Тема урока:
«Импульс тела. Закон сохранения импульса»
Цели урока:
·
ввести новую физическую
характеристику – импульс тела;
·
найти взаимосвязь между
действующей силой, временем ее действия и изменением скорости тела;
·
изучить закон сохранения
импульса.
·
показать, что знание основ
физики необходимо каждому;
·
показать, что явления физики
происходят повсюду вокруг нас;
·
формирование познавательного
интереса к физике.
·
Развитие политехнических знаний
и умений, умения пользоваться языком физики и применять знания в новой
обстановке.
Демонстрации: взаимодействие
стального шарика и магнита; взаимодействие легкоподвижной тележки,
скатывающейся по наклонной плоскости, с неподвижным телом; взаимодействие двух
одинаковых шаров, подвешенных на нитях.
Ход урока
I.
Организационный момент
II.
Повторение. Актуализация
- Что
называют ускорением?
-
Перемещение при равноускоренном движении
-
Сформулируйте второй закон Ньютона
-
Сформулируйте третий закон Ньютона
Учитель: Тему урока вы
узнаете, разгадав небольшой кроссворд, ключевым словом, которого и будет тема
нашего урока. (Разгадываем слева на право, слова записываем по очереди
вертикально).
- Явление сохранения
скорости постоянной при отсутствии внешних воздействий или при их
компенсации.
- Явление изменения объема
или формы тела.
- Сила, возникающая при
деформации, стремящая вернуть тело в первоначальное положение.
- Английский ученый,
современник Ньютона, установил зависимость силы упругости от деформации.
- Единица массы.
- Английский ученый,
открывший основные законы механики.
- Векторная физическая
величина, численно равная изменению скорости за единицу времени.
- Сила, с которой Земля
притягивает к себе все тела.
- Сила, возникающая
благодаря существованию сил взаимодействия между молекулами и атомами
соприкасающихся тел.
- Мера взаимодействия тел.
- Раздел механики, в
которой изучают закономерности механического движения материальных тел под
действием приложенных к ним сил.
III. Изучение нового материала
Ребята тема нашего урока
“Импульс тела. Закон сохранения импульса”
Сегодня на уроке мы с вами
не только будем ставить опыты, но и доказывать их математически.
Зная основные законы
механики, в первую очередь три закона Ньютона, казалось бы, можно решить любую
задачу о движении тел. Ребята, я вам продемонстрирую опыты, а вы подумайте, можно
ли в этих случаях используя только законы Ньютона решить задачи?
Проблемный эксперимент.
Опыт №1.Скатывание
легкоподвижной тележки с наклонной плоскости. Она сдвигает тело, находящееся на
ее пути.
Можно ли найти силу
взаимодействия тележки и тела? (нет, так как столкновение тележки и тела
кратковременное и силу их взаимодействия определить трудно).
Опыт №2. Скатывание
нагруженной тележки. Сдвигает тело дальше.
Можно ли в данном случае
найти силу взаимодействия тележки и тела?
Сделайте вывод: 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.
Если на вас катится
игрушечная тележка, вы можете остановить ее носком ноги, а если на вас катится
грузовик?
Вывод: для характеристики
движения надо знать массу тела и его скорость.
Поэтому для решения задач
используют еще одну важнейшую физическую величину - импульс тела.
Историческая справка
Понятие импульса было введено в
физику французским ученым Рене Декартом (1596 – 1650 гг), 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».
Рене Декарт родился в дворянской
семье, в школьные годы проявил интерес к математике. Получив образование,
Декарт служил в армии, много путешествовал, затем поселился в Нидерландах,
посвятив себя науке. Развивая идеи Галилея, сформулировал закон сохранения
количества движения.
Найдем
взаимосвязь между действующей на тело силой, временем ее действия, и изменением
скорости тела.
Пусть на тело массой m, которое
покоится, начинает действовать сила F. Тогда из второго закона Ньютона
ускорение этого тела будет а. Причем:
F = ma
С другой
стороны:
а = (V - V0 )
/ t
Значит, подставив в первое выражение
значение ускорения, получаем:
F = m (V0 -
V) / t
или:
Ft = mV – mV0
Рассмотрим правую часть, мы видим,
что произведение массы на скорость есть импульс тела.В тетради записываем
определение, что называем импульсом тела.
p = mV
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.
Выясним, в каких единицах измеряется
импульс тела.
Т.к. масса измеряется в кг, а
скорость – в м/с, то импульс тела измеряется в кг·м/с.
Но в правой части есть еще
произведение массы на начальную скорость. Получаем, что все то, что стоит в
правой части мы называем изменением импульса тела и обозначаем ∆p
∆p = mV – mV0 -
изменение импульса тела
Задача (устно): Найдите импульс тела
массой 5 кг, движущегося со скоростью 2 м/с.
Слева у нас произведение силы на время есть импульс силы
Ft – импульс силы
В каких единицах будет выражаться импульс силы? (Н с)
Оказывается, что
Ft = ∆p
В векторном виде мы задачи не решаем.
Далеко не все задачи в механике можно решить, используя
законы Ньютона. К таким задачам можно отнести расчет скорости тел после
соударения и расчет текущей скорости тела, у которого меняется масса.
Рассмотрим опыт с мячами.
Импульс обладает
интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство
сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой
системе.
Запишем
определение в тетрадь.
Замкнутая система тел – это совокупность тел,
взаимодействующих между собой, но не взаимодействующих с другими телами.
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.
IV Решение задач
Рассмотрим применение закона сохранения импульса на примере
решения двух задач.
Задача №1
На неподвижную тележку массой 100
кг прыгает человек массой 50 кг со скоростью 6 м/с. С какой скоростью начнет
двигаться тележка с человеком?
Задача №2
Снаряд массой 100
кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного пути со скоростью 500 м/с,
попадает в вагон с песком массой 10 т и застревает в нем. Найти скорость
вагона, если он движется со скоростью 36
км/ч навстречу снаряду.
V. Подведение итогов
Проверочная работа.
Вариант №1.
- Какая
из названных ниже величин скалярная?
А. масса.
Б. импульс тела.
В. сила.
- Тело
массой m движется со скоростью . Каков импульс тела?
А. m
Б.
В.
- Как
называется физическая величина, равная произведению силы на время ее
действия?
А. Импульс тела.
Б. Импульс силы.
В. Проекция силы.
- В
каких единицах измеряется импульс силы?
А. 1 Н
Б. 1 кг
В. 1 Н·с
- Как
направлен импульс тела?
А. В ту же сторону, что и скорость тела.
Б. Имеет такое же направление, как и сила.
В. В сторону, противоположную движению тела .
- Чему
равно изменение импульса тела, если на него подействовала сила 15 Н в
течение 5 секунд?
А. 3 кг·м/с
Б. 20 кг·м/с
В. 75 кг·м/с
- Как
называется удар, при котором часть кинетической энергии сталкивающихся тел
идет на их необратимую деформацию, изменяя внутреннюю энергию тел?
A.
Абсолютно упругий удар.
Б. Абсолютно неупругий удар.
B.
Центральный.
- Какое
из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая
взаимодействия двух тел?
А.
Б. = m
В. m =
- На
каком законе основано существование реактивного движения?
А. Первый закон Ньютона.
Б. Закон сохранения импульса.
В. Закон всемирного тяготения.
- Примером
реактивного движения является
А. Явление отдачи при стрельбе из оружия.
Б. Сгорание метеорита в атмосфере.
В. Движение под действием силы тяжести
Вариант №2.
- Какая
из названных ниже величин векторная?
А. масса.
Б. импульс тела.
В. время.
- Какое
выражение определяет изменение импульса тела?
А. m
Б. m
В. t
- Как
называется физическая величина, равная произведению массы тела на вектор
его мгновенной скорости?
А. Импульс тела.
Б. Импульс силы.
В. Проекция силы.
- Каково
наименование единицы импульса тела, выраженное через основные единицы
Международной системы?
А. 1 кг·м/с
Б. 1кг·м/с2
В. 1кг·м2/с2
- Куда
направлено изменение импульса тела?
А. В ту же сторону, что и скорость тела.
Б. В ту же сторону, что и сила.
В. В сторону, противоположную движению тела.
- Чему
равен импульс тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 3 м/с?
А. 1,5 кг·м/с
Б. 6 кг·м/с
В. 9 кг·м/с
- Как
называется удар, при котором деформация сталкивающихся тел оказывается
обратимой, т.е. исчезает после прекращения взаимодействия?
А. Абсолютно упругий удар.
Б. Абсолютно неупругий удар.
В. Центральный.
- Какое
из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая
взаимодействия двух тел?
А. = m
Б. m =
В.
- Закон
сохранения импульса выполняется…
А. Всегда.
Б. Только в замкнутой системе.
В. Обязательно при отсутствии трения в любых системах
отсчета.
- Примером
реактивного движения является…
А. Явление отдачи при нырянии с лодки в воду.
Б. Явление увеличения веса тела, вызванное
ускоренным движением опоры или подвеса.
В. Явление притяжения тел Землей.
Ответы:
Вариант №1
1. А 2. А 3. Б 4. В 5. А 6. В 7.
Б 8. А 9. Б 10. А
Вариант №2
1. Б 2. В 3. А 4. А 5. Б 6. Б 7.
А 8. В 9. Б 10. А
VI. Домашнее задание § 21, ответить на вопросы
устно,упражнение 20 (2, 4)
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.