3 закон ньютона определение кратко: формула и определение / Блог / Справочник :: Бингоскул - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона

Дата: Урок№

Класс: 10

Тема: Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона

Тип: Урок «открытия» нового знания

Цели:

Предметная: ознакомить учащихся с зависимостью между ускорением, что приобретается телом, и силой, что на него действует. Раскрыть содержание второго и третьего законов Ньютона; углубить знания о взаимодействии тел.

Личностная: формирование у обучающихся умения видеть и понимать ценность образования, значимость физического знания для каждого человека;

Метапредметная: умения объяснять объекты и процессы окружающей действительности – природной, социальной, культурной, технической среды, используя для этого физические знания;

Задачи:

обеспечить в ходе урока понимание смысла законов Ньютона;
создать условия для развития таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, обобщать познавательные объекты, делать выводы;
содействовать воспитанию культуры общения, потребности в самовоспитании;

Ход урока

Организационный момент
Мотивирование на учебную деятельность. Сообщения темы, цели, задач урока

Мы продолжаем изучение динамики. На прошлом уроке мы изучили первый закон Ньютона. Наверное, вы догадываетесь какая тема будет сегодня. – Второй и Третий законы Ньютона.

Цель нашего сегодняшнего урока состоит в том, чтобы установить связь между ускорением тела и силой, приложенной к этому телу. И основной задачей конечно является, чтобы вы поняли физический смысл законов Ньютона.

Актуализация опорных знаний

Для того, чтобы начать вводить новые понятия, нам необходимо вспомнить то, что мы прошли на прошлых уроках.

Начнем я явления инерции.

Явление инерции – это явление при котором тело сохраняет скорость, когда на него не действуют другие тела.

Сила.

Сила – это векторная величина, которая является мерой взаимодействия тел.

Инертность.

Инертность тела – это свойство тел по-разному изменять свою скорость под действием одной и той же силы.

Масса.

Мерой инертности является масса.

Первый Закон Ньютона.

Существуют такие системы отсчёта, называемы инерциальными, относительно которых тело движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела.

Является ли система отчета относительно Земли инерциальной?

То есть какой вывод можно сделать из первого Закона Ньютона?

Что в инерциальных системах отсчёта изменение ускорения происходит только под действием внешних сил.

Изучение нового материала

Итак, в результате взаимодействия тело изменяет свою скорость – получает ускорение, а ускорение зависит от массы тела (как меры его инертности). А физической величиной, характеризующей взаимодействие, является сила. Теперь выясним, какой зависимостью связаны сила, ускорение и масса тела.

Проведем несколько опытов с тележкой, которая может двигаться по горизонтальным столом практически без трения. Измеряя пути, которые проходит тележка за разные промежутки времени, можно заметить, что путь пропорционален квадрату времени движения, то есть тележка движется рівноприскорено. Это означает, что

Ø направление ускорения тела совпадает с направлением силы, действующей на это тело: а ~ F.

Изменим условия опыта: будем менять массу тележки, оставляя неизменной силу. Проведение опыта с тележкой, на который кладут дополнительные грузики, показывает, что при неизменной силы ускорения уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается масса тележки с грузом. Следовательно,

Ø ускорение, которое получает тело под действием силы, обратно пропорционально массе этого тела:

Таким образом, ускорение, которого сила придает телу массой m, вычисляется по формуле:

Второй закон Ньютона.

Соотношение между равнодействующей всех сил, действующих на тело, массой тела и его ускорением было сформулировано Ньютоном как второй из трех основных законов динамики:

Ø равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение:

Особенности применения второго закона Ньютона

Остановимся на некоторых фактах, вытекающих из второго закона Ньютона и помогут во время решения задач.

1. Сила – причина ускорения; ускорение определяется силой, действующей на тело. Изменение силы приводит к изменению ускорения, а не наоборот.

2. Если на тело одновременно действует несколько сил, то

3. Если силы, действующие на тело, скомпенсированы, то есть , то ускорение= 0. Следовательно, закон инерции можно сформулировать так: тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью, если равнодействующая сил, приложенных к телу, равна нулю.

4. Из второго закона Ньютона можно получить определение 1 Н:

Третий закон Ньютона

В природе не бывает так, чтобы только одно тело действовало на другое, а другое тело при этом не действовало на первое. Тела всегда взаимно действуют друг на друга.

Например, вы ударили мяч ногой. С какой силой вы действуете на мяч, ч такой же силой мяч действует на вашу ногу.

Механическое действие тел друг на друга всегда взаимно — это либо взаимное притяжение, либо взаимное отталкивание. Одностороннего действия не бывает. При этом силы, с которыми два тела действуют друг на друга, имеют равные модули, противоположные направления и лежат на одной прямой:

С другой стороны, опыты показывают, что при всех видах взаимодействий ускорения тел, которые взаимодействуют, обратно пропорциональны массам этих тел:

Из этого соотношения с учетом того, что ускорения, которые достают тела в результате взаимодействия, направленные в противоположные стороны, можно записать:

6. Примеры проявления третьего закона Ньютона

Третий закон Ньютона показывает, что действие одного тела на другое имеет взаимный характер. Однако часто мы видим или чувствуем) действие, которое распространяется только на одно из двух тел, взаимодействующих, в то время, как действие на второе тело остается незамеченной.

Согласно третьего закона Ньютона, камень притягивает Землю с такой же силой, с которой Земля притягивает камень. Поэтому, когда камень падает, он и Земля – оба движутся с ускорениями навстречу друг другу. Однако ускорение Земли меньше ускорения камня в столько раз, во сколько раз масса Земли больше массы камня. Поэтому мы и замечаем часто только одну силу взаимодействия двух – силу, действующую на камень со стороны Земли. А с аналогичным модулем сила, действующая на Землю со стороны камня, остается незамеченной.

Закрепление изученного материала

Задача 1.

Какое ускорение приобретет тело массой 500 г под действием силы 0,2 Н?

Задача 2.

Задача 3.

Сколько времени потребуется автомобилю массой 700 кг, чтобы разогнаться из состояния покоя до скорости 72 км/ч, если сила тяги двигателя 1,4 кН?

Задача 4.

ЕГЭ. Два тела массами m1 = 1 кг и m2 = 2 кг, находящиеся на гладкой горизонтальной поверхности, связаны нерастяжимой нитью. Ко второму телу в горизонтальном направлении приложена сила F = 10 Н. Найти ускорение а, с которым движутся оба тела, и силу Т натяжения нити.

Рефлексия

Что вы узнали в ходе урока?

Что вы запомнили лучше всего?

Домашнее задание

§21, 22, 23, 24

Учить конспект.

с. 82 Задачи для самостоятельного решения №2, №3

Конспект урока “Третий закон Ньютона” | План-конспект занятия по физике (10 класс):

10 «Б» класс

Тема урока: «Третий закон Ньютона».

Тип урока: урок изучения нового учебного материала.

Цели урока.

Стратегические:

– Формирование научной картины мира.

– Развитие критического мышления.

– Формирование научного миропонимания.

Тактические:

– Ликвидировать пробелы в знаниях.

– Сформировать умение пользоваться учебной литературой.

– Развить умение обобщать и систематизировать знания.

– Сформировать умение использовать теоретические знания на практике.

– Сформировать интерес к физике как науке.

– Сформировать умение раскрывать взаимосвязь между изученным теоретическим материалом и явлениями в жизни.

– Развить умение анализировать данные и делать вывод.

– Развить общие учебные (в т.ч. познавательные) умения.

Оперативные:

Когнитивная область.

Уровень знания: ученик должен знать определение силы, массы, формулировку третьего закона Ньютона, его математическую интерпретацию, записать формулу третьего закона Ньютона на доске, знать единицы измерения массы и силы, условие равенства сил, понятие инерции, свойство аддитивности массы.

Уровень понимания: ученик должен приводить примеры проявления третьего законов Ньютона из окружающего мира, понимать формулировку третьего закона Ньютона, словесно интерпретировать его математическую интерпретацию, понятие массы и силы, инерции, процесс сравнения и измерения сил.

Уровень применения: ученик должен уметь применять третий закон Ньютона при объяснении физических явлений и решении задач, свойство аддитивности массы, переводить единицы массы и силы в единицы измерения СИ, изображать на рисунке третий законы Ньютона.

Аффективная область.

Уровень восприятия: ученик осознает важность учения, внимательно слушает высказывания учителя и учащихся, активно участвует в дискуссии.

Уровень реагирования: ученик выполняет домашнее задание, поручения учителя, проявляет интерес к физике, самостоятельность при обучении.

Уровень усвоения ценностной ориентации: ученик целенаправленно изучает различные точки зрения, выносит собственное суждение, проявляет убежденность в защите своего убеждения.

Этапы урока	Формы, методы обучения	Средства обучения	Время
Организационный момент.	Фронтальная, словесный (беседа).	Слово учителя и учащихся, журнал, ручка.	2 мин
Проверка ранее изученного учебного материала, домашнего задания.	Фронтальная, словесный, репродуктивный, практический.	Слово учителя и учащихся, мел, доска, учебник, тетрадь.	5 мин
Формирование новых знаний умений, навыков.	Фронтальная, словесный (объяснение), репродуктивный, объяснительно-иллюстративный, наглядный.	Слово учителя и учащихся, мел, доска, печатное слово (учебник), поясняющие рисунки на доске.	21 мин
Закрепление изученного материала.	Фронтальная, репродуктивный, практический.	Слово учителя и учащихся, учебник, задачник, физический словарь.	10 мин
Инструктаж по выполнению домашнего задания.	Фронтальная, словесный (беседа, комментарии).	Слово учителя, мел, доска, журнал.	2 мин

Ход урока.

1. Приветствие учащихся учителем, выявление отсутствующих учащихся.

2. В начале урока учитель проводит с учащимися фронтальный устный опрос. Учитель задает вопросы нескольким учащимся, остальные ученики дополняют ответ своих одноклассников. В это время два ученика показывают на доске решение домашних задач.

Вопросы.

Дайте определение силы.
Какие две силы считаются в механике равными?
Как связано ускорение тела с силой?
Что такое инерция? Приведите примеры ее проявления.
Какое утверждение содержит второй закон Ньютона?
Каким образом, используя второй закон Ньютона, можно определить массу тела?
Какие условия необходимы для того, чтобы тело двигалось с постоянным ускорением?

Третий закон Ньютона.

Примеров взаимодействия тел и сообщения ими друг другу ускорений можно привести сколь угодно много. Когда вы, находясь в одной лодке, начнете за веревку подтягивать другую лодку, то и ваша лодка обязательно будет двигаться вперед. Действуя на другую лодку, вы заставляете ее действовать на свою лодку.

Если вы ударите ногой по футбольному мячу или толкнете плечом товарища, то ощутите обратное действие на ногу или плечо. Все это проявления закона взаимодействия тел.

Действия тел друг на друга носят характер взаимодействия не только при непосредственном контакте тел. Положите на гладкий стол два сильных магнита разноименными полюсами навстречу друг другу, и вы тут же обнаружите, что они начнут двигаться навстречу друг другу.

Заметные изменения скоростей обоих взаимодействующих тел наблюдаются лишь в тех случаях, когда массы этих тел не сильно отличаются друг от друга. Если же взаимодействующие тела значительно различаются по массе, заметное ускорение получает только то из них, которое имеет меньшую массу. Так, при падении камня Земля заметно ускоряет движение камня, но ускорение Земли (а ведь камень тоже притягивает Землю) практически обнаружить нельзя, так как оно очень мало.

Выясним с помощью опыта, как связаны между собой силы взаимодействия двух тел.

Возьмем достаточно сильный магнит и железный брусок и установим их на катки для уменьшения трения о стол. К концам магнита и бруска прикрепим одинаковые пружины, закрепленные другими концами на столе. Магнит и брусок притянутся друг к другу и растянут пружины. Опыт показывает, что к моменту прекращения движения пружины растянуты совершенно одинаково. Это означает, что на оба тела со стороны пружин действуют одинаковые по модулям и противоположные по направлениям силы:

Так как магнит покоится, то сила равна по модулю и противоположна по направлению силе , с которой на него действует брусок:

Точно так же равны по модулям и противоположны по направлению силы, действующие на брусок со стороны магнита и пружины:

Отсюда следует, что силы, с которыми взаимодействуют магнит и брусок, равны по модулям и противоположны по направлению:

На основе подобных опытов можно сформулировать третий закон Ньютона:

Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны.

Это означает, что если на тело А со стороны тела В действует сила , то одновременно на тело В со стороны тела А будет действовать сила , причем

Используя второй закон Ньютона, можно определить:

Отсюда следует, что

т. е. отношение модулей ускорении а1 и а2 взаимодействующих друг с другом тел определяется обратным отношением их масс и совершенно не зависит от характера действующих между ними сил. Более массивное тело получает меньшее ускорение, а легкое – большее.

Важно понимать, что силы, о которых идет речь в третьем законе Ньютона, приложены к разным телам и поэтому они не могут уравновешивать друг друга.

В настоящее время наиболее широко в физике и технике применяется система единиц, в которой в качестве основной величины взята не сила, а масса. Единица же силы устанавливается на основе второго закона Ньютона.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу массы – один килограмм (1 кг) – принята масса эталонной гири из сплава платины и иридия, которая хранится в Международном бюро мер и весов в Севре, близ Парижа. Точные копии этой гири имеются во всех странах. Приближенно массу 1 кг имеет литр воды при комнатной температуре.

За единицу силы в Международной системе единиц принимается сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2.

Эта единица называется ньютоном (сокращенное обозначение – Н). Наименование ньютона:

1 Н = 1 кг·1 м/с2.

Далее учитель вызывает к доске учащихся, которые решают задачи по изученной теме.

№ 1. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?

Ответ: нет, так как в этом случае движущийся автомобиль не является свободным телом (телом, на которое не оказывают воздействие другие тела), потому что при движении тела по какой-либо поверхности всегда имеется сила трения, препятствующая данному движению.

№ 2. О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. Сравнить силы, действующие на комара и автомобиль во время удара.

Ответ: согласно третьему закону Ньютона, эти силы равны по модулю и противоположны по направлению.

№ 3. Трактор, сила тяги которого на крюке 15 кН, сообщает прицепу ускорение 0,5 м/с2. Какое ускорение сообщит тому же прицепу трактор, развивающий тяговое усилие 60 кН?

5. На дом учитель задает учащимся прочитать § 25, 26, 27, 28, ответить на вопросы после §, решить две задачи.

№ 1. Тело массой 3 кг падает в воздухе с ускорением 8 м/с2. Найдите силу сопротивления воздуха.

№ 2. Тепловоз на горизонтальном участке пути длиной 600 м развивает постоянную силу тяги 147 кН. Скорость поезда возрастает при этом от 36 до 54 км/ч. Определите силу сопротивления движению, считая ее постоянной. Масса поезда 1000 т.

Законы Ньютона – Физические науки

Первый закон движения Ньютона описывает инерцию. Согласно этому закону, тело в состоянии покоя имеет тенденцию оставаться в покое, а тело в движении стремится оставаться в движении, если на него не действует чистая внешняя сила.

Цели обучения

Определение первого закона движения

Основные выводы

Ключевые моменты

Три закона Ньютона являются основой механики.
Первый закон гласит, что покоящееся тело будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействует суммарная внешняя сила, и что тело в движении будет оставаться в движении с постоянной скоростью, пока на него не подействует результирующая внешняя сила.
Чистая внешняя сила представляет собой сумму всех сил, действующих на объект.
Тот факт, что на объект действуют силы, не обязательно означает, что существует результирующая внешняя сила; силы, равные по величине, но действующие в противоположных направлениях, могут компенсировать друг друга.
Трение — это сила между движущимся объектом и поверхностью, по которой он движется. Трение — это внешняя сила, которая действует на объекты и заставляет их замедляться, когда на них не действует никакая другая внешняя сила.
Инерция – это тенденция движущегося тела оставаться в движении. Инерция зависит от массы, поэтому изменить направление движения тяжелого тела труднее, чем изменить направление движения более легкого тела.

Ключевые термины

инерция : Свойство тела сопротивляться любому изменению его равномерного движения; эквивалентна его массе.
трение : Сила, противодействующая относительному движению или стремлению к такому движению двух соприкасающихся тел.
равномерное движение : Движение с постоянной скоростью (с нулевым ускорением). Обратите внимание, что движущийся объект не изменит своей скорости, если на него не действует неуравновешенная сила.

История

Сэр Исаак Ньютон был английским ученым, который интересовался движением объектов в различных условиях. В 1687 году он опубликовал работу под названием Philosophiae Naturalis Principla Mathematica , в которой описал свои три закона движения. Ньютон использовал эти законы для объяснения и исследования движения физических объектов и систем. Эти законы составляют основу механики. Законы описывают взаимосвязь между силами, действующими на тело, и движениями, возникающими из-за этих сил.

Эти три закона таковы:

Если на объект не действует результирующая сила, его скорость останется постоянной. Тело либо покоится и его скорость равна нулю, либо движется прямолинейно с постоянной скоростью.
Ускорение объекта параллельно и прямо пропорционально результирующей силе, действующей на объект, направлено на результирующую силу и обратно пропорционально массе объекта.

Когда первый объект воздействует на второй объект, второй объект одновременно воздействует на первый объект, а это означает, что сила первого объекта и сила второго объекта равны по величине и противоположны по направлению.

Первый закон движения

Скорее всего, вы уже слышали первый закон движения Ньютона. Если вы не слышали его в форме, написанной выше, вы, вероятно, слышали, что «тело в движении остается в движении, а тело в покое остается в покое». Это означает, что объект, находящийся в движении, не изменит своей скорости, если на него не действует неуравновешенная сила. Это называется равномерным движением. Эту концепцию легче объяснить на примерах.

Примеры

Если вы катаетесь на коньках и отталкиваетесь от края катка, согласно первому закону Ньютона вы продолжите движение до противоположного края катка. Но на самом деле этого не произойдет. Ньютон говорит, что движущееся тело будет оставаться в движении, пока на него не подействует внешняя сила. В этом и большинстве других реальных случаев этой внешней силой является трение. Трение между вашими коньками и льдом заставляет вас замедляться и, в конце концов, останавливаться.

Давайте рассмотрим другую ситуацию. Обратитесь к этому примеру. Почему мы пристегиваем ремни безопасности? Очевидно, они нужны для того, чтобы защитить нас от травм в случае автомобильной аварии. Если автомобиль едет со скоростью 60 миль в час, водитель также едет со скоростью 60 миль в час. Когда автомобиль внезапно останавливается, к нему прикладывается внешняя сила, которая заставляет его замедляться. Но на водителя не действует никакая сила, поэтому водитель продолжает движение со скоростью 60 миль в час. Ремень безопасности должен противодействовать этому и действовать как внешняя сила, замедляющая водителя вместе с автомобилем, предотвращая причинение им вреда.

Первый закон Ньютона : Первый закон Ньютона, действующий на водителя автомобиля

Инерция

Иногда этот первый закон движения называют законом инерции. Инерция – это свойство тела оставаться в состоянии покоя или двигаться с постоянной скоростью. Некоторые объекты имеют большую инерцию, чем другие, потому что инерция объекта эквивалентна его массе. Вот почему изменить направление валуна сложнее, чем бейсбольного мяча.

Doc Physics – Newton : Первый закон Ньютона совершенно нелогичен. Впрочем, вы, возможно, выучили его еще в начальной школе. Давайте посмотрим на умопомрачительный вывод, которым он действительно является.