Первый закон Ньютона

Слайд 1. Первый закон Ньютона. Вектор силы

Физика, 9 класс. Почему тело сохраняет покой или движется равномерно?

Слайд 2. Почему движение меняется?

Слайд 3. Инерция: стремление сохранять движение

Инерция — это явление, при котором тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если внешнее воздействие не меняет его.

Например, когда автобус резко трогается, пассажир отклоняется назад: его тело стремится сохранить покой.

Слайд 4. Первый закон Ньютона

Существуют такие системы отсчёта, в которых тело сохраняет покой или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела или их действия скомпенсированы.

Иными словами, если равнодействующая сил равна нулю, скорость тела не изменяется: тело покоится или движется с постоянной скоростью.

Слайд 5. Покой и движение по инерции

Скорость равна нулю и не меняется. Например, книга лежит на столе: сила тяжести уравновешена силой со стороны стола.

Скорость сохраняет постоянные величину и направление. Например, шайба скользит по льду; трение постепенно уменьшает её скорость.

Слайд 6. Система отсчёта тоже важна

Системы отсчёта, в которых выполняется первый закон Ньютона, называют инерциальными.

Система, связанная с Землёй, часто подходит для школьных задач.

В резко ускоряющемся или поворачивающем автобусе привычное описание движения может быть неудобным.

Выбирая систему отсчёта, уточняйте, относительно чего наблюдается движение.

Слайд 7. Сила — векторная величина

Сила описывает действие одного тела на другое. Она может изменить скорость тела или деформировать его.

Сила имеет модуль, направление и точку приложения, поэтому её изображают стрелкой.

Длина стрелки условно показывает модуль силы, а её остриё — направление.

Слайд 8. Формулы и обозначения сил

Сила — векторная величина: $\vec{F}$.

Модуль силы обозначают $F$ и измеряют в ньютонах (Н).

Для двух сил: ${\vec{F}}_{\text{рез}}={\vec{F}}_1+{\vec{F}}_2$. Если силы направлены вдоль одной прямой, учитывайте их направления при сложении.

Равнодействующая нескольких сил:

${\vec{F}}_{\text{рез}}={\sum }_i{\vec{F}}_i$,

где ${\vec{F}}_{\text{рез}}$ — равнодействующая,

${\vec{F}}_i$ — отдельная сила,

$i$ — номер силы, а знак суммы означает сложение всех сил с учётом направлений.

Первый закон Ньютона: если ${\vec{F}}_{\text{рез}}=0$, тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. Здесь $0$ — нулевой вектор; силы скомпенсированы.

Слайд 9. Силы на коробку: направление имеет значение

На коробку действуют сила тяжести и сила опоры: они направлены противоположно.

Толчок направлен вперёд, а сила трения — назад.

Если силы уравновешены, равнодействующая равна нулю.

Схема показывает направления сил, а не их численные значения.

Слайд 10. Что может сделать сила?

Толчок увеличивает скорость мяча.

Тормозная сила уменьшает скорость велосипеда.

Ракетка меняет направление движения мяча.

Сжатая пружина меняет форму под действием силы.

Слайд 11. Равнодействующая: общий результат действия сил

Равнодействующая — сила, которая заменяет совместное действие нескольких сил.

Если силы направлены одинаково, их действие усиливается.

Если силы направлены противоположно, их действие может компенсироваться.

Первый закон Ньютона описывает случай, когда равнодействующая равна нулю.

Слайд 12. Пример: книга на столе

На книгу действуют сила тяжести, направленная вниз, и сила со стороны стола, направленная вверх. Книга покоится, потому что эти силы уравновешены. Это не означает, что на книгу вообще не действуют силы: важно, что их совместное действие не меняет её скорость.

Слайд 13. Пример: почему шайба постепенно останавливается?

Кажется, что для любого движения нужна постоянная сила. Но шайба замедляется не потому, что движение само собой исчезает: на неё действуют трение льда и сопротивление воздуха.

Если уменьшить трение, шайба будет скользить дольше. В идеальном случае, когда внешние силы скомпенсированы, скорость сохранялась бы постоянной.

Слайд 14. Как рассуждать по первому закону

Сначала определите тело, движение которого рассматриваете. Затем перечислите действующие на него силы и укажите их направления. После этого выясните, компенсируют ли они друг друга.

Если равнодействующая равна нулю, тело сохраняет покой или движется равномерно и прямолинейно.

Если равнодействующая не равна нулю, первый закон не предсказывает сохранение прежней скорости.

Слайд 15. Формулы и обозначения сил

Сила тяжести у поверхности Земли:

$F_{\text{т}}=mg$.

Обозначения: $F$ — сила тяжести;

$m$ — масса тела в килограммах (кг);

$g$ — ускорение свободного падения (примерно $9,8{\text{м/с}}^2$).

Слайд 16. Задача на нахождение силы тяжести

Задача. Найдите силу тяжести, действующую на тело массой 2 кг у поверхности Земли. Примите $g=10\text{Н/кг}$.

Решение: $F_{\text{т}}=mg=2\cdot 10=20\text{Н}$.

Ответ: сила тяжести равна 20 Н.

Обозначения: $F_{\text{т}}$ — сила тяжести, $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения (вблизи поверхности Земли примерно $9,8\text{Н/кг}$, в задаче округлено до $10\text{Н/кг}$).

Слайд 17. Разбор ситуации: мяч катится по полу

Мяч движется, но постепенно замедляется.

На мяч действуют тяжесть, сила опоры, трение и сопротивление воздуха.

Тяжесть и сила опоры компенсируются, а трение и сопротивление направлены против движения.

Слайд 18. Проверьте себя: верно ли рассуждение?

«Если тело движется, на него обязательно действует сила в сторону движения». Сам факт движения этого не доказывает: тело может сохранять скорость при нулевой равнодействующей.

Чтобы выяснить, меняется ли скорость, нужно рассмотреть все силы. Если их действие скомпенсировано, тело покоится или движется равномерно и прямолинейно.

Слайд 19. Главное о первом законе и силе

Инерция — явление сохранения состояния движения тела.

Первый закон Ньютона выполняется в инерциальных системах отсчёта.

При нулевой равнодействующей тело сохраняет покой или равномерное прямолинейное движение.

Сила — векторная величина: у неё есть модуль, направление и точка приложения.

В практической задаче важно учитывать все действующие силы, а не только движение тела.

Слайд 20. Спасибо за внимание!