світу, – говорив учений. – Але самому собі я здаюся схожим на дитину, що грає на березі моря і радіє, коли йому вдалося знайти кольоровий камінчик». Саме такою великою і безтурботною дитиною він і залишався до кінця свого життя. З’явившись на світ слабким і кволим, Ньютон постійно дбав про своє здоров’я. В результаті свій перший зуб він втратив тільки в 85 і ніколи не носив окуляри. І лише в останні п’ять років життя Ньютона стали долати різні хвороби. Він списував їх на свій поважний вік і, намагаючись не заважати іншим, продовжував працювати і навіть брав участь в засіданнях королівського товариства.

Про Ісаака Ньютона говорили: «перевершує розумом людський рід». Дійсно, геніальність цього вченого була безмежною. Все життя його було присвячене високій справі служіння науці. І через сотні років складно уявити цивілізацію без видатних відкриттів Ньютона.

VII.Підбиття підсумків уроку

Оцінка роботи груп на уроці групою публічної підтримки.

VIII. Домашнє завдання

Слайд 14

Створити слайдові презентацію (5-8 слайдів) з аналізом фрагменту м/ф, к/ф та ін., що підтверджують чи, краще, суперечать законам Ньютона.

Додатки

Слайд 1

Благородний чоловік боїться, що помре він і не буде його ім’я славитись.

Конфуцій

Слайд 2

Формула, що виражає:

Слайд 3

Слайд 4

Тема: Закони Ньютона: діалектичний аспект.

Мета: Ознайомити учнів з науковою, культурною, історичною, особистісно-орієнтованою атмосферою, що передувала формулюванню основоположних законів класичної механіки. Розширити розуміння учнями суті та значення законів Ньютона, продовжити формування навичок їх застосування для аналізу простих моделей механічних взаємодій. Продовжити формування світоглядної, обчислювальної компетентностей. Розвивати навички роботи з медіатекстами. Вдосконалювати культурну, соціальну, самоосвітню, інформаційну компетентності. Виховувати в учнів розуміння кореляції ролі і місця особистості в історії з інформаційними процесами.

Очікувані результати: Після уроку учні повинні уявити «епоху Ньютона», усвідомити приклади аналізу простих моделей механічних взаємодій, значення законів Ньютона в становленні та розвитку фундаментальної природничої науки.

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

                                      Слайд 9

                                     Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Створити слайдові презентацію (5-8 слайдів) з аналізом фрагменту м/ф, к/ф та ін., що підтверджують чи, краще, суперечать законам Ньютона.


Підготував: Лубенець Євгеній Борисович, КЗ «Криничанська середня загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №1», Дніпропетровська обл.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.