Конспект урока физики в 9 классе "Импульс. Закон сохранения импульса"

Конспект урока по физике

на тему

Импульс. Закон сохранения импульса.

Цели урока:

Образовательная:

Учащиеся должны усвоить, что:

- импульс тела векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость

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

Развивающая:

Учащиеся должны овладеть следующими видами деятельности:

- создавать понятие - импульс

- находить и воспроизводить значение импульса в конкретной ситуации

- выявлять устойчивую связь между векторной суммой импульсов тел до и после взаимодействия

- составлять уравнения и воспроизводить ситуации, соответствующей этому закону.

Воспитательная:

Учащиеся должны убедиться в том, что:

-Законы физики являются отражением тех связей, которые существуют в природе.

-Для объяснения многих явлений необходимо знать материал предыдущего занятия.

Тип урока: изучение нового материала.

Метод урока: Наглядно – словесный.

Оборудование: Мел, доска, две тележки одинаковой массы.

План:

1. Организационный момент                                2 мин.

2. Этап актуализации знаний                               4 мин.

3. Мотивационный этап                                       3 мин.

4. Этап изучения нового материала                     26 мин.

5. Этап применения нового знания                      8 мин.

6. Домашнее задание                                            2 мин.

Ход урока:

1. Организационный момент

Учитель:  Здравствуйте, садитесь. (дежурный, отсутствующие)

2. Этап актуализации знаний

Учитель: Мы с вами рассмотрели тему искусственные спутники Земли. Приведите примеры, доказывающие, что при отсутствии сил сопротивления тело может неограниченно долго двигаться по замкнутой траектории под действием силы, меняющий направление скорости движения?

Ученик:  Движение планет вокруг Солнца и т.д.

Учитель: Верно. Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?

Ученик: Спутники не падают на Землю благодаря тому, что обладают достаточно большой скорость, направленной по касательной к окружности, по которой он движется.

Учитель: Можно ли считать обращение спутника вокруг Земли свободным падением?

Ученик: Да, так как движение спутника происходит под действием силы тяжести.

Учитель: Что необходимо сделать с физическим телом, чтобы оно стало ИСЗ?

Ученик: Для того чтобы некоторое тело стало ИСЗ, его нужно вывести за пределы атмосферы и придать ему определенную скорость, направленную по касательной к окружности, по которой он будет двигаться..

Учитель: Правильно. Напишите формулу для расчета первой космической скорости.

Ученик:    

Учитель: Как движется спутник, обладающий первой космической скоростью? второй космической скоростью?

Ученик: Первой космической скоростью: по круговой орбите.

Второй космической скоростью: по орбите.

Учитель: Правильно. Теперь повторим, что такое скорость?

Ученик: Скорость векторная величина, равная отношению перемещения тела за любой промежуток времени к значению этого промежутка: .

Учитель: Чем характеризуется вектор?

Ученик: Направлением, точкой приложения и длиной.

3. Мотивационный этап

Учитель: В различных задачах, касающихся взаимодействия и движения тела, применяются законы Ньютона. Например, как можно определить скорость шариков после столкновения? Удобно ли использовать для этого законы Ньютона?

Ученик: …

Учитель: В этом случае нам неудобно использовать законы Ньютона, так как взаимодействие происходит за короткий промежуток времени. А как же определить скорость?

Ученик: ...

4. Этап изучения нового материала

Учитель: Чтобы узнать это напишем сегодняшнее число и тему: «Импульс тела. Закон сохранения импульса».

Учитель: При решении практических задачах часто бывает очень сложно определить действующие на тело силы. Поэтому для решения многих задач используют еще одну физическую величину – импульс тела.

Импульсом тела называется величина равная произведению массы тела на его скорость.

В физике импульс обозначается буквой р. Давайте узнаем, какая величина импульс, векторная или скалярная? Масса, какая величина?

Ученик: Скалярная.

Учитель: Скорость, какая величина?

Ученик: Векторная величина.

Учитель: Следовательно, произведение скалярной величины на векторную получается какая величина?

Ученик: Векторная.

Учитель: Да. Следовательно, формула имеет вид: . Определим единицу измерения импульса. В какой единице в системе СИ измеряется масса и скорость?

Ученик: Масса в кг., скорость в м/с.

Учитель: Следовательно, импульс измеряется [p]=1кгм/с. При расчетах пользуются уравнением для проекции векторов: р_х=mv_х.

При взаимодействии тел их импульсы могут изменяться.

Введем сначала замкнутую систему. Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой, то эти тела образуют замкнутую систему.

Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему, может 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 и заключается закон сохранения импульса. Рассмотрим столкновение двух шариков:

 

Что произойдет со скоростями этих шариков?

Ученик: Скорости шариков изменяются.

Учитель: Обозначим массу первого шарика m₁, а второго – m₂. Скорости  и до столкновения соответственно,  и  после столкновения.

При взаимодействии шариков можно применить 3-й закон Ньютона. Как записывается 3-й закон Ньютона.

Ученик: =-

Учитель:  А как записывается 2-й закон Ньютона?

Ученик:

Учитель: Что мы получим в 3-м законе Ньютона, если силы заменим произведением массы на ускорение?

Ученик:

Учитель: Как можно определить ускорение, если известно, начальная и конечная скорости и время, за которое эта скорость изменяется?

Ученик:

Учитель: В нашем случае:

                                      ; ;

Подставляя в  и сокращая на  получим:

или             

В левую сторону соберем начальные значения тела, а в правой – после столкновения шариков:

                                     

Учитывая, что :

                                              

Левая часть – суммарный импульс до взаимодействия, в правой части – суммарный импульс после взаимодействия.

Значит, несмотря на то, что импульс каждого из шаров при взаимодействии изменился, векторная сумма их импульсов после взаимодействия осталось такой же, как и до взаимодействия.

Запишем этот закон в проекция на ось Х так как для расчета в задачах используют скалярную величину:

                             

Продемонстрируем закон сохранения импульса на опыте.

Какая цель нашего опыта?

Ученик: Убедиться в том, что векторная сумма импульсов тел после взаимодействия останется такой же, как и до взаимодействия.

Учитель: Как мы будем проводить этот опыт?

Ученик: Берем 2 тела, обеспечим их столкновение.

Учитель: В этом опыте мы рассмотрим 2 случая: 1-упругий удар, 2-неупругий удар.

1) При неупругом ударе тела разъезжаются в стороны, т.е.

                              

2) При неупругом ударе тела сцепляются и движутся вместе после столкновения:

                              

В качестве 2-х тел возьмем 2 одинаковой массы тележки. Что произойдет с тележками после столкновения?

Ученик: Они разойдутся в стороны с такой же по модулю скоростью, но в обратном направлении.

Учитель: Почему?

Ученик: Так как , следовательно

Учитель: Что произойдет при неупругом ударе?

Ученик: Тележки остановятся.

Учитель: Почему?

Ученик: Так как , следовательно

, отсюда .

Учитель: Из опыта видно, что векторная сумма импульсов тележек остается постоянным. Следовательно, выполняется закон сохранения импульсов.

5. Этап применения знания

Учитель: А теперь рассмотрим задачу.

На неподвижную тележку массой 100кг. прыгает человек массой 50кг. Со скоростью 6 м/с. С какой скоростью начнет двигаться тележка с человеком.

Дано:                                                    Решение.        

кг            По закону сохранения импульса в замкнутой системе «человек-

кг           тележка»  имеем:

=6м/с                                 , или

=6м/с                       

=6м/с                                 т.к.  (тележка покоится)

==?                               =(человек движется с тележкой)

                                               То получим:

                                                           

                            Очевидно, что направления скоростей совпадают и .Тогда по модулю имеем: . Откуда конечная скорость:

                                              

                                                                                                        Ответ: 2м/с.

6. Домашнее задание

Учитель: Запишите домашнее задание §21, §22 упр.20(2),21(2)

./