Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется ли это тело или находится в состоянии покоя?

Конспект урока по физике

Дата: 16.09.2021

99	100	101	6
16.09	15.09

Группа № 99 профессия «Мастер по ремонту и обслуживанию автомобиля», 1 курс

Тема: «Основное утверждение механики. Первый закон Ньютона».

Урок № 11

Форма работы: индивидуальная, электронное обучение

Тип урока: урок изучения нового материала

Цель урока: познакомится с первым законом Ньютона.

Используемая литература: Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 10 класс, Издательство Просвещение, 2018

https://uchebnikionline.ru/uchebniki/11-klass/fizika-10-klass-myakishev-buhovcev-charugin

Интернет-ресурсы: презентация на тему «Законы Ньютона»

https://resh.edu.ru/subject/lesson/4717/main/270742/

Ход работы

1. Организационный этап. Здравствуйте, ребята! На этом уроке мы начнём изучать динамику. Сначала мы изучим законы Ньютона.

Основной этап

Изучение нового материала

Силой в механике называют величину, являющуюся мерой взаимодействия тел. Мы постоянно встречаемся с различными случаями взаимодействия тел друг на друга.

Просто говорят, что на тело действует сила, или к нему приложена сила. Следовательно, силу можно рассматривать как причину изменения скорости движения.

Одно тело может действовать на другое как непосредственным контактом (давление, трение), так и посредством создаваемых телами полей (гравитационное поле, электромагнитное поле).

Сила является векторной величиной, и имеет не только численное значение, но и направление. Обозначается буквой , модуль силы – F. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.

Говоря о силе, действующей на тело, важно указать, к какой точке тела она приложена.

На чертеже силу изображают в виде отрезка прямой со стрелкой на конце. Точка приложения силы – начало отрезка (точка А). Длина отрезка в определенном масштабе обозначает модуль силы. Если речь об абсолютно твердом (недеформируемом) теле, то считается, что сила приложена к любой точке на линии ее действия.

Иное дело – деформируемые тела.Если пальцем надавить на кусок пластилина или ластик, он изменит свою форму (деформируется). Или другой пример – доска, лежащая на опорах. Доска прогнется, если на нее положить груз, то есть середина доски переместится на большее расстояние, чем ее края.

Итак, результат действия силы на тело зависит от ее модуля, направления и точки приложения. Иными словами, сила – векторная величина, которая характеризуется численным значением, направлением в пространстве и точкой приложения.

Первый закон Ньютона.

Единицей силы в СИ принят ньютон (Н). Один ньютон (1 Н) – это сила, которая за 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с. Часто на практике применяются килоньютоны (1 кН = 1000 Н) и миллиньютоны (1 мН = 0,001 Н).

Ньютон сформулировал закон инерции, включив его в основу механики в качестве первого из трех законов. Поэтому этот закон называют первым законом Ньютона.

Первый закон механики, или закон инерции был сформулирован Ньютоном следующим образом:

Любое тело удерживается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока под действием приложенных сил не изменяет это состояние.

В окружении любого тела, покоится оно или движется, есть другие тела, некоторые из которых или все как-то действуют на тело, влияют на состояние его движения. Чтобы выяснить влияние окружающих тел, надо исследовать каждый отдельный случай.

О ПЫТ.

Рассмотрим какое-либо покоящееся тело, не обладающее ускорением, а скорость постоянна и равна нулю.

Допустим, это будет шарик, подвешенный на резиновом шнуре. Он находится в покое относительно Земли. Около шарика множество различных тел: шнур, на котором он висит, множество предметов в комнате и других помещениях и, конечно, Земля. Однако, действие всех этих тел на шарик не одинаково. Если, например, убрать мебель в комнате, это не окажет какого-либо влияния на шарик. Но если перерезать шнур, шарик под влиянием Земли начнет падать вниз с ускорением. Но пока шнур не был перерезан, шарик находился в покое.

Этот простой опыт показывает, что из всех тел, окружающих шарик, только два заметно влияют на него: резиновый шнур и Земля. Их совместное влияние и обеспечивает состояние покоя шарика. Стоило устранить одно из этих тел — шнур, и состояние покоя нарушилось. Если бы возможно было убрать Землю, это тоже нарушило бы покой шарика: он стал бы двигаться в противоположном направлении.

Отсюда приходим к выводу, что действия на шарик двух тел — шнура и Земли, компенсируют (уравновешивают) друг друга. Когда говорят, что действия двух или нескольких тел компенсируют друг друга, то это значит, что результат их совместного действия такой же, как если бы этих тел вовсе не было.

Рассмотренный пример, как и другие подобные примеры, позволяют сделать следующий вывод: если действия тел компенсируют друг друга, то тело под влиянием этих тел находится в состоянии покоя.

Однако, как выяснилось со временем, первый закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчета. Поэтому с точки зрения современных представлений закон Ньютона формулируют следующим образом:

Системы отсчета, относительно которых свободное тело при компенсации внешних воздействий движется равномерно и прямолинейно, называют инерциальными системами отсчета .

Свободным телом в этом случае называют тело, на которое другие тела не оказывают воздействия.

Необходимо помнить, что в первом законе Ньютона рассматриваются тела, которые могут быть представлены в качестве материальных точек.

Практика. Рассмотрим задачи на первый закон Ньютона. (Записывать задачи не надо)

Задача №1.

Как объяснить, что бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения, а поскользнувшись, падает в направлении, противоположном направлению своего движения?

Решение: Это явление легко объясняется на основании первого закона Ньютона. Бегущий человек. Споткнувшись, падает в направлении своего движения. Потому что при этом ноги человека замедляют движение. А туловище сохраняет по инерции прежнее состояние движения. В то время как ноги начинают скользить вперед быстрее, потому человек падает назад.

Задача №2.

Парашютист падает с постоянной по модулю скоростью. Чему равен модуль силы сопротивления воздуха при этом движении?

Решение: Движение парашютиста равномерное и прямолинейное, поэтому, на основании 1 закона Ньютона, все силы, действующие на парашютиста, компенсируются. Так как парашютист движется под действием силы тяжести, то сила сопротивления воздуха по модулю равна силе тяжести парашютиста и противоположно направлена.