импульс тела - урок в 9 классе
учебно-методический материал по физике (9 класс) на тему

Урок по физике в 9 классе.

Тема: Импульс тела. Закон сохранения импульса

Тип урока: Изучение нового материала.

Вид урока: комбинированный

Цели:

• Образовательные:

- ввести новую физическую величину  - импульс тела, изучить и раскрыть сущность  закона сохранения импульса, сформировать представление об   импульсе силы;

• Развивающие

- развивать навыки решения задач с учетом теоретических знаний.

• Воспитательные:

- воспитывать  ответственное отношение к учебе, показать взаимосвязь и значимость  отдельных тем по физике при введении нового материала

Ход урока

1.Орг. момент.

Здравствуйте, садитесь.  Ребята сегодня у нас урок изучения нового материала. У Вас на столе лежат карточки, где две таблицы, которые надо заполнить по окончании урока и сдать учителю. В одной таблице, вы отметите галочкой, на сколько хорошо  вы поняли тему. В другой – понравился вам урок полностью, частично или не понравился.

2. Актуализация базовых знаний.

 Сейчас, давайте актуализируем базовые знания,  ответим на вопросы которые, нам будут необходимы для введения новых физических понятий.

1. Сформулируйте законы Ньютона.  А именно второй и третий на необходимы.
2. Второй закон  Ньютона
3. Сформулируйте третий закон Ньютона.

3. Изучение нового материала

3.1. Подводящий к новой теме диалог.

Наступила Зима. Вы будете играть в снежки и кататься на коньках. Представьте себе, что вы стоите на льду на коньках. Рядом с вами катаются ваши друзья. Что надо сделать, чтобы вас сдвинуть с места.

Правильно толкнуть, сообщить толчок. Толчок с латинского  переводится как импульс тела

Запишите тему урока “Импульс тела. Закон сохранения импульса”

Импульс тела - это физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения. Импульс это векторная величина. Импульс направлен в ту же сторону, что и скорость.

= 

                это импульс тела массой 1кг, движущегося со скоростью .        

Понятие импульса первым ввел французский философ - математик Декарт, однако называл эту величину количеством движения.( Ученик делает трехминутное сообщение  Декарте)

 Ребята ответьте на вопрос

1. Что представляет собой раздел физики – механика. И какова основная задача механики.

(определение положения тела в любой момент времени.)

 Основную задачу механики можно решить с помощью законов Ньютона, если известны силы, действующие на тело. А как быть, если не известны значения сил, действующих на тело? Как тогда решается основная задача механики? Это возможно в том случае, если известны величины, характеризующие механическое движение тел и сохраняющиеся при определенных условиях. Одной из таких величин является импульс. То есть мы видим необходимость введения этой физической величины.

2. Подводящий  с удивлением диалог

Давайте посмотрим на такой незамысловатый эксперимент.  На тележке стоит бутылка с водой. Между тележкой и бутылкой полоска бумаги. Если воздействовать на  лист бумаги, то другие тела: бутылка и тележка приходят в движение. Воздействую на лист бумаги от себя, затем на себя.  Тележка и бутылка приходят в движение. (Можно рассматривать просто лист и какое то тело)

А если резко дернуть лист, то тележка и тело не изменяют своей скорости, то есть остаются неподвижными.

Я вижу удивление на ваших лицах

Посмотрим еще один эксперимент.

На нити висит шарик, к шарику прикреплена другая такая же нить.

Если медленно тянуть за нижнюю нить, верхняя нить оборвется, а если быстро дернуть за нижнюю нить, то она и оборвется.

Как можно охарактеризовать увиденное?

 Давайте вспомним свойство инертности, присущее всем телам.( Для изменения скорости тела требуется некоторое время)

В первом эксперименте когда мы медленно двигали лист бумаги от себя и на себя, что происходило с другими телами? (Они двигались в туже сторону, что и лист, то есть изменяли скорость).

 А когда мы резко дернули лист, что произошло с другими телами. (Ничего, то есть скорость не изменилась).  А ведь во втором случае, я воздействовала на лист с большей силой, чем в первом. А скорость тел не изменилась.  Какой можно сделать вывод? (Если время действия силы ничтожно мало, то скорость тела не изменится)

Давайте найдём взаимосвязь между действующей на тело силой, временем её действия и изменением скорости тела.

Учитель работает на доске, учащиеся в тетрадях.

Пусть на тело массой m, которое покоится, действует сила     , тогда по второму закону

 Ньютона:                     по определению:                     , так как левые части равенств одинаковые, следовательно:                                                                   (данная формула устанавливает взаимосвязь между действующей на тело силой, временем её действия и изменением скорости тела.) О  бозначим:                -импульс тела, а                           – изменение импульса тела.

Импульсом силы называется произведение силы на время её действия: .

Изменение импульса тела равно импульсу силы: .

Единицы измерения Н·с

Выведем закон сохранения импульса.

Связанные тележки, между которыми сжатая пружина. При распрямлении пружины обе тележки. Обе тележки получают импульсы направленные в разные стороны.

• Получим математическую запись изменения импульса при взаимодействии.

Пусть система состоит из двух тел массами m1 и m2, которые до столкновения имеют скорости и  , а после столкновения -и .(см. рисунок )

Тела взаимодействуют только между собой.

Во время столкновения возникают силы .( По второму закону Ньютона каждую из этих сил можно заменить произведением массы на ускорение, полученное каждым из тел при взаимодействии:

Ускорения тел определяются равенствами: (переход)и ;

подставим формулы (2) и (3) в (1),получим: (переход);

сократим обе части уравнения (4) на t:или

(5).

 Сгруппируем члены уравнения(5) следующим образом:

(6).В правой части равенства стоит сумма импульсов обоих тел до столкновения, а в левой - сумма импульсов тех же тел после взаимодействия. Импульс каждого тела изменился, сумма же осталась неизменной. (переход)

Учитывая, что , запишем уравнение (6) в виде:(7).

Таким образом, геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остаётся постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы. Это утверждение называется законом сохранения импульса. 

Если два, или несколько тел взаимодействуют только между собой, без воздействия внешних сил, то они образуют  замкнутую систему.

Посмотрите на такой незамысловатый эксперимент:

На нитях висят два одинаковой массы пластилиновых шарика. Если один шарик отклонить и отпустить, то оба шарика движутся как единое целое. Шарики деформируются и деформация остается. Такой удар называется абсолютно неупругим.

Найдем скорость шаров после столкновения.

,       -скорости тел до столкновения,        - скорость обоих шаров после удара

Примером абсолютно упругой деформации является столкновение бильярдных шаров (на экране)

Приведите примеры замкнутых систем (ученик приводит примеры)

Примеры замкнутых систем:

• ружьё и пуля в его стволе;
• пушка и снаряд;
• оболочка ракеты и топливо в ней;
• Солнце и планеты;
• Земля и её спутники;
• лодка и человек и т.д.

4. Решение задач

Задача. Два тела движутся навстречу друг другу. После столкновения оба тела движутся как единое целое. Масса первого тела 4 кг, его скорость 8 м/с, скорость обоих  тел после столкновения 4 м\с. Найти скорость второго тела. (После столкновения тела движутся в сторону тела с большим импульсом)

Задача. Два тела движутся навстречу друг другу. После столкновения оба тела движутся как единое целое. Масса первого тела 6 кг, его скорость 3 м/с, масса второго тела 4 кг, его скорость 2 м\с. Найти скорость  после столкновения. (После столкновения тела движутся в сторону тела с большим импульсом)

Упражнение 20

6.Заключение урока. 

Сегодня на уроке мы изучили одну из наиболее фундаментальных моделей: закон сохранения импульса. Мы убедились, что использование этого закона позволяет объяснять и предсказывать явления не только механики, что говорит о большом философском смысле этой модели. Закон сохранения импульса служит доказательством единства материального мира: он подтверждает неуничтожимость движения материи.

 Закон сохранения импульса в жизни (природе и технике).

Величина импульс – особая величина, обладающая свойством сохранения при движении и взаимодействии тел. И эта величина, и это свойство сохранения играют важную роль в науке и имеют большое практическое значение в жизни, технике

• атомная и ядерная физика (все столкновения атомных ядер, превращения при ядерных реакциях подчинены этому закону);
• взрывы (военные, при строительстве);
• снежные лавины;
• землетрясения;
• удары (при авариях, на производстве).

2. Оружие, из которого стреляют, испытывает отдачу, такую же отдачу испытывают пожарные, направляя мощную водяную струю на горящий объект

3. Интересный и важный пример проявления и практического применения закона сохранения импульса – это реактивное движение. (ученик делает сообщение)

Реактивное движение – движение, которое возникает, когда от тела отделяется и движется с некоторой скоростью, какая-то его часть, т. е. движение, возникающее за счет выброса вещества.

(демонстрация с детским воздушным шариком)

Типичным примером реактивного движения может служить движение ракет, реактивных самолетов.

Закон сохранения импульса в живой природе

Учитель: Заметим, что по существу почти всякое изменение характера движения - это реактивное движение и происходит оно по закону сохранения импульса. В самом деле, когда человек идет или бежит, он отталкивает ногами Землю назад. За счет этого он сам продвигается вперед. Конечно, скорость Земли при этом оказывается во столько же раз меньше скорости человека, во сколько раз масса Земли больше массы человека. Именно поэтому мы движение Земли не замечаем. А вот если вы из лодки прыгнете на берег, то откат лодки в противоположном направлении будет вполне заметен.

Очень часто применяется принцип реактивного движения в живой природе, например кальмары, осьминоги используют именной подобный тип движения.

Медуза при своем движении набирает воду в полость тела, а затем резко выбрасывает ее из себя и движется вперед за счет силы отдачи.

7.Итог урока. Выставление оценок

Домашнее задание §21-§23

8. Рефлексия.

Ребята выберите из предложенных вариантов, пометив его галочкой.

А)

Б)