третий закон ньютона в каком классе проходят
Третий закон Ньютона
Урок 15. Физика 10 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Третий закон Ньютона»
Мы уже отмечали, что понятие силы применимо только к двум или более телам. То есть, в механике, любое воздействие тел друг на друга — это взаимодействие. Иными словами, всякому действию есть противодействие. Можно привести очень много примеров подобных взаимодействий в механике. Например, если человек отжимается, сила его мышц направлена вниз. То есть, человек давит на пол руками. Несмотря на это, его тело поднимается вверх. Возникает вопрос: почему так получается? Ответ кроется именно в том, что пол и человек взаимодействуют. Когда человек действует на пол, пол, в свою очередь, начинает действовать на человека. Именно эта сила и поднимает человека вверх при отжиманиях. То же самое можно сказать и о прыжках: чтобы прыгнуть, человек отталкивается от поверхности, то есть действует на неё с определенной силой. В результате, эта поверхность начинает действовать на человека, и он совершает прыжок.
Классический пример взаимодействия тел — это притягивание одной лодки, находясь в другой лодке. Независимо от того, с какой силой вы будете притягивать к себе лодку, лодка в которой находитесь вы, тоже начнет двигаться навстречу другой лодке.
Ударяя ракеткой по теннисному мячу, вы ясно можете ощутить отдачу в руке, то есть, обратное действие мяча на ракетку, вызванное вашим ударом.
Можно привести ещё множество примеров, но суть одна: всякое действие вызывает противодействие. Как видно из всех приведенных примеров, силы, с которыми тела действуют друг на друга равны по модулю и противоположны по направлению. Это подтверждается и опытами. Итак, формулировка третьего закона Ньютона такова: силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны: 
У некоторых из вас мог возникнуть вопрос: что происходит в момент, когда мы бросаем камень? Ведь, по третьему закону Ньютона, камень будет действовать на нас с той же силой, что и мы на него при броске, только эта сила будет направлена в противоположную сторону. Почему же тогда, мы не отлетаем назад?
Давайте разберемся с этим вопросом. Камень действительно действует на нас с той же силой, только вот сила, требуемая для того чтобы сдвинуть человека с места, гораздо больше, чем сила, с которой мы бросаем камень. Из математического описания третьего закона Ньютона следует, что отношение модулей ускорений взаимодействующих друг с другом тел, обратно пропорционально отношению их масс:
В этом можно убедиться, используя второй закон Ньютона. Теперь подставим приблизительные значения в это соотношение. Скажем, масса человека 70 кг, а масса камня — 200 г. Таким образом, мы получим, что
.
Это ускорение очень незначительное и выразится в легком чувстве отдачи в руке.
Исходя из этого примера, вы легко можете объяснить, почему все тела падают на Землю с ускорением свободного падения, в то время как Земля, совсем не изменяет свою скорость, хотя и взаимодействует со всеми падающими телами.
Пример решения задачи.
Задача. Мяч массой 300 г ударился в стену с силой 0,6 Н. Каков модуль ускорения после отскока от стены?
В завершении рассмотрим интересный пример. В 1654 году, физик Отто фон Герике, провёл знаменитый опыт в городе Магдебурге. Опыт был проведен с целью доказать существование атмосферного давления. Для осуществления своего эксперимента, Герике взял два медных полушария (которые впоследствии начали называть Магдебургские полушария). Он соединил эти полушария и выкачал из получившейся сферы весь воздух. После этого, 16 лошадей (по 8 с каждой стороны) пытались разорвать полушария, но безуспешно. Таким образом, этот эксперимент доказал, что атмосферное давление действительно существует. При поздних расчетах выяснилось, что для того чтобы разорвать магдебургские полушария необходимо было запрячь по 13 ломовых лошадей с каждой стороны.
Теперь, давайте рассмотрим эту ситуацию подробнее и подумаем, можно ли было добиться того же эффекта, обойдясь меньшим количеством лошадей? Поскольку лошади топтались на месте, никакого ускорения сфера не получила. Значит, по второму закону Ньютона, равнодействующая сила равна нулю. Иными словами, обе восьмёрки лошадей тянули полушария сферы в разные стороны с одинаковой по модулю силой. А теперь давайте представим, что мы заменим одну из восьмёрок лошадей на некий неподвижный предмет, который лошади не в состоянии сдвинуть (например, крепостная стена). В этом случае, по третьему закону Ньютона действие стены на второе полушарие было бы точно таким же, как и действие восьмёрки лошадей.
Таким образом, мы выяснили, что Отто фон Герике мог обойтись и восемью лошадьми. Впрочем, это не говорит о том, что Герике не понимал этого. Возможно, вторая восьмерка лошадей использовалась просто для зрелищности.
Еще одним ярким примером проявления третьего закона Ньютона являются двойные звезды.
Двойная звезда представляет собой систему из двух гравитационно связанных звезд, которые вращаются по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс.
Это явление, конечно, должно рассматриваться не только с точки зрения третьего закона Ньютона, но и с точки зрения закона всемирного тяготения, о котором мы поговорим чуть позже. Третий закон Ньютона говорит нам о том, что обе звезды действуют друг на друга с одинаковой по модулю силой.
Именно поэтому, орбиты таких звезд всегда стабильны (то есть звезды вращаются по замкнутым орбитам с определенной периодичностью). Таким образом, все планеты, находящиеся в системе двойных звезд, тоже двигаются по стабильным орбитам.
Третий закон Ньютона
Урок 12. Физика 9 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Третий закон Ньютона»
Ньютон был первым, кто попытался
сформулировать элементарные законы,
которые определяют временной ход
широкого класса процессов в природе с
высокой степенью полноты и точности»
и «… оказал своими трудами глубокое
и сильное влияние на всё мировоззрение в целом».
В окружающей человека действительности проявляется взаимодействие материальных образований. Оно проявляется во взаимном влиянии тел и приводит к изменению их скоростей или их деформации.
Причиной изменения скорости тела или его деформации является векторная величина, называемая силой.
Cила характеризуется модулем, направлением и точкой приложения. Единицей измерения силы в системе СИ является Ньютон. Измеряют силу при помощи динамометра.
Соотношение сил при взаимодействии устанавливается третьим законом Ньютона: две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки:
Здесь 
– сила, действующая на первую точку со стороны второй, 
– сила, действующая на вторую точку со стороны первой.
Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, равно произведению массы тела на его ускорение.
Из этих соотношений следует, что
.
Это значит, что при взаимодействии двух материальных точек ускорения, приобретаемые точками, обратно пропорциональны их массам и направлены в противоположные стороны.
Третий закон Ньютона отражает факт равноправия взаимодействующих тел и справедлив при описании взаимодействия тел в инерциальных системах отсчета.
Равенство модулей сил 
и 
можно продемонстрировать на установке. Если к левому динамометру приложить некоторую силу, то такая же сила будет действовать и на правый динамометр и показания обоих динамометров будут одинаковы.
Любое из наблюдаемых движений различных тел можно объяснить с помощью законов Ньютона. Например, идущий человек движется вперед благодаря тому, что он отталкивается ногами от земли, т. е. взаимодействует с ней. Человек и земля действуют друг на друга с одинаковыми по модулю и противоположно направленными силами и получают ускорения, обратно пропорциональные их массам. Поскольку масса Земли огромна по сравнению с массой человека, то ускорение Земли практически равно нулю, т. е. она не меняет свою скорость. Человек же приходит в движение относительно Земли.
Следует отметить, что силы, возникающие в результате взаимодействия тел, являются силами одной и той же природы.
Например, Земля и Луна взаимодействуют друг с другом посредством сил всемирного тяготения.
Стальной гвоздь и магнит притягиваются благодаря действию магнитных сил.
Молоток и наковальня взаимодействуют друг с другом силами упругости.
Известно, что под действием притяжения к Земле предметы, лежащие на опоре или висящие на подвесе, немного сжимаются или растягиваются сами и сжимают/растягивают находящуюся под ними опору или подвес. В результате и в самих телах, и в опоре или подвесе возникают силы — силы упругости, посредством которых тело и опора взаимодействуют друг с другом.
Сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес, называется весом тела.
Силу, с которой опора действует на тело и направленную перпендикулярно опоре, называют силой реакции опоры.
Следует помнить, что силы, о которых говорится в третьем законе Ньютона, никогда не уравновешивают друг друга, поскольку они приложены к разным телам.
Зададимся вопросом, будут ли уравнения, выражающие законы Ньютона, имеют один и тот же вид в различных инерциальных системах отсчета?
Представьте себе, что находитесь в каюте корабля. Никакого движения в пространстве выне ощущаете — вам кажется, что корабль стоит на месте. Но вас всё же интересует, покоится ли корабль или движется равномерно и прямолинейно. Можете ли вы установить это, невыглядывая в иллюминатор?
Допустим, что с данной целью вы производите всевозможные эксперименты, наблюдая различные механические явления в вашей каюте. Исследуете свободное падение тел, скатывание шаров с наклонной плоскости, вращательное движение, колебания маятников.
Вам детально известен ход этих явлений в неподвижной лаборатории на земле, и теперь вы пытаетесь найти какие-либо отклонения в их протекании, вызванные равномерным прямолинейным движением судна.
Никаких отклонений обнаружить не удастся! Поставив в каюте корабля любой механический эксперимент и сопоставив его с аналогичным экспериментом на земле, можно увидеть, что полученные результаты не отличаются друг от друга.
Равномерное прямолинейное движение корабля никак не сказывается на протекании механических явлений на этом корабле. Поэтому никакой опыт из механики, проведённый в лаборатории корабля, не в состоянии определить, покоится ли корабль или движется равномернои прямолинейно.
Первым такой мысленный эксперимент предложил итальянский ученый Галилео Галилей. На основании этого эксперимента Галилей сформулировал принцип относительности: всякое механическое явление при одних и тех же начальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта.
Т.е. с точки зрения механических явлений инерциальные системы отсчёта совершенно равноправны: никакой механический эксперимент не в состоянии выделить и сделать привилегированной какую-то однуинерциальную систему отсчёта по сравнению с остальными.
– Третий закон Ньютона гласит, что две материальные точки взаимодействуют с силами, равными по величине, противоположно направленными и расположенными вдоль прямой, соединяющей эти точки.
– Вес тела — это сила, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или подвес.
– Всякое механическое явление при одних и тех женачальных условиях протекает одинаково в любой инерциальной системе отсчёта. В этом заключается принцип относительности Галилея.
Урок физики в 10-м классе «Третий закон Ньютона»
Разделы: Физика
Тип урока: урок изучения нового материала.
Задачи урока:
образовательные:
К концу урока учащиеся должны:
воспитательные:
развивающие:
Оборудование:
Ход урока
Актуализация опорных знаний учащихся
Слово учителя: В истории есть немного имен и книг, пронизывающих века и даже тысячелетия и непрестанно влияющих на развитие культуры, техники и науки.
В архив сложены и забыты многочисленные гипотезы и теории. Но если научные открытия и результаты исследований, сделанные давно, сохранили свою действительность, если они оказываются пригодными для решения новых научных и практических задач в современных условиях, то это означает, что они достоверны, ибо ими пройдено самое строгое и жестокое испытание – испытание временем.
Именно такими являются законы механики, открытые около трехсот лет назад гениальным английским ученым Исааком Ньютоном.
Будучи хорошим математиком, Ньютон физику хотел построить по образу и подобию геометрии. Он поставил перед собой задачу, среди всех физических законов, отыскать те, которые можно было бы положить как аксиомы в ядро физики и из которых математическим путем можно получить следствия. Что составляет ядро классической механики?
На ваших столах – пазлы на обратной стороне которых изображены разнообразные случаи движения. (Приложение 1)
Прошу показать пазлы с примерами всему классу. Вы должны соотнести указанное физическое явление с законом классической механики.
По истечении 2 минут желающий выходит, укрепляет пазл на магнитной доске и отвечает на вопрос.
Вопросы
Ответы
1. Что произойдет с ежиком, если автомобиль встретит на пути препятствия?
При торможении автомобиля скорость не уменьшиться, а туловище и голова, скорость которых останется без изменений, опередят ноги; в результате тело ежика наклониться вперед по движению – I закон Ньютона.
2. Что произойдет с мячиком, если резко дернуть за нить?
При резком увеличении скорости мяч сохраняет по инерции свою скорость и откатывается назад.
3. Какая цистерна начинает движение?
4. Почему монета падает в стакан?
При резком выбивании картона из-под монеты время взаимодействия тел мало, поэтому небольшая сила трения, действует на монету и не может сообщить последней скорость в горизонтальном направлении. Монета сохраняет состояние покоя, но при удалении опоры падает в стакан.
Бедный поп
Подставил лоб:
С первого щелчка
Прыгнул поп до потолка…
Сила (щелчок), действующая на тело, сообщила телу (поп) ускорение – II закон Ньютона.
7. Шайба при ударе клюшкой увеличивает скорость.
8. Боевое применение танков основано на их способности создавать значительную ударную силу. Обладая, огромной массой, танки на большой скорости могут легко разбивать прочные стены, таранить укрепления противника. Чтобы как-то снизить эту ударную силу, против танков, оборона стремится в первую очередь уменьшить скорость танков вблизи обороняемых объектов. С этой целью распахивает, разжижают грунт, вырывают канавы, ставит надолбы.
Объясните данный факт
мы убеждаемся, что величина силы взаимодействия тел зависит от измерения скорости. Распахивание, разжижение грунта приводит к уменьшению скорости. Следовательно, сила взаимодействия уменьшается.
Слово учителя: итак, подведем определенный итог нашей работы. Что объединяет все примеры первой группы?
Учащиеся отвечают: это примеры проявления I закона Ньютона.
Слово учителя: сформулируйте I закона Ньютона (учащиеся формулируют). Что объединяет все примеры второй группы?
Учащиеся отвечают: это примеры проявления II закона Ньютона.
Слово учителя: сформулируйте II закона Ньютона (учащиеся формулируют).
Изучение нового материала
Итак, два компонента ядра классической механики, нами установлены. Это первый и второй законы Ньютона. Какова же третья структурная единица ядра классической механики? Вашему вниманию предлагаю былину «О Святогоре – богатыре и сумочке переметной», факты из повседневной жизни, пословицы. (Приложение 1)
«О Святогоре – богатыре и сумочке переметной»
Факты из повседневной жизни.
Проанализируйте и скажите, что объединяет все эти на первый взгляд разные примеры.
Учащиеся отвечают: все эти примеры показывают, что в природе не бывает так, чтобы только одно тело действовало на другое, а это другое тело на первое не действовало бы. Тела взаимодействуют, то есть взаимно действуют друг на друга.
Все приведенные примеры указывают на то, что тела действуют друг на друга с силами (учитель пишет на доске). Но каковы силы, с которые тела действуют друг на друга? Для ответа на это вопрос воспользуемся одним из инструментов физико-экспериментальным методом научного познания.
На каждой парте лежит пара динамометров. Зацепите друг за друга их крючками и растягивая, следите за показаниями обоих динамометров.
Каковы показания обоих динамометров?
Учащиеся отвечают: как бы мы ни растягивали соединенные динамометры, показания обоих динамометров будут совпадать. Следовательно, сила, с которой первый динамометр действует на второй, равна силе, с которой второй динамометр действует на первый.
Вопрос учителя: Тогда какого продолжение фразы «тела действуют друг на друга с силами…
Учащиеся отвечают: «равные по модулю и противоположному направлению».
Слово учителя: такова формулировка III закон Ньютона. Запишите III закон Ньютона на языке математики:
(записывают учащиеся)
Согласно III закону Ньютона силы возникают парами. Эту пару называют ньютоновскими силами. Серьезное внимание стоит обратить на особенности ньютоновских сил: (формулируются учащимися).
Итак, III закон Ньютона подчеркивает взаимный характер действия тел друг на друга. Данный закон является теоретическим, никаких опытов по установлению вышеуказанной закономерности не осуществлялось.
В механике Ньютон стал создателем законченной, логически непротиворечивой физической теорией, ядро которой составляют I, II, III законы Ньютона. Теорию Ньютона сравнивают с прекрасным, гармоничным, совершенным зданием. Великие революции в физике XX века не сокрушили здание ньютоновской механики, а лишь надстроили и расширили его, утвердили его вечную и неизмеримую ценность в мире привычных человеку скоростей и масштабов.
Закрепление нового материала
Предлагаю нескольких вопросов для закрепления основной идеи теории Ньютона:
1. Назовите тела взаимодействующие друг с другом по III закону Ньютона:
2. Вы отталкиваетесь от Земли с силой F1= 50 Н. С какой силой Земля отталкивает вас?
3. Что произойдет с плотом, покоящимся на поверхности озера, находящийся на нем мальчик начнет двигаться по периметру плота с постоянной скоростью? Сопротивлением воды пренебречь.
4. Третий закон Ньютона находит проявление в том случае, если брусок находится на поверхности. Задание:
Сто человек разделилось на две команды для перетягивая каната. Какой будет сила натяжения каната, если каждый прикладывает силу 200Н (50х200=10000).
Контроль первичного усвоения ранее изученного и нового материала
Положите перед собой листочки с копировальной бумагой, скрепленных скрепкой. Листочек подпишите. Слева ставим № вопроса – через «тире» записываем ответ в виде одной из римских цифр, соответствующих законам Ньютона. Каждый правильный ответ приносит вам «1» балл.
О каких законах идет речь?
Сетка верных ответов (записана на доске)
1 – II
2 – I
3 – III
10 – II
4 – II
5 – I, II
6 – II
Домашнее задание
С III законом Ньютона нередко связывают кажущиеся парадоксы.
Например, когда лошадь везет воз сена, то по третьему закону Ньютона сила тяги со стороны лошади должна быть в точности равна по модулю сил, действующих со стороны воза не лошадь. Так почему же происходит движение в сторону лошади, а не наоборот – в сторону воза?
Предлагаю ответить на этот вопрос дома с использованием II и III законов Ньютона. В помощь вам § 10 (УМК Л.Э. Генденштейна)
Заключительный этап урока
Слово учителя: Исаак Ньютон – титаническая фигура в истории науки. Современники Ньютона были поражены: ученый люд – стройностью и завершенностью теории; людей далеких от науки, впечатление следствия. «На кончике пера» открыта новая планета! Появление кометы Галлея предсказано с точностью до 10… суток! Будто она появилась по предсказанию самого Ньютона! Объяснено происхождение приливов и отливов. Возможно предсказание затмений с точностью до мин., сек.! Кого это все оставит равнодушным?! О нем говорили и писали много.
Я предлагаю вам расшифровать те слова, что начертаны на памятнике И.Ньютону (Приложение 3)