Законы Ньютона и их применение
Тема урока: Законы Ньютона и их применение
Цели урока
Понять смысл каждого из трёх законов Ньютона
Научиться находить равнодействующую сил
Освоить алгоритм решения задач по динамике
Основная часть урока
1. Первый закон Ньютона
Существуют системы отсчёта (их называют инерциальными), в которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если действия других тел скомпенсированы. Само свойство тел сохранять свою скорость называется инерцией.
Важно: для движения с постоянной скоростью сила не нужна. Сила нужна, чтобы скорость изменить.
2. Второй закон Ньютона
Формула: F = ma, где F — равнодействующая всех сил, приложенных к телу (Н), m — масса тела (кг), a — ускорение (м/с²). Ускорение направлено туда же, куда равнодействующая. Единица силы: 1 Н = 1 кг·м/с².
Задача 1. На тело массой 2 кг действует равнодействующая сила 10 Н. Найдём ускорение.
Выражаем ускорение: a = F/m.
Подставляем: a = 10/2 = 5 м/с².
Проверка: F = ma = 2·5 = 10 Н — совпало. Ответ: 5 м/с².
3. Третий закон Ньютона
Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Эти силы приложены к разным телам, поэтому не компенсируют друг друга: ты давишь на стену — стена с той же силой давит на тебя.
4. Задачи с несколькими силами
Задача 2. Ящик массой 5 кг тянут по горизонтали силой 30 Н, сила трения равна 10 Н. Найдём ускорение.
Силы направлены противоположно, равнодействующая: F = 30 − 10 = 20 Н.
Ускорение: a = F/m = 20/5 = 4 м/с².
Проверка: 5·4 = 20 Н — верно. Ответ: 4 м/с².
Задача 3. Автомобиль массой 1000 кг разгоняется с места до 20 м/с за 10 с. Какая сила его разгоняет?
Ускорение: a = (v − v0)/t = (20 − 0)/10 = 2 м/с².
Сила: F = ma = 1000·2 = 2000 Н.
Проверка размерности: кг·м/с² = Н — всё верно. Ответ: 2000 Н (2 кН).
5. Алгоритм решения задач по динамике
Сделай рисунок и покажи все силы, действующие на тело.
Выбери оси координат (одну — вдоль движения).
Запиши второй закон Ньютона в проекциях на оси.
Реши уравнения и проверь ответ по размерности и здравому смыслу.
Типичные ошибки
❌ «Куда сила — туда и скорость» → ✅ сила определяет ускорение: брошенный вверх камень летит вверх, хотя сила тяжести тянет вниз.
❌ В F = ma подставляют одну силу вместо равнодействующей → ✅ сначала складываем все силы с учётом направлений.
❌ Думают, что силы из третьего закона компенсируются → ✅ они приложены к разным телам и складывать их нельзя.
❌ Путают массу и вес → ✅ масса — в килограммах, сила (в том числе вес) — в ньютонах.
Хочешь понимать, а не зубрить?
Законы Ньютона — сердце всей школьной физики. В «Моей школе LS» учитель на живых онлайн-уроках в малой группе научит видеть силы в любой задаче. Учим детей с 1 по 11 класс.
Мини-конспект
1-й закон: без внешних воздействий скорость тела не меняется.
2-й закон: F = ma, где F — равнодействующая всех сил.
3-й закон: силы взаимодействия равны, противоположны и приложены к разным телам.
1 Н = 1 кг·м/с².
Сила задаёт ускорение, а не скорость.
Решаем через рисунок, оси и проекции сил.
Зачем это нужно?
Ремни безопасности и подушки в автомобиле спасают именно от инерции
Реактивное движение ракеты — третий закон Ньютона в действии
Инженеры рассчитывают двигатели, тормоза и краны через F = ma
Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей приложенных сил и обратно пропорционально массе тела: a = F/m. Чем больше сила — тем больше ускорение; чем массивнее тело — тем труднее его разогнать.
Из F = ma выражаем массу: m = F/a.
m = 6/3 = 2 кг.
Проверка: F = 2·3 = 6 Н — верно. Ответ: 2 кг.
Всегда начинай с рисунка: изобрази тело и все силы, которые на него действуют (тяжесть, реакция опоры, трение, натяжение). Затем выбери оси и записывай второй закон Ньютона в проекциях — так ни одна сила не потеряется.
Оцените урок:
