Движение тела под действием нескольких сил

Учитель Школы-лицей №7 г. Актау Бельцева Наталья Николаевна 2017-2018 г.

Конспект урока по теме

«Движение тела под действием нескольких сил»

Цели урока:

Обучающие:

• закрепить знания по теме Законы Ньютона при решении задач;

• отработать навыки применения законов Ньютона при решении задач;

• закрепить полученные навыки применения законов динамики при самостоятельном решении задач.

Развивающие :

• развивать интерес к предмету путем применения рациональны способов решения задач;

• строить физическую модель, описанную в тетради;

• графически изображать и анализировать результат.

План урока:

1. Оргмомент

Мы выяснили на уроках как движутся тела, когда на них действует одна сила, но так в земных условиях почти никогда не бывает. Как быть, когда на тело действует не одна, а несколько сил? Сегодня это нам и предстоит выяснить.

Но сначала нам нужно повторить все что мы с вами уже учили:

1. Фронтальный опрос:

1. Сформулируйте 1 Закон Ньютона?

2. Сформулируйте 2 закон Ньютона?

3. Сформулируйте принцип суперпозиции сил?

4. Записать формулу силы тяжести и указать точку приложения силы?

5. Записать формулу силы трения? Как она направлена?

6. Записать формулу силы упругости? Как она направлена?

7. Как направлена сила реакции опоры?

Молодцы! Теперь мы можем составить алгоритм решения задач, когда на тело действует несколько сил и под действием этих сил тело движется.

Вопрос: Остается разобраться как будут применяться законы Ньютона если тело движется равномерно или равноускоренно?

Ответ: Если тело движется равномерно то применяем 1 закон Ньютона т.е равнодействующая всех сил равна 0.

А если движется равноускорено, то равнодействующая всех вил равна F=ma.

Мы рассмотрим движения по горизонтали, по вертикали, по наклонной плоскости и движение связанных тел. На доске у нас представлен алгоритм решения задач по этой теме.

Следуя этому алгоритму, мы научимся решать задачи по этой теме.

Алгоритмы:

1. Прочитать условие задачи.

2. Сделать краткую запись условия задачи.

3. Сделать анализ взаимодействия тел (движения)

4. Сделать рисунок и изобразить на нем векторы сил, действующих на тело, направление перемещения и ускорения.

5. Записать уравнение движения в векторной форме.

6. Определить проекции векторов на координатные оси.

7. Решить задачу в общем виде с получением неизвестной величины.

8. Вычислить.

Итак, записываем тему урока.

Движение тела под действием нескольких сил

1. Движение по горизонтали:

Сделаем рисунок, на котором укажем все векторы, действующие на тело.

Предположим тело движется без ускорения т.е равномерно.

Значит сумма всех сил будет равна 0.

Записываем 1 закон Ньютона в векторном виде

Записываем уравнение движения в проекциях на оси координат:

ОХ: F_{тяг –} F_тр =0

ОУ: N – mg = 0

Решая систему уравнений и, учитывая, что F_тр =µN, а N = mg, получаем: F_тяги-μN = 0 или F_тяги =μmg. Задача решена.

Вопрос: Как будет выглядеть уравнение если тело движется с ускорением а?

Ответ: Теперь будет выполнятся 2 закон Ньютона и равнодействующая сил будет равна F=ma.

Производя все действия, как и в первой задаче мы получим уравнение:

F_тяги-μN = ma или F_тяги - μmg =ma.

И эта задача решена.

1. Движение по вертикали.

Рассмотрим случай движения тела вертикально с ускорением а. (например, человек находится в лифте, который движется с ускорением а вверх)

Изображаем все силы, действующие на тело (инерциальную систему связываем с землей).

N

Записываем уравнение движения в векторном виде.

Вопрос: Какой закон Ньютона мы будем применять, если тело движется с ускорением а?

Ответ: Второй. Сумма всех сил будет равна ma.

Выбираем координатную ось, направленную вертикально вверх (ось ОУ)

Записываем уравнение движения тела в проекциях на ось ОУ

ma = N –mg

Определим вес тела (сила реакции опоры равна по модулю весу тела).

Тогда получаем:

ma = P – mg, отсюда P = mg + ma или P = m(g + a)

Задача решена.

Вопрос: Как будет выглядеть уравнение движения для задачи, если лифт движется вниз с ускорением а?

Ответ: P = m(g - a) т.к. проекция вектора ускорения в этом случае будет отрицательной.

1. Следующий вид движения. Это движение по наклонной плоскости.

Здесь тоже уравнение движения может выглядеть по-разному, в зависимости от условий движения.

Мы рассмотрим движения тела по наклонной плоскости вверх с ускорением а.

Сначала сделаем чертеж

Где α- угол наклона плоскости по отношению к земле.

Запишем уравнение движения в векторной форме

Так как тело движется с ускорением а, то равнодействующая сил по 2 закону Ньютона равна F = ma.

Выбираем оси координат (ОХ И ОУ)

Запишем уравнения в проекциях на соответствующие оси.

На ось ОХ ma = F_тяги - mg – F_тр

На ось ОУ N - mg = 0

Решаем систему уравнений: т.к. F_тр =μN и N = mg получаем уравнение движения.

ma =F_тяги - mg - μmg

Задача решена.

В этой задаче тело движется вверх с ускорением а. А если это тело будет двигаться вверх по наклонной плоскости, но только равномерно?

Тогда равнодействующая всех сил, приложенных к телу будет равна 0, т.к будет выполняться 1 закон Ньютона

Задача решена.

И последнее что нам сегодня предстоит разобрать это

1. Движение связанных тел.

Сделаем рисунок. Через неподвижный блок перекинута нить и к концам нити подвешены 2 груза массами m₁ и m_2.

Если m₁m₂, то первое тело будет двигаться вверх, а второе вниз с одинаковым ускорением а.

Изображаем силы, действующие на тела.

Выбираем координатную ось ОУ.

Записываем уравнение движения для каждого тела в векторной форме:

Записываем уравнения в проекциях на ось ОУ

Решаем уравнения в системе и находим искомое.

Задача решена.

Итак ребята, мы сегодня с вами разобрали алгоритмы решения задач. На следующем уроке мы с вами будем решать задачи по этой теме.

Спасибо за урок.

1. Подведение итогов урока.

2. Домашнее задание. §18. Упражнение 16, задача 4.