Тема занятия: Закон всемирного тяготения
Цель урока: изучить закон всемирного тяготения, познакомиться с историей его открытия и обозначить границы применения.
Ход урока:
Тема нашего сегодняшнего урока связана с открытием великого человека, учёного с большой буквы. И вам предстоит определить о ком идёт речь.
Ø Он появился на свет 14 января 1643 г. в деревушке Вулстроп в семье мелкого фермера, умершего до рождения сына. Младенец был недоношенным; бытуют легенды, что он был так мал, что его поместили в овчинную рукавицу, лежавшую на лавке, из которой он однажды выпал и сильно ударился головкой об пол, а вымыть его можно было в пивной кружке.
Ø После серьезной подготовки он в 1660 г. поступил в Кембридж в качестве Subsizzfr'а (так назывались неимущие студенты, которые обязаны были также прислуживать членам колледжа), что не могло не тяготить его.
Ø В 1665г. стал магистром искусств.
Ø Впервые объяснил с помощью своего математического метода движения и формы планет, пути комет, приливы и отливы океана. Он первый исследовал разнообразие световых лучей и проистекающие отсюда особенности цветов, которых до того времени никто даже не подозревал.
Кто этот учёный? (Исаак Ньютон)
Какие открытия Ньютона мы уже изучали? (Законы движения и взаимодействия тел)
Давайте вспомним эти законы.
Почему мяч, брошенный горизонтально, падает на землю?
Почему, когда несём сумку, полную покупок наша рука тянется к земле, почему падают листья, снег?
Почему человек, подпрыгнув, не улетает в космическое пространство…?
Попробуйте сформулировать тему урока
Первый шаг – и первое падение-
Вот оно, земное тяготение…
Яблока свободное падение-
Результат того же тяготения.
Спутников вокруг Земли движение –
Это тоже сила притяжения.
Океана мощное «дыханье» -
Действие Луны на расстоянии.
Всей Вселенной вечное движение –
Действие закона притяжения.
…Всемирное тяготение. Какие величественные слова! Оно всепроникающее, не знающее границ, невидимыми нитями связывает все тела Вселенной. Это великая сила природы! А какому закону она подчиняется? От чего зависит величина этой силы? Сегодня на уроке мы рассмотрим закон всемирного тяготения, открытый И. Ньютоном в 1667 году.
Изучение нового материала
Существует красивая легенда об открытии этого закона…
Ньютон под яблоней сидел.
Вот-вот должна прийти идея.
А плод над ним уже созрел,
К Земле всей массой тяготея.
Умолкли птицы, тишина.
Зажглись далекие светила,
И спелым яблоком Луна
Повисла в небе и светила.
Он мыслил, а Луна, кружась,
С Землею Солнце огибала.
Вещей невидимая связь
В ту ночь яснее проступала.
Ньютон взглянул на небосвод…
Но ветка дрогнула – и вот
На землю яблоко упало.
И может быть самый великий закон –
Всемирный закон тяготенья
Вращенье планет объясняет нам он
И яблок румяных паденье!
Конечно, это всего лишь легенда. Но быть может, именно она явилась толчком к открытию одного из самых великих законов природы.
Сам же Ньютон в своей книге «Математические начала натуральной философии» утверждал «Тяготение существует ко всем телам вообще и пропорционально массе каждого из них… все планеты тяготеют друг к другу… тяготение к каждой из них в отдельности обратно пропорционально квадратам расстояний места до центра этой планеты».
Запись в тетрадь:
Закон всемирного тяготения: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Работа с формулой: Как изменится сила притяжения, если:
массу одного из тел увеличить в 3 раза?
Массу каждого тела увеличить в 3 раза?
Расстояние между телами уменьшить в 2 раза? увеличить в 4 раза?
- гравитационная постоянная
Сам Ньютон не смог рассчитать значение гравитационной постоянной (не хватало точного эксперимента) Это сделал другой ученый Кавендиш.
Формула дает точный расчет в трех случаях:
· Тела произвольной формы имеют небольшие размеры по сравнению с расстоянием между ними.
· Тела имеют форму шаров.
· Тело любой формы находится вблизи другого шарообразного тела гораздо больших размеров.
Применение закона
· На основе теории тяготения Ньютона удалось описать движение естественных и искусственных тел в Солнечной системе, рассчитать орбиты планет и комет.
· Определяются траектории полета снарядов и ракет, разведываются залежи тяжелых руд.
· На основе этой теории было предсказано существование планет: Урана, Нептуна, Плутона и спутника Сириуса.
· В астрономии закон всемирного тяготения является фундаментальным, на основе которого вычисляются параметры движения космических объектов, определяются их массы.