Конспект по физике на тему Закон сохранения импульса

Тема урока: " Закон сохранения импульса".

Цели урока:

Сформировать понятие о замкнутых системах, вывести закон сохранения импульса. Формировать умение применять полученные знания на практике при решении физических задач на закон сохранения импульса.

Задачи:

• образовательные: раскрыть содержание закона сохранения импульса;

• развивающие: формирование практических умений при решении задач, умения использовать ранее приобретенные знания;

• воспитательные: эстетическое воспитание через демонстрацию опытов, рисунки при объяснении нового материала и решении задач.

Форма организации: комбинированный урок, так как на данном занятии поставлены две дидактические цели (усвоение нового материала и его закрепление), которые решаются на этом уроке.

Оборудование:Видеофрагменты, компьютерная презентация,проектор, компьютер, установка, состоящая из шаров для демонстрации закона сохранения импульса.

Демонстрации:взаимодействие одинаковых шаров, подвешенных на нитях;

План учебного занятия:

1. Актуализация знаний:

   1. фронтальная беседа

   2. мини тест

2. Изучение нового материала:

   1. демонстрация опытов по взаимодействию шаров;

   2. упругое и неупругое соударение;

   3. раскрытие содержания закона сохранения импульса;

   4. вывод формулы;

3. применение закона сохранения импульса в жизни

4. Закрепление и уточнение знаний:

4.1 решение задач

Ход урока

Повторение. Проверка домашнего задания

На предыдущих уроках вы познакомились спонятиями: импульс, импульс силы, импульс тела.

1. Что называется импульсом тела?

Ответ:импульсом тела называется физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Р= m υ

2. Для чего в физику ввели понятие импульс.

Ответ: импульс является альтернативой силы т.е заменяет ее. Т.к. во многих случаях при кратковременном взаимодействии тел практически невозможно измерить силу.

3. Что можно сказать о направлениях векторов импульса и скорости движущегося тела?

Ответ: направление импульса всегда совпадает с направлением скорости.

4. Что принимают за единицу измерения импульса.

Ответ:(р) = (кг м/с )

5. Что называется импульсом силы?

Ответ:Произведение силы на время действия называют импульсом силы.

Изменение импульса тела за некоторое время.

6. Дайте формулировку второго закона Ньютона.

Ответ:Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе.а =

7. Дайте формулировку третьего закона Ньютона.

Ответ: Силы, с которыми тела действуют друг на друга с силами равными по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны. F₁ = -F₂

Устная задача:

Два шарика, стальной и алюминиевый, одинакового объема, падают с одной и той же высоты. Сравните их импульсы в момент падения на землю. (Импульс стального больше, так как больше его масса.)

Слайд 2-3.

Вариант 1

Вариант2

задания

1. Найдите первоначальный импульс тела, если его масса 2кг.

2. Найдите импульс тела в конце 5 секунды.

3. Найдите изменение импульса за всё время наблюдения.

4. Найдите суммарный импульс системы, состоящей из двух шаров

4. Каков характер движения тела на участке 0-1 и 1-2?

ответы

4 кг∙ м/с

12 кг∙ м/с

6 кг∙ м/с

9 кг∙ м/с

6 кг∙ м/с

8 кг∙ м/с

равнозамедленное

равномерное

2. Изучение нового материала

Слайд 4.

Я принимаю, что во Вселенной … есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает».

- Как вы думаете, о какой физической величине и каком законе идет речь? (Импульс тела.Закон сохранения импульса.)
- Действительно впервые понятие импульса было введено в физику французским ученым Рене Декартом. Он назвал эту величину «количеством движения». Декарт установил закон сохранения количества движения.

Перед вами закон сохранения импульса, сформулированный Декартом. Это и будет темой нашего урока. ( записать тему в тетрадях).

Слайд 5. Тема урока: Закон сохранения импульса.

Поставить цели:( ставят обучающиеся). Изучить закон сохранения импульса. Экспериментально проверить его. Применять закон сохранения импульса при решении задач.

Слайд 6.Основополагающий вопрос:

• Как экспериментально можно проверить законсохранения импульса?

Проблемные вопросы:

• Как изменяется импульс системы при взаимодействии тел?

• При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?

Каждый из вас,наверное сталкивался с такой ситуацией: Вы бежите с определенной скоростью по коридору и сталкиваетесь со стоящим человеком. Что происходит с этим человеком? Действительно, он начинает двигаться, т.е. приобретает скорость.Ружье и пуля в его стволе, пушка и снаряд, оболочка ракеты и топливо в ней, бильярдные шары.Примеров можно привести очень много.

Декарт не ясно представлял себе, что количество движения является векторной величиной. Понятие количества движения уточнил голландский физик и математик Гюйгенс, который, исследуя удар шаров, доказал, что при их соударении сохраняется не арифметическая сумма, а векторная сумма количества движения.

Проделаем опыт по взаимодействию двух шаров. Для демонстрации закона сохранения импульса рассмотрим опыт с шарами. На тонких нитях висят одинаковыешарики. Отведем в сторону левый шар и отпустим. После столкновения шаров левый остановится, а правый придет в движение. Высота, на которую поднимется правый шар, будет совпадать с той, на которую до этого был отклонен левый шар.

Вывод:Левый шар передает правому весь свой импульс. На сколько уменьшится импульс первого шара, на столько же увеличится импульс второго шара.

Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство сохранения. Закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе, а также, если сумма внешних сил равна нулю.

Если же говорить о системе шаров, то импульс системы остается неизменным, то есть сохраняется.

Система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела, не взаимодействуют с другими телами

«Вывод закона сохранения импульса»

Используя законы математики и физики, сделаем математический вывод закона сохранения импульса.

1. По третьему закону Ньютона два тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Запишем для каждого тела уравнение изменения импульса. При столкновении по третьему закону Ньютона

2. По второму закону Ньютона

3. Используем формулу ускорения

4. Подставляем формулу ускорения в формулу (1)

5. После сокращения на время t и раскрытия скобок получаем

6. Перенесем в левую часть уравнения векторы импульсов тел до взаимодействия, а в правую часть - векторы импульсов тел после взаимодействия.

Это уравнение называется законом сохранения импульса тел.

Импульс каждого из тел, составляющих замкнутую систему, может меняться в результате их взаимодействия друг с другом.

Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.

В этом заключается закон сохранения импульса.

Слайд 11. Закон сохранения импульса:векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

Примером закона сохранения импульса является выстрел из пушки.

Демонстрация:

1. 1. Видеофрагмент « Пушка и снаряд».

Закон сохранения импульса справедлив для системы, содержащей произвольное число тел.

Демонстрация закона сохранения импульса:

1. 2. Видеофрагмент «Закон сохранения импульса».

m₁υ₁ + m₂υ₂ + m₃υ₃ …= m₁υ₁^۱ + m₂υ₂^۱ + m₃υ₃^۱…

Обратить внимание на соударение тел.

Слайд 14.Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.

Простым примером абсолютно упругого столкновения может быть центральный удар двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.

Слайд 15.Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело. (т.е. с одной скоростью).

При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание).

Вывод закона импульса для неупругого удара в векторной форме.

. m₁ υ_{1 +} m₂ υ₂ =( m_{1 +} m₂₎ υ

Слайд 16-18.«Применение закона сохранения импульса в жизни»

Учитель: В жизни мы встречаемся с такими явлениями как отскакивание мяча при ударе о стенку, землю, при разлете мячей при ударе друг о друга. На даче при поливе с использованием шланга можно наблюдать, как шланг извивается, когда вода выливается из него. В ванной комнате многие наблюдали, что при сильном напоре воды кран начинает крутиться в разные стороны. Охотники и стрелки рассказывают, что при выстреле из ружья ощущается отдача оружия при вылете пули. На уроках биологии вы знакомились с принципами движения морских обитателей: кальмаров, каракатиц, осьминогов.

Закон сохранения импульса проявляется в реактивном движении. А с этим видом движения мы с вами познакомимся на следующем уроке.

Ответы на вопросы поставленные в начале урока.

1.С помощью замкнутой системы состоящей из шаров подвешенных на нити.

2. Векторная сумма импульсов системы сохраняется при любых.

3. В замкнутых системах, сумма внешних сил равна нулю.

Слайд 16.Алгоритм решения задач на закон сохранения импульса:

1) Определить какие тела входят в систему и замкнута ли она

2) Сделать рисунок, на котором обозначить направления оси координат, векторов

импульса тел до и после взаимодействия

3) Записать в векторном виде закон сохранения импульса

4) Записать закон сохранения импульса в проекции на ось координат

5) Из полученного уравнения выразить неизвестную величину и найти её значение

Слайд 20.5. Решение задач (10мин.)

Два неупругих тела, массы которых 2 и 6 кг, движутся навстречу друг другу со скоростями 2 м/с каждое. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться эти тела после удара?

Учитель комментирует рисунок к задаче.

Слайд 21

Задача:

1 группа:

Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущегося со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после взаимодействия, если удар не упругий.

Задача:

2 группа:

С железнодорожной платформы, движущейся со скоростью 20 км/ч, выстрелили из пушки в направлении движения по горизонтали. Масса платформы с пушкой 10 т, масса снаряда 50 кг. Определите скорость снаряда относительно Земли и скорость наряда относительно платформы, если скорость платформы после выстрела 14 км/ч.

Слайд 22.Домашнее задание

Общее: § 41, упр. 8 №2

Индивидуально: подготовка к следующему уроку сообщения по выбору: "История ракетостроения", "Реактивное движение", "История космонавтики", "Использование реактивного движения живыми существами".Составить задачу на закон сохранения импульса и решить ее.

Слайд 23

Рефлексия:

• ^{сегодня я узнал…}

• ^{было интересно…}

• ^{было трудно…}

• ^{я приобрел…}

• ^{я научился…}

• ^{у меня получилось …}

• ^{я смог…}

• ^{я попробую…}

• ^{меня удивило…}