Описание материала:                                                                                                                                       Урок по физике в 9 классе на тему: «Импульс. Закон сохранения импульса»

Автор: Шевчук Валентина Владимировна учитель физики КГУ «Краснокаменская основная школа»

Урок соответствует общеобразовательной программе

Даны образовательные, развивающие, воспитательные цели урока

Тип урока урок изучения нового материала

Актуализацией знаний служит повторение пройденного материала в виде фронтального опроса. Следующим этапом является изучение нового материала  которое начинается с постановки проблемных вопросов,  а затем учитель переходит к экспериментам и подводит учащихся к понятию импульса. Далее записывается тема урока. Следующим этапом учитель объявляет цели урока, даёт  понятие импульса в переводе с латинского языка и кто впервые ввёл понятие импульса. Что такое замкнутая система ? Далее с помощью учащихся выводится закон сохранения импульса, даётся понятие импульса силы и формулируется закон сохранения импульса. Для закрепления учащиеся самостоятельно выполняют тест по данной теме, делают взаимопроверку. На доске имеются правильные ответы. Затем учитель предлагает решить задачу на закон сохранения импульса.

Учитель с помощью учащихся подводит итог урока проводит рефлексию, выясняет на сколько эффективным был для них урок, задаёт домашнее задание и выставляет оценки.

Урок по физике в 9-м классе на тему "Импульс тела. Закон сохранения импульса"

Цели урока:

• 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: тележки, желобок, два шарика, штатив, нитки и линейка.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы: объяснительно-иллюстративный, проблемный, эвристический.

ХОД УРОКА

1. Актуализация знаний. Повторение изученного материала

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?

2. Изучение нового материала

Основную задачу механики - определение положения тела в любой момент времени - можно решить с помощью законов Ньютона, если известны силы, действующие на тело, как функции координат и времени. На практике эти зависимости не всегда известны. Однако многие задачи в механике можно решить, не зная значений сил, действующих на тело.

Из повседневного жизненного опыта вы знаете, что действие, которое может совершить движущееся тело, зависит от его массы и скорости. Но почему:

1. Если мяч, летящий с большой скоростью, футболист может остановить ногой или головой, то вагон, движущийся по рельсам даже очень медленно, человек не остановит?
2. 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?

Демонстрационный эксперимент:

а) столкновение на столе двух шаров;
б) на неподвижную тележку, стоящую на столе, бросаем брусок.
в) При быстром движении магнита над шариком шарик едва сдвигается с места, при медленном движении магнита над шариком шарик начинает двигаться вслед за магнитом.
г) Если медленно тянуть лист бумаги, стакан перемещается вместе с бумагой. Если лист бумаги быстро выдернуть из-под стакана, стакан останется на прежнем месте. υ

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 F тогда по второму закону Ньютона: a =F/m по определению: a =υ – υ₀ / ∆t так как левые части равенств одинаковые, следовательно:F/m=ΰ-ΰ₀/∆t,  F∆t= mΰ –mΰ₀(данная формула устанавливает взаимосвязь между действующей на тело силой, временем её действия и изменением скорости тела.) Обозначим:P= mΰ – импульс тела, ∆P= mΰ –mΰ₀ – 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”.

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

Слово “импульс” в переводе с латинского означает “толчок”. Понятие импульса первым ввёл французский философ-математик Декарт (однако, называл эту величину количеством движения.)

Предлагаю учащимся сформулировать определение импульса тела самостоятельно.

Учитель: Ребята ответьте на вопросы:

1. Любое ли тело может обладать импульсом?

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

  Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических  величин. Это свойство сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе.

 Если два, или несколько тел взаимодействуют только между собой, без воздействия внешних сил, то они образуют замкнутую систему.  Импульсом силы называется произведение силы на время её действия:  F∆ t  Изменение импульса тела равно импульсу силы: F∆t =mΰ – mΰ₀

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.

Исходя из выше сказанного, можно сформулировать закон сохранения импульса:

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

Закон сохранения импульса выводится из 2 и 3 законов Ньютона  .Пусть замкнутая система состоит из двух тел массами m₁ и m₂, которые до столкновения имеют скорости   ΰ ₁и ΰ₂, а после столкновения -  ΰⁱ₁  и  ΰⁱ₂

Система будет замкнутая, так как силы тяжести уравновешены силами упругости поверхности, а силы сопротивления малы. Во время столкновения возникают силы          F_{1 =} - F₂

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

m ₁ a_{1 =}  - m₂ a₂          (2)

Ускорения, как мы знаем, определяются из равенств:

a_{1 =} ΰⁱ₁- ΰ_1/t       (3)             a₂ =  ΰⁱ₂ –ΰ₂ /t      (4)    

Заменив в уравнении (2) ускорения соответствующими выражениями из уравнений (3) и (4), получим:

m_1* ΰⁱ₁- ΰ₁ /t = - m₂* ΰⁱ₂- ΰ₂ / t       (5)

В результате сокращения обеих частей уравнения (5) на t получим:

m₁ (ΰⁱ₁ – ΰ₁) = - m₂ (ΰⁱ₂ – ΰ₂ )

или

m₁ ΰⁱ₁  -  m₁ΰ₁  =  -  m₂ ΰⁱ₂ + m₂ ΰ₂    (6)

Сгруппируем члены уравнения (6) следующим образом:

m₁ ΰⁱ₁ +  m₂ ΰⁱ₂ =  m₁ ΰ_{1 +}  m ₂ ΰ₂       (7)

Учитывая, что  m ΰ = P запишем уравнение (7) в таком виде:

Pⁱ₁  +   Pⁱ₂ = P ₁ + P₂            (8)

Левые части уравнений (7) и (8) представляют собой суммарный импульс шаров после их взаимодействия, а правые — суммарный импульс до взаимодействия.

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

Уравнения (7) и (8) являются математической записью закона сохранения импульса.

Таким образом, 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.

  В природе замкнутых систем тел нет. Иногда можно исключить действие внешних сил (ружьё и пуля в его стволе, пушка и снаряд, оболочка ракеты и топливо в ней ,Солнце и планеты)

3.Закрепление изученного

основные понятия урока

Итак, основными задачами урока были  знакомство с понятиями импульс силы, импульс тела, замкнутая система; а также вывод закона сохранения импульса. Сделаем проверку

4. Решение задач

С тележки, движущейся со скоростью 2 м/с, спрыгивает мальчик со скоростью 1 м/с, направленной горизонтально против хода тележки. Масса мальчика равна 45 кг, а масса тележки – 30 кг. С какой скоростью будет двигаться тележка сразу после того, как мальчик спрыгнул с нее?

  Рефлексия. (Проведите стрелочки к тем утверждениям, которые соответствуют вашему состоянию в конце урока).

Домашнее задание: § 21-22 упр. 21 № 2