Тема урока "Импульс тела. Закон сохранения импульса".

Цели урока:

1. Обосновать необходимость введения новой физической величины – импульса тела, ввести понятие – импульс силы.
2. Сформировать понятие о замкнутых системах, вывести закон сохранения импульса.

Задачи урока:

1. Способствовать развитию навыков учащихся в самостоятельном приобретении информации, в умении выделять главную мысль.

1. Добиться усвоения учащимися формулировки закона сохранения импульса, научить школьников записывать уравнение закона в векторной форме для двух взаимодействующих тел.
2. Продолжить формирование умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала по основам механики, навыки поисковой познавательной деятельности, способность к самоанализу.
3. Формировать умение применять полученные знания на практике при решении физических задач на закон сохранения импульса.
4. Требовать от учащихся анализа механического взаимодействия тел; умения выделять признаки явления, по которым оно обнаруживается; указывать условия, при которых происходит рассматриваемое явление; объяснять примеры использования явления.
5. Повторить принцип относительности Галилея, раскрыть смысл относительности в применении к закону сохранения импульса.
6. Продолжить формирование эстетического вкуса учащихся через демонстрацию и наглядность, вызвать желание постоянно пополнять свои знания; поддерживать интерес к предмету.

Оборудование и программное обеспечение к уроку:

1. АРМ учителя, мультимедийный проектор, 8-9 АРМ ученика, металлические шарики на нитях, тележки демонстрационные, грузы.
2. Кроссворд в Excel
3. Презентации к уроку «Импульс тела», «Рене Декарт» (презентация учащегося), «Закрепление»
4. Видеофрагменты к  уроку 2(1) и 2.

План урока

1. Оргмомент (1 мин).
2. Повторение изученного материала (8 мин).
3. Изучение нового материала (18 мин).
4. Закрепление изученного материала (4 мин).
5. Решение задач (8 мин).
6. Домашнее задание (0,5 мин).
7. Подведение итогов урока. Рефлексия. (0,5 мин).

Ход урока

1. Организационный этап (1мин)

2. Повторение изученного материала. (8 мин)

Учитель: Выделенная в кроссворде область укажет вам ключевое словосочетание, которое будет объектом нашего изучения сегодня на уроке. (Разгадываем слева направо, слова записываем по очереди вертикально).

1. Явление сохранения скорости постоянной при отсутствии внешних воздействий или при их компенсации.

2. Явление изменения объема или формы тела.

3. Сила, возникающая при деформации, стремящая вернуть тело в первоначальное положение.

4. Английский ученый, современник Ньютона, установил зависимость силы упругости от деформации.

5. Единица массы.

6. Английский ученый, открывший основные законы механики.

7. Векторная физическая величина, численно равная изменению скорости за единицу времени.

8. Сила, с которой Земля притягивает к себе все тела.

9. Сила, возникающая в результате движения одного тела по поверхности другого и благодаря существованию сил взаимодействия между молекулами и атомами соприкасающихся тел, направленная всегда в сторону противоположную движению.

10. Мера взаимодействия тел.

11. Раздел механики, в которой изучают закономерности механического движения материальных тел под действием приложенных к ним сил.

Изучение нового материала. (18 мин)

Запись числа и темы урока на доске “Импульс тела и импульс силы. Закон сохранения импульса”

Цели урока для учащихся: усвоить понятие импульса тела и импульса силы, понятие замкнутой системы, изучить закон сохранения импульса, научиться решать задачи на закон сохранения.

Зная основные законы механики, законы Ньютона, казалось бы, можно решить любую задачу о движении тел. Проведём ряд экспериментов и выясним, можно ли в этих случаях, используя только законы Ньютона, рассчитать параметры движения?

Эксперимент 1.

Скатывание легкоподвижной тележки с наклонной плоскости. Она сдвигает тело, находящееся на ее пути.

Рис. 1

Можно ли найти силу взаимодействия тележки и тела?

Ответ. Нет, так как столкновение тележки и тела кратковременное и силу их взаимодействия определить трудно.

Эксперимент 2.

Рис. 2

Скатывание нагруженной тележки  сдвигает тело дальше.

Можно ли в данном случае найти силу взаимодействия тележки и тела?

С помощью каких физических величин можно охарактеризовать движение тела?

Вывод: Законы Ньютона позволяют решать задачи,  связанные с нахождением ускорения движущегося тела, если известны все действующие на тело силы, т.е. равнодействующая всех сил. Но часто бывает очень сложно определить равнодействующую силу, как это было в наших случаях.

Такие ситуации возникают при различных ударах и столкновениях твёрдых тел, их формы и условий столкновения, а также во время взрывов, когда давление газов от сгорания взрывчатки меняется по сложному закону. Для описания подобных ситуаций в механике введены специальные величины, значение которых не изменяется при взаимодействии тел: импульс тела и энергия тела.

Сообщение учащегося:

Слово “импульс” в переводе с латинского означает “толчок”.

Понятие импульса было введено в физику французским ученым Рене Декартом (1596-1650 г.), который назвал эту величину “количеством движения”: “Я принимаю, что во вселенной… есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, и, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает”.

Учитель: Презентация «Импульс тела»

Найдем взаимосвязь между действующей на тело силой, временем ее действия, и изменением скорости тела. (Слайд 2)

Пусть на тело массой m начинает действовать сила F. Тогда из второго закона Ньютона ускорение этого тела будет а.

Вспомните как читается 2 закон Ньютона?

Запишем закон в виде

С другой стороны:

Или Получили формулу второго закона Ньютона в импульсной форме.

Обозначим произведение через р:

Произведение массы тела на его скорость называется импульсом тела.

Импульс р – векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором скорости тела. Любое тело, которое движется, обладает импульсом.

Определение: импульс тела – это векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость и имеющая направление скорости.

Как любая физическая величина, импульс измеряется в определенных единицах. (Слайд 3)

 (р) = (кг м/с )

Вернемся к нашему равенству . В физике произведение силы на время действия называют импульсом силы. (Слайд 4)

Импульс силы показывает, как изменяется импульс тела за данное время.

Декарт установил закон сохранения количества движения, однако он 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.

Эксперимент (на нитях подвешиваются два шарика)

Правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.

Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе.

Система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела, не взаимодействуют с другими телами. (Слайд 5)

Разбор примеров из учебника стр. 142 примеры 1 и 2.

Столкновения тел

Просмотр видеофрагментов 2(1) и 2

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.

Примеры: ружье и пуля в его стволе, пушка и снаряд, оболочка ракеты и топливо в ней.

Закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса выводится из второго и третьего законов Ньютона.

Рассмотрим замкнутую систему, состоящую из двух тел – шаров с массами m1 и m2, которые движутся вдоль прямой в одном направлении со скоростью V1 и V2. С небольшим приближением можно считать, что шары представляют собой замкнутую систему. Учебник рис. 145 стр. 143.

Из опыта видно, что второй шар движется с большей скоростью (вектор изображен более длинной стрелочкой). Поэтому он нагонит первый шар и они столкнутся. (Просмотр эксперимента с комментариями учителя).

Математический вывод закона сохранения

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

, так как время действия сил одно и тоже, то можно записать

-начальные скорости тел, - конечные скорости

, , так как левые части уравнений равны, то и правые тоже: , сгруппируем члены уравнений

- закон сохранения импульса (для упругого удара)

Если удар неупругий , то закон сохранения импульса примет вид:

Вывод: закон сохранения импульса – один из основных законов физики. 

  Между телами могут действовать любые силы, в том числе и силы трения, возможны слипание или дробление тел на более мелкие, взрыв, химическая реакция, ядерное превращение, но суммарное значение импульса не изменяется:  

4. Закрепление изученного материала. (4 мин.)

Презентация «Закрепление».

5. Решение задач (8 мин.)

1. Тело массы небольшой (10 кг.)
скорость развивает (5м/с).
И какой же это тело импульс получает?
P=mV, P=10кг.*5м/с=50кг*м/с

2. Разбор решения задачи из учебника стр. 145.

6. Домашнее задание (0,5 мин).

Домашнее задание: § 23,24, задача (1) стр. 146

Рабочая тетрадь. Задания № 62-64

Доклады учащихся на карточках к уроку «Реактивное движение. Области применения реактивного движения».

1. Русские учёные И.В. Мещерский и К. Э. Циолковский. Вклад этих учёных в развитие реактивного движения.
2. Н.И. Кибальчич – автор первого в мире проекта летательного аппарата.
3. С.П. Королёв – конструктор, основоположник практической космонавтики.
4. Ю.А. Гагарин. Первый полёт человека в космос.
5. Освоение космического пространства. Коротко о главном.
6. Значение космических полетов и исследований для человечества.

7. Подведение итогов урока. Рефлексия (0,5).

Ребята, у каждого из вас на столе лежат жетончики красного, зеленого, желтого цвета. Кто хорошо понял тему, поднимите жетончики зелёного цвета, кто частично понял – жёлтого цвета, кто плохо понял – красного цвета.