конспект урока "Импульс. Закон сохранения импульса"
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

Тема урока по физике: Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Цель урока: усвоить понятие импульса тела, понятие замкнутой системы, вывести закон сохранения импульса, научится решать задачи на закон сохранения.

 Задачи:

• Образовательные: формировать понятия «импульс тела», «импульс силы»; добиться усвоения учащимися формулировки и вывода закона сохранения импульса.
• Развивающие: продолжить совершенствование навыков решения задач с учетом теоретических знаний.
• Воспитательные: показать объективность проявления закона сохранения импульса, учёт и использование его на практике.

Оборудование: металлические шарики, тележки демонстрационные, штатив с муфтой и лапкой

Тип урока: урок изучения нового материала

ХОД УРОКА

1. Актуализация знаний. Повторение изученного материала

Физический диктант (ввести отработку заданий по ЕГЭ)

2 Изучение нового материала

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.

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.

Учащиеся под руководством учителя преобразовывают формулу второго закона Ньютона в формулу импульса

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.) Обозначим:-импульс тела, а – изменение импульса тела.

Таким образом, мы получили ответ на поставленный вопрос. Не зная значений сил, действующих на тело, многие задачи в механике, можно решить, прибегая к величинам, характеризующим механическое движение, и способным сохранятся при определённых условиях. Одной из таких физических величин является импульс тела.

Итак, тема нашего урока: “Импульс тела. Закон сохранения импульса”

• Учитель: ребята ответьте на вопросы:

Любое ли тело может обладать импульсом?

Может ли импульс тела быть равным нулю? (учащиеся отвечают на вопросы)

Импульсом силы называется произведение силы на время её действия: .

Изменение импульса тела равно импульсу силы: .

Эксперимент со стаканом воды на листе бумаги

Стакан с водой поставить на лист бумаги и медленно потянуть, затем резко дернуть

Рассмотрим взаимодействие тел на примере шариков, подвешенных на нитях. Импульс левого и правого шариков изменяется, а импульс системы шариков не меняется (на сколько уменьшится импульс левого шара, настолько увеличится импульс правого, а импульс системы шариков не меняется см. Рисунок

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.

Просмотр видеофрагментов

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:  

Таким образом, геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остаётся постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

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:  

• Границы применимости ЗСИ: выполняется в замкнутой системе.

Примеры замкнутых систем:

• ружьё и пуля в его стволе;
• пушка и снаряд;
• оболочка ракеты и топливо в ней;
• лодка и человек и т.д

Закрепление нового материала.  

Решите задачи.

1. Два тела одинакового объёма- стальное и свинцовое- движутся с одинаковыми скоростями. Сравнить импульсы тел.

2.Поезд массой 2000т. , двигаясь прямолинейно и равномерно, увеличил скорость сот 36 до 72 км/ч. Найти изменение импульса.

Алгоритм решения задач:

1. Записать условие.
2. Схематически показать взаимодействие тел до и после взаимодействия.
3. Записать для данной задачи закон сохранения импульса в векторной форме.
4. Найти проекции скоростей на ось ОХ.
5. Заменить векторы скоростей их проекциями. 
6. Из полученного уравнения найти искомую величину.

Задача 1. Из ружья массой 5 кг вылетает пуля массой 5 г со скоростью 600 м\с. Найти скорость отдачи ружья.

Учитель на доске последовательно излагает ход решения задачи на применение закона сохранения импульса.

Задача 2.(учащиеся решают самостоятельно по образцу).

На неподвижную тележку массой 100 кг прыгает человек массой 50 кг со скоростью 6С какой скоростью начнёт двигаться тележка с человеком?

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.

Домашнее задание.

§21,22, упр20 стр79