Урок по физике в 9 классе.

Школа: МКОУ Здвинская СОШ №2

Учитель: Романенко Владимир Валерьевич

Тема: Импульс тела. Закон сохранения импульса

Учебник: А.В. Перышкин, Е.М. Гутник «Физика 9»

Тип урока: Изучение нового материала.

Вид урока: Урок презентация.

Цели:

• Образовательно - развивающие:

-сформировать представление об импульсе тела, законе сохранения импульса и импульсе силы;

- раскрыть сущность закона сохранения импульса, обозначить границы применимости;

- продолжить совершенствование навыков решения задач с учетом теоретических знаний.

• Воспитательные:

- показать объективность проявления закона сохранения импульса, учёт и использование его на практике.

Ход урока

(слад 1)Тема нашего урока: “Импульс тела. Закон сохранения импульса”

 (слайд 2) Эпиграф:

Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околоземное пространство.

Константин Эдуардович  Циолковский (Российский ученый и изобретатель, основоположник современной космонавтики. Всю жизнь преподавал физику и математику (с 1892 в Калуге). Впервые обосновал возможность использования ракет для межпланетных сообщений, указал рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения.)

I. Актуализация знаний.

1.Какой раздел физики называется механикой?

2.В чём заключается основная задача механики?

3.Как формулируется второй закон Ньютона?

4.О чём гласит третий закон Ньютона?

5.В каком случае основную задачу механики можно решить с помощью законов Ньютона?

(Основную задачу механики - определение положения тела в любой момент времени - 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? На практике эти силы не всегда известны. Однако многие задачи в механике можно решить, не зная значений сил, действующих на тело. Это возможно в том случае, если известны величины, характеризующие механическое движение тел и сохраняющиеся при определенных условиях. Такими величинами являются импульс, механическая энергия и момент импульса.)

(слайд 3)

1. Демонстрация опыта: тело находится на длинной полоске прочной бумаги. Если тянуть полоску медленно, то оно движется вместе с бумагой. А если резко дернуть полоску бумаги – тело остается неподвижным. Почему?
2. Если мяч, летящий с большой скоростью, футболист может остановить ногой или головой, то вагон, движущийся по рельсам даже очень медленно, человек не остановит?
3. Теннисный мяч, попадая в человека, вреда не причиняет, однако пуля, которая меньше по массе, но движется с большой скоростью (600—800 м/с), оказывается смертельно опасной?

4.      Демонстрация: столкновение на столе двух тележек. (Почему меняется скорость тележек?)

5.      Демонстрация: на неподвижную тележку, стоящую на столе, скатывается шарик. (Почему начинает двигаться тележка?)

На эти вопросы вы сможете ответить, изучив тему урока.(карточки на 5 гр. По вопросу каждой.)

II. Изучение нового материала

Учитель: Как описать взаимодействия тел в этих опытах?

Тела изменяют свою скорость под воздействием силы, действующей со стороны другого тела.

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

(слайд 4) Понятие импульса первым ввёл французский философ-математик Декарт (однако, называл эту величину количеством движения.)

(слайд 5) Слово “импульс” в переводе с латинского означает “толчок”.

Импульсом тела называется - физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения. 

Импульс тела – векторная величина. Импульс тела направлен в ту же сторону, что и скорость тела.

                это импульс тела массой 1кг, движущегося со скоростью .

(слайд 6) Импульсом силы называется произведение силы на время её действия: .

Изменение импульса тела равно импульсу силы: .

Единицы измерения Н·с

Учитель: ребята ответьте на вопросы:

Любое ли тело может обладать импульсом?

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

(В случае прямолинейного равномерного движения тела постоянной массы импульс тела остается величиной постоянной, если скорость или масса тела в процессе движения меняются, то импульс тела также меняется. Импульс замечателен тем, что он изменяется под действием данной силы одинаково у всех тел, если время действия силы одинаково. Одна и та же сила, действующая в течение определенного времени, добавит одинаковый импульс и тяжело нагруженной барже, и легкой байдарке.)

Демонстрации:

а) 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).

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

ü  Получим математическую запись изменения импульса при взаимодействии.

(слайд 7)

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 .(переход)

По второму закону Ньютона каждую из этих сил можно заменить произведением массы на ускорение, полученное каждым из тел при взаимодействии:

 (переход)

Ускорения тел определяются равенствами: (переход)и ;

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

сократим обе части уравнения (4) на t:или

(5).

(слайд 8) 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).

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод:

векторная сумма импульсов тел до и после взаимодействия не меняется.

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

Таким образом, геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остаётся постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы. Это утверждение называется законом сохранения импульса. (слайд 9)

Границы применимости ЗСИ: выполняется в замкнутой системе.

Замкнутой называется система тел, взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих с другими телами. Законом сохранения импульса можно пользоваться и для незамкнутых систем, если сумма внешних сил,

действующих на тела системы, равна нулю, или процесс происходит очень быстро, когда внешними воздействиями можно пренебречь (взрыв, атомные процессы).

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.

(слайд 10,11)Для лучшего усвоения материала на уроке можно использовать видеофильмы из электронных учебников (видеофильм “Пушка и снаряд”, видеофильм “Отдача”).

III. 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 (слайд 12):

• 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 (слайд 13);

3. Интересный и важный пример проявления и практического применения закона сохранения импульса – это реактивное движение.

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. (слайд 14)

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.

IV. 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.

V. Обобщение. (слайд 15)

ü  На рисунке изображены импульсы соответствующих шаров. Ответьте на следующие вопросы.

Есть ли на рисунке тела, обладающие одинаковым импульсом? (нет, так как направление разное)

У какого тела наименьший по модулю импульс? (у 4)

ü  Тест

ü  Ответы учащихся на проблемные вопросы, поставленные в начале урока.

VI. Закрепление материала (Резерв)

Учитель предлагает учащимся применить полученные знания при решении качественных задач.

Качественные задачи.

1. Может ли человек, стоящий на идеальной гладкой горизонтальной (ледяной) поверхности, сдвинутся с места, не упираясь острыми предметами в лёд?

2. Россказни барона Мюнхгаузен гласят о том, что ему удалось вытащить себя из болота за свои собственные волосы. Мог ли он это сделать?

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.

VII. Домашнее задание §21-§23

VIII. Рефлексия.

Ребята выберите из предложенных вариантов, пометив его галочкой.

А)

Б)