Особенности применения второго закона Ньютона
Группа № 13 ФИЗИКА (2 урока)
Урок № 15
Тема: Второй закон Ньютона
Цели: установить зависимость между ускорением, что приобретается телом, силой, что на него действует и массой тела. Вывести второй закон Ньютона, научиться решать задачи, используя данный закон.
Задачи: отработать навыки применения Второго закона Ньютона;
развивать абстрактное мышление, формировать умение сравнивать и анализировать физические понятия, умения обобщать материал;
воспитывать самостоятельность, интерес к предмету и современной науке, внимательность, усидчивость.
План
1. Повторение
2. Изучение нового материала
3. Решение задач
1. Повторение: ответить на вопросы:
1. Что изучает динамика?
2. В чем состоит явление инерции?
3. Десять коробков со спичками положите один на другой. Быстрым движением линейки попробуйте выбить нижний коробок. Что произойдет с остальными коробками? Объясните это явление. ( При резком выбивании нижнего коробка время взаимодействия тел мало, поэтому небольшая сила трения, действующая на стопку коробков, не сможет сообщить им скорость в горизонтальном направлении. Стопка сохранит состояние покоя.)
4. В чем состоит I закон Ньютона?
5. При каких условиях тело может двигаться прямолинейно и равномерно?
6. Какие системы отсчета используются в механике?
7. Яблоко, лежащее на столике равномерно движущегося поезда, скатывается при резком торможении поезда.
|
|
|
- Назовите системы отсчета, относительно которых можно рассматривать движение яблока?
- Укажите системы отсчета, в которых I закон Ньютона:
а) выполняется
б) нарушается
Изучение нового материала
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 горизонтальному столу практически без трения. Измеряя пути, которые проходит тележка за разные промежутки времени, можно заметить, что путь пропорционален квадрату времени движения, то есть тележка движется равноускоренно. Это означает, что направление ускорения тела совпадает с направлением силы, действующей на это тело: а ~ F.
Изменяя условия опыта: будем менять массу тележки, оставляя неизменной силу. В результате проведение опыта с тележкой, на который кладут дополнительные грузики, увидим, что при неизменной силе ускорение уменьшается во столько раз, во сколько увеличивается масса тележки с грузом. Следовательно, ускорение, которое получает тело под действием силы, обратно пропорционально массе этого тела:
|
|
|
Таким образом, ускорение, которого сила придает телу массой m, можно вычислить 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:
Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе. 
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
Следовательно, I закон Ньютона (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: 
|
|
|
Принцип суперпозиции сил
На тело очень редко действует только одна сила, чаще всего - две или три. Если на тело действует несколько сил, то результат их действия будет таким, каким был бы при условии действия на него силы, которую называют равнодействующей.
Равнодействующая сила - это сила, действие которой заменяет действие нескольких сил, одновременно действующих на тело.
Пусть силы 3 Н и 4 Н, направленные под углом 90° друг к другу, действуют на тело (рис. а). Действие этих сил можно заменить действием силы 5 Н (рис. б) В этом случае сила 5 Н - равнодействующая сил 3 Н и 4 Н (рис. в). 
Равнодействующая сила, с которой сразу несколько тел действуют на определенное тело, равна геометрической сумме сил, с которыми каждое тело действует на это тело: 
где n - число сил, которые действуют.
Это утверждение называют принципом независимости действия сил, или принципом суперпозиции сил.
Если силы направлены под углом друг к другу, то их равнодействующую вычисляют, используя сложение векторов по «правилу параллелограмма».
Для того чтобы найти равнодействующую всех сил в этом случае можно пользоваться следующим алгоритмом:
1. Найдем проекции всех сил на ось ОХ и просуммируем их с учетом их знаков. Так получим проекцию равнодействующей силы на ось ОХ.
|
|
|
2. Найдем проекции всех сил на ось OY и просуммируем их с учетом их знаков. Так получим проекцию равнодействующей силы на ось OY.
- Результирующая всех сил будет находится по формуле (теореме Пифагора):
При этом, обратите особое внимание на то, что:
1. Если сила перпендикулярна одной из осей, то проекция именно на эту ось будет равна нулю.
2. Если при проецировании силы на одну из осей «всплывает» синус угла, то при проецировании этой же силы на другую ось всегда будет косинус (того же угла). Запомнить при проецировании на какую ось будет синус или косинус легко. Если угол прилежит к проекции, то при проецировании силы на эту ось будет косинус.
3. Если сила направлена в ту же сторону что и ось, то ее проекция на эту ось будет положительной, а если сила направлена в противоположную оси сторону, то ее проекция на эту ось будет отрицательной.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!