Урок физики (9 класс)

Свободное падение тел и движение тела, брошенного вверх

Цели урока:

Дать понять, что движение падающего тела является равноускоренным движением. Получить основные формулы для такого движения.

Структура урока.

1. 
   Актуализация опорных знаний.
   
2. 
   Объяснение нового материала
   
3. 
   Закрепление изученного материала
   
4. 
   Итоги урока.
   
5. 
   Домашнее задание.
   

Ход урока.

1. Фронтальный опрос по формулировкам законов Ньютона.

Решение задачи.

I. Новый материал

Одним из наиболее распространенных видов движения с постоянным ус­корением - свободное падение тел.

При падении тела на Землю из состояния покоя его скорость увеличивает­ся. Земля сообщает телам ускорение, которое направлено вниз вертикально.
Долгое время считалось, что Земля сообщает разным телам различное уско­рение. И опыт вроде бы говорит о том же. (Сравните падение листа бумаги, скомканного листа бумаги, птичьего пера и камня.) Камень падает быстрее. Так считал Аристотель: чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает.

И только Галилею впервые удалось опытным путем доказать, что это не так. Важно учитывать сопротивление воздуха, именно оно искажает картину. Галилей установил, что свободное падение является равноускоренным дви­жением. Он догадался, что можно как бы «замедлить» свободное падение, изучая движение шаров по наклонному желобу. При этом он получил формулу

Галилей обнаружил, что шары одинакового диаметра, но изготовленные разного материала движутся по желобу с одинаковым ускорением . Данный факт демонстрируем на опыте (Виртуальные лабораторные уроки). Итак, ускорение свободно падающих тел не зависит от их массы. Для про­верки этой гипотезы Галилей по преданию наблюдал падение со знаменитой Пизанской башни различных тел: пушечного ядра и мушкетной пули. Все тела достигали поверхности практически одновременно.

Впоследствии были созданы вакуумные насосы, которые позволили осу­ществить в откачанных трубках действительно свободное падение тел. Эксперимент 1

Трубка Ньютона: В стеклянной трубке помещается дробинка, кусочек пробки, пушинка и т.д. Если перевернуть трубку, то быстрее всего упадет дро­бинка, медленнее - пушинка. Если же выкачать из трубки воздух, то пушинка будет падать, не отставая от дробинки.

- Почему во втором случае все тела падают одновременно? (Движение пушинки задерживалось сопротивлением воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении дробинки.)

На поверхности Земли ускорение свободного падения (g) меняется в пре­делах от 9,78 м/с² на экваторе до 9,83 м/с² на полюсе. При решении многих задач можно принимать g вблизи поверхности Земли равным 9,8 м/с² или даже более грубо 10 м/с².

При падении тел в воздухе на их движение влияет сопротивление воздуха. Поэтому ускорение тел в этом случае уже не равно g. При больших скоростях сопротивление воздуха существенно и его влиянием нельзя пренебречь. Движение тела по вертикали вниз




II. Упражнения и вопросы для повторения

- Что называется свободным падением тел? При каких условиях падение тел можно считать свободным?

- Каким видом движения является свободное падение тел?

- Зависит ли ускорение свободного падения тел от массы?

- Как изменится ускорение падающего тела, если толкнем тело вниз, со­общив ему начальную скорость?

- Напишите формулы, описывающие свободное падение тел.

- С каким ускорением движется тело, брошенное вверх? Чему равно и как направлено это ускорение?

- Чем объясняется то, что все тела, независимо от их массы, движутся как при падении, так и при движении тела, брошенного вертикально вверх, с одинаковым ускорением?

- Учитывается ли сопротивление воздуха в полученных выше формулах, описывающих свободное падение и движение тела, брошенного верти­кально вверх?

- Напишите формулы, описывающие движение тела, брошенного верти­кально вверх.

Вопросы могут быть использованы на следующем уроке в качестве повто­рения.

III. Решение задач Задача 1

Тело падает с высоты 57,5 м (v = 0). Сколько времени падает тело и какова его скорость при ударе о землю?

(Ответ: t = 3,4 с, v = 34 м/с.)

Задача 2

Стрела выпущена из лука вертикально вверх с начальной скоростью v_Q= 30 м/с. На какую максимальную высоту поднимется стрела?

(Ответ: h = 45 м.)

Задача 3

Тело свободно падает с высоты 20 м над землей. Какова скорость тела в момент удара о землю? На какой высоте его скорость вдвое меньше? (Ответ: v = 20 м/с, h = 15 м.)

IV. Итоги урока.

Домашнее задание.

Выучить конспект. Упражнение № 13, 14