Цель урока – расширение, обобщение и углубление знаний учащихся по механике

План урока

1.

Диспут « представителей» трёх научных эпох – античной, классической и

современной (инсценировка)

2.

Конкурс знатоков

3.

Демонстрация опытов и объяснение их с научной точки зрения.

Ход урока

1.

Оргмомент

2.

Оформление класса

3.

Научно – популярная литература

4.

Рефераты учащихся

Вступление

1.

Ведущий:

В истории есть немного имён и книг пронизывающих века и даже тысячелетия и

непрестанно влияющих на развитие культуры, техники и науки.

Именно такими являются законы механики, открытые около трёхсот лет назад

гениальным английским учёным Исааком Ньютоном.

Для того, чтобы вы лучше представляли историю развития механики, мы пригласили

сюда «учёных» трёх различных эпох и попросили их высказать свои мнения об

основных законах движениях. Разрешите представить их. Вот ученик Аристотеля –

великого мыслителя и учёного древнего мира. Вот представитель классической

физики, основу которой заложили работу Ньютона. А это наш современник ( «учёные»

соответствующим образом одеты: ученик Аристотеля – в тогу, представитель

классической физики – камзол с пышным белым воротником, наш современник – в

строгий костюм)

Попросим сначала решить такую задачу:

Тело массой 1 кг выходит из состояния покоя под действием силы 9,8 Н и движется вне

пределов земного тяготения. Сколько времени потребуется чтобы достичь скорости

300000000 м /с ?

Ученик 1:

Рассматривая условия задачи, я вижу, что данное движение происходит под действием

силы. Такие движения мой великий учитель называл «неестественными»,

«насильственными» и говоря о них утверждал, что скорость тела зависит от силы. Если

сила постоянная, значит, постоянна и скорость. В условии этой задачи сказано, что

сила постоянна, а скорость увеличивается. Это невозможно… Условие задачи

составлено неверно, и решить задачу нельзя.

Ученик 2:

Теперь к решению задачи приступаю я. Воспользуюсь 2 з. Ньютона « изменение

количества движения пропорционально приложенной силе», т.е.

t

mv





=F

Поскольку масса тела всегда постоянна и не изменяется, закон можно записать так:

t

v

m





=F

Отсюда:

Δt= 1 год

Задача решена!

Ученик 3:

Несмотря на то, что вы блестяще использовали аргументацию классической механики,

я с точки зрения современной физики утверждаю, что ваше решение коллега неверно.

Но не потому что неправилен 2 з. Ньютона, а по другой причине. В условии сказано,

что тело должно достичь v=3*10

8

м/с. Эта v=с, а согласно современным научным

воззрениям ни одно из тел не может двигаться со v=с, оно может достигнуть только v,

бесконечно мало отличающейся от неё. Так что решать данную задачу не имеет

смысла. Кстати, коллега, ваше утверждение «m всегда постоянна» неверно.

Ведущий:

Высказаны совершенно различные точки зрения. И не удивительно, Ведь разница во

времени около 2 тысячелетий. Попросим теперь «учёных» более подробно рассказать

трёх взглядах, которых они придерживаются.

Ученик 1:

Аристотель учил нас, что Земля – центр мира. Этим и объясняется стремление

тяжёлых тел падать на землю. Естественные движения происходят сами собой. А

чтобы существовало насильственное движение, на тело должна действовать сила.

Ученик 2:

В наше время ещё не знали о F

трения

. Это и объясняет наши заблуждения. Скажите, что

произойдёт, если шар положить на гладкую поверхность, которая поставлена

наклонно?

Ученик 1:

Мы будем наблюдать естественное ускоренное движение.

Ученик 2:

А если толкнуть шар вверх?

Ученик 1:

Это движение против природы. Оно замедляется и шар остановится.

Ученик 2:

А если шар толкнуть по горизонтальной поверхности? Будет движения ускоренным?

Ученик 1:

Не вижу к этому оснований. Ведь спуска то нет.

Ученик 2:

Может, он будет двигаться замедленно?

Ученик 1:

Нет! Плоскость не поднимается вверх. Движение и не ускоренно и не замедленно,

значит оно равномерно, а поверхность бесконечная, то и движение будет бесконечным..

Но этого не может быть! У Аристотеля об этом ничего не сказано! А учение

Аристотеля непоколебимо!

Ведущий:

Оценивая античную физику, мы видим, что учение Аристотеля было шагом вперёд, и в

то же время оно является тормозом в науке.

Ученик 2:

Заслуга Ньютона в том, что он смог отказаться от устаревших взглядов и создал

теорию движения.

Ведущий:

Формулируя свои законы движения Ньютон исходил из понятий абсолютного

пространства и времени.

Ученик 1:

А что под этим понимал Ньютон?

Ученик 2:

Абсолютное пространство – это пустое вместилище вещей, оно независимо от чего –

либо и остаётся всегда одинаково.

Абсолютное время – это «вместилище событий» оно течёт непрерывно и бесконечно и

везде одинаково.

Ученика 1:

А где же это пространство?

Ученик 2:

Всюду, не обнаружить его невозможно.

Ученик 1:

А как определить абсолютное время?

Ученик 2:

И его обнаружить нельзя. Поймите, коллега, что человеку достаточно только

относительное пространство – ведь о положении тел мы судим по отношению их к

другим телам.

Ученик 1:

А не могли бы вы подробно объяснить про относительность времени?

Ученик 2:

Охотно! Вы на корабле. У другого корабля вы запросили время. Вам ответили

сигналом. Но ваши часы отстанут от соседских на время прихода сигнала. Значит ваши

часы показывают время относительно вашей систем (ваш корабль)

Пауза

Теперь я расскажу о системе отсчёта. Скажите, движется ли якорь вместе с вашим

кораблём?

Ученик 1:

Да! Вместе с кораблём.

Ученик 2:

А перемещается ли он по палубе?

Ученик 1:

Конечно нет!

Ученик 2:

Значит якорь и движется и нет?

Всё зависит от системы отсчёта! Относительно другого корабля, воды, порта он

движется, а относительно палубы – нет.

Ведущий:

Каждая научная теория существует до тех пор, пока она не вступает в противоречие с

действительностью, опытами, фактами. Так было в своё время с античной механикой,

на смену ей пришла механика Ньютона, а её сменила теория относительности.

Опытные данные привели учёных к теории относительности.

Ученик 2:

А что это за опытные данные?

Ученик 1:

Сейчас объясню! Вот задача:

Из окна стоящего автомобиля бросали камень со скоростью 10 м/с. Какова

скорость камня относительно неподвижного наблюдателя?

Ученик 2:

10 м/с

Ученик 3:

Повторим опыт, бросив камень со v=10 м/с из автомобиля мчащегося со v=20 м/с

По ходу автомобиля. Какова теперь скорость камня относительно неподвижного

человека?

Ученик 2:

По правилу сложения скоростей 30 м/с!

Ученик 3:

Верно! Но этим правилам не всегда можно пользоваться. Так опыты Физо и

Майкельсона показали, что с не зависит от относительного движения источника света

и наблюдателя! Она всегда постоянна!

v

= 3*10

8

м/с.

Ученик 2:

Невероятно! Это противоречит принципу относительности! Ведь при удалении

v

должна убывать, а при приближении

v

должна вырастать!

Ученик 3:

Опыты показали, что оторвав пространство и время от свойств материи Ньютон

совершил ошибку.

Если бы наблюдатель с Земли следил за тем, что происходит на борту космического

корабля, он заметил бы, что все процессы там происходят замедленно.

Ученик 2:

Если допустить это, что можно утверждать, что пассажиры космического корабля

только и делают, что едят ведь пока их замедленные часы отсчитают час, космонавт

успеет проголодаться.

Ученик 3:

Нет! Ведь там процессы замедленны в том числе и физиологические (чувство голода

тоже придёт с опозданием). Стареть он тоже будет медленнее. Вернувшись из

длительного космического тура, он найдёт своих сверстников глубокими старцами.

Здесь есть ещё интересный факт!

Масса этих тел должна увеличиваться для неподвижных наблюдателей. (Кстати

удалось в ускорители разогнать электрон до

v

= 0,99999992 с При этом m

увеличивалась в 2500 раз!)

Ученик 2:

Как же страдают ваши пассажиры! Если их масса так увеличится! Как же они смогут

передвигаться?

Ученик 3:

Вы неправильно поняли основное положение! Увеличение массы заметит только

человек на Земле. А космонавт этого не заметит!

Ученик 2:

Скажите, коллега, а ведь закон Ньютона применяется для многих расчётов. А вы

говорите, что они ошибочны.

Ученик 3:

Для нас, обитателей земного шара, небольшие скорости привычны, а здесь законы

Ньютона не нарушаются. Мы их с успехом применяем во всех областях науки и

техники.

Ведущий:

Большой и сложный путь прошла наука от первых попыток изучения движения до

наших дней. Не следует, однако, думать, что наука остановилась, в процессе познания

законов природы. Процесс познания бесконечен, и впереди нас ждут новые открытия.

Опыты

I.

На штативах 2 бумажных кольца, на них деревянная планка (

1



l

м;

S

= 1см

2

)

Требуется переломить планку ударом металлического стержня, не оборвав

колец. (одновременно обе команды)

Объяснить!

II.

1 команда

2 команда

Какой свет светофора введён только

потому, что существует инерция?

Объяснить дорожные знаки «Крутой

поворот» , «Ограничение скорости до 30

км/ч».

III.

Перед каждой командой столбик из 10 шашек. Выбить все шашки ударами

линейки.

IV.

1 команда

2 команда

Почему в станках и машинах стараются

заменить возвратно – поступательное

Зависит ли прыжок в длину от длины

разбега? Почему не делают разбег 100 м?

движение вращательным?

V.

На длинную полоску бумаги, поставлена банка с водой (до краёв). Не поднимая

банку и не пролив воду, вынуть бумагу.

VI.

а) Зачем при прыжке с высоты, следует приседать в момент приземления?

б) Зачем хрупкие вещи, при перевозки упаковывают в стружки?

VII.

Выявить победителя в соревновании по прыжкам в длину с легкоподвижной

тележке?

VIII.

а) Сила, с которой лошадь действует на сани, как следует из 3 з. Ньютона равна

силе, с которой сани действуют на лошадь. Почему же сани движутся за

лошадью, а не наоборот?

б) Две тележки движутся по горизонтальной поверхности с равными силами 2

Н. Одну движет человек, другую гирька, перекинутая через блок. Какая тележка

будет двигаться быстрее?

IX.

а) Почему при старте космического корабля и приземлении возникают

перегрузки? Каковы они?

б) Почему при пуске токарного станка большая деталь медленно приходит во

вращение?

X.

( домашнее). Зачитать отрывки из научно-фантастических произведений.

а) О планетах, где сила тяжести мала.

б) Что было бы на Земле, если бы исчезло тяготение?