план-конспект урока по теме "Практическое применение ЗСИ"

Урок  физики в 9 классе:

Решение задач по теме: « Закон сохранения импульса и его применение на практике»

Тип урока: урок закрепления знаний

Цели урока:

Обучающие: повторить и закрепить понятия импульс тела, импульс силы; законы изменения и сохранения импульса; научиться применять полученные знания на практике; выяснить уровень усвоения учащимися изученного материала.

Воспитательные: показать учащимся, что полученные теоретические знания  позволяют решать различные  практические задачи, с которыми мы сталкиваемся в окружающей жизни: природе, технике, спорте.

Развивающие: формирование навыков самостоятельного решения задач, требующих применения знаний в знакомой и измененной ситуации; навыков использования алгоритмов решения типовых задач; умений стоить логичные обоснованные ответы  на поставленные вопросы.

Оборудование к уроку: презентация к уроку; прибор для демонстрации упругого соударения шаров; оборудование для демонстрации передачи импульса телу; воздушный шарик с насосом; индивидуальные карты астронавтов;   карточки с заданиями; кластер для решения типовых задач по теме «Закон сохранения импульса».

Ход урока. 1 слайд.

Добрый день, друзья! Я рада сообщить вам, что из всех 9-ти классников именно вы пройдете сегодня отбор в группу астронавтов для будущего межпланетного путешествия, вам предстоят нелегкие испытания, но и полет на Марс то же не простая задача. Разрешите мне выступить в роли координатора будущего полета, в процессе нашей работы мы выберем командира, безусловно,  самого достойного и авторитетного среди вас и разделимся по отсекам, каждый из которых будет решать свои задачи, однако, хочу предупредить сразу, что в отряд попадут только те люди, которые покажут высокий уровень общей эрудиции. Итак, начнем!1 минута

    I. Для начала я проверю быстроту вашей реакции и знание единиц измерений физических величин. У меня в руках мяч. Я бросаю его любому из вас (готов должен быть каждый в любой момент) и называю физическую величину, вы бросаете мяч мне обратно и называете,  в чем измеряется данная величина. Игра идет в высоком темпе, если вы не знаете ответа, просто верните мне мяч обратно, если вы ответили не правильно, я еще раз повторю свой вопрос. Поехали! Ну, что ж все молодцы, первое испытание пройдено!1-2 минуты

-Скажите, пожалуйста, для космических путешествий, какое техническое средство передвижения использует человек?

- Правильно, ракету!

-А почему именно ракету?

-Ответ: В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости. Поэтому для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т.е. ракеты. Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике.

-Что такое реактивное движение?

- Ответ: Движение, которое возникает как результат отделения от тела какой-либо части, либо как результат присоединения к телу другой части, называется реактивным движением.

- Какой закон лежит в основе реактивного движения?

 - ЗСИ.

- Сформулируйте, пожалуйста,  ЗСИ.

- Ответ: В замкнутой системе геометрическая сумма импульсов тел остается неизменной. 2 минуты

Ребята, я думаю, вы поняли, что сегодня наш урок посвящен повторению «Закона сохранения импульса и его применению на практике». 2 слайд

      II. Теперь нам необходимо выбрать командира корабля и для этого я предлагаю ответить вам на простые вопросы, времени у вас мало, поэтому решение нужно принимать очень быстро. Обратите внимание, на ваших столах лежат «Индивидуальные  карты  астронавтов», подпишите ее, в таблицу вы будите ставить соответствующие знаки:  «+» в случае правильного ответа и  «-», если ответ не верный. Тот,  у кого количество «+» будет наибольшим и станет вашим командиром. Надеюсь на вашу честность и порядочность! Ведь от того, кто сумеет принять правильное решение в экстремальной ситуации может зависеть ваша жизнь!

Блиц-опрос:(3 минуты)

3 слайд

1.Для придания наиболее эффективного ускорения космическому кораблю струя выхлопных газов, вырывающаяся из сопла его реактивного двигателя, должна быть направлена

1. по направлению движения корабля
2. противоположно направлению движения корабля
3. перпендикулярно направлению движения корабля
4. под произвольным углом к направлению движения корабля

4 слайд

2. Тележка массой m, движущаяся со скоростью v, сталкивается с неподвижной тележкой той же массы и сцепляется с ней. Импульс тележек после взаимодействия равен

1. 0
2. mv/2
3. mv
4. 2mv

3.На левом рисунке представлены векторы скорости и ускорения тела. Какой из четырех на правом рисунке указывает направление импульса тела? 5 слайд

а                                              3            2

                                     4                                       1

                         V

 1)1;    2)  2;     3)  3;     4)  4.

4. Чему равен импульс тела массой 400г  при скорости 4 м/с    6 слайд

1)      1,6 кг*м/с

2)       0,8 кг*м/с

3)       32 кг*м/с

4)       64 кг*м/с

5.Каким импульсом обладает ворона, сидящая на заборе высотой 2,5м? Масса вороны 500г. 7 слайд

1)      1, 25 кг*м/с

2)      250 кг*м/с

3)      5 кг*м/с

4)      0 кг*м/с

  6.  Реактивное движение позволяет    8 слайд

А: двигаться в безвоздушном пространстве

Б: тормозить в безвоздушном пространстве

В: сообщать ракете первую космическую скорость

Верно(-ы)  утверждение(-я)

1) только А

2) только Б

3) только В

4)  А, Б и В

  7. Кто впервые разработал теорию    9 слайд

движения ракет?

1)      К.Э.Циалковский

2)      С.П.Королев

3)      Ю.А.Гагарин

4)      В.Н.Терешкова

Бланк правильных ответов    (10 слайд)

Вы командир? Если у вас максимальное количество баллов, то – ДА!  (11 слайд)

III. Следующее задание покажет насколько вы умеете взаимодействовать друг с другом, слушать товарищей, выдвигать идеи и гипотезы.

Предлагаю произвести мысленный эксперимент…

Микроопыт

Возьмите маленький и большой резиновые мячи. Поставьте маленький мяч сверху на большой и одновременно отпустите их. Как поведут себя мячи после удара о пол?

Ребята предлагают свои версии, принимаются любые, даже самые нелепые, критика исключается.

Проделываем опыт, объясняем результат.

Метод мозгового штурма.

 Ответ: отскочив от пола, большой мяч сталкивается с маленьким и передает ему часть своей кинетической энергии и импульса. В результате маленький мяч подпрыгнет на большую высоту, чем та, с которой он упал. Время работы 3минуты.

Кстати, знаете, что говорил великий Галилей?

«Я вывел заключение, что вопрос о силе удара представляется весьма темным,  и никому из числа ранее занимавшихся им не удалось проникнуть в сущность этого предмета, полную мрака и далекую от обычных человеческих представлений».

 «Если с покоящимся телом соударяется одинаковое с ним тело,
то ударившееся тело приходит в состояние покоя, а покоящееся тело
приходит в движение со скоростью ударившегося о него».
А это слова Христиана  Гюйгенса.

Внеся ясность в столь сложное явление (на нем потерпела крушение механика Декарта), Гюйгенс уточняет закон сохранения количества движения (импульса) и фактически устанавливает закон сохранения энергии. Открывается путь для дальнейших исследований удара, и на него впоследствии становятся такие ученые, как Мариотт, Юнг, Пуассон, Герц... Все это нужно, если вы хотите разобраться, как происходит удар по мячу или гвоздю, как забивают сваи и куют детали, как совершаются взрывы и стрельба, как движутся молекулы газа и рассеиваются атомы при прохождении через вещество, как осуществляются ионизация атомов и взаимодействие световых квантов с электронами.

Что ж, будем надеяться, что ваше «столкновение» — с этой обширнейшей темой не будет «абсолютно упругим» и галилеевская досада сменится гюйгенсовской ясностью.

Асинхронная гимнастика, гармонизация полушарий головного мозга.

Упражнение выполняется с закрытыми глазами. Возьмитесь левой рукой за правое ухо, а правой рукой за кончик носа, хлопните в ладоши и поменяйте руки, повторите упражнение 5-6 раз! 1 минута

IV. А теперь я попрошу вас разбиться по бортовым отсекам.

Физика, как никакая другая наука устанавливает взаимосвязь с различными явлениями в нашей жизни. Среди вас, наверное,  есть любители биологии, литературы, математики и, разумеется   физики. Пожалуйста, объединитесь в группы, количество человек примерно должно быть одинаковым. Вы получаете конверт с заданием, через 5 минут, одному представителю вашего отсека придется объяснить решение всему экипажу. Поехали!

Для штурманов-навигаторов:

1.      Решите задачу.

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. Определите модуль скорости вагона после попадания в него снаряда, если первоначально вагон двигался со скоростью 7,2 км/ч в направлении, противоположном движения снаряда.

Решение:

Ответ: ____3_______(м/с)

2.      Составьте из предложенных пунктов алгоритм решения задач на ЗСИ.    (12 слайд)

1.      Определить какие тела входят в систему и замкнута ли она

2.      Сделать рисунок, на котором обозначить направления оси координат, векторов        импульса тел до и после взаимодействия

3.      Записать в векторном виде закон сохранения импульса

4.      Записать закон сохранения импульса в проекции на ось координат

5.      Из полученного уравнения выразить неизвестную величину и найти её значение

Для биофизиков:

Вопрос: Кальмар – один из самых быстрых морских животных.Кальмар плывет толчками, задним концом вперед.   Некоторые кальмары могут даже вылетать из воды и, подобно летучим рыбам, проноситься над волнами десятки метров. Иногда кальмар «выстреливает» так высоко, что попадает на палубу проходящего судна. Эти кальмары известны у моряков под названием «летающие кальмары». Водные «пилоты», «живые ракеты», «живые стрелы» – так их называют моряки. Зная, что кальмар способен развивать скорость до 70 км/ч, а масса кальмара примерно  1,5 кг, найдите его импульс.

Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Сделайте предположение о том, как он работает.Р= 20м/с*1,5кг= 30 кг*м/с

Живые ракеты

Реактивное движение, используемое в самолетах, ракетах и космических снарядах, свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам. Все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Именно это дало повод назвать кальмаров биологическими ракетами. В мышцах кальмара в результате сложных превращений химическая энергия превращается в механическую.

Наибольший интерес представляет реактивный «двигатель» кальмара. При медленном перемещении кальмар пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся. Для быстрого броска он использует реактивный двигатель. Мышечная ткань -мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло. Это сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен, он способен развивать скорость до 60 - 70 км/ч. (Некоторые исследователи считают, что даже до 150 км/ч!) Недаром кальмара называют "живой торпедой".

Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом. В нем вода засасывается в камеру. А затем выбрасывается из нее через сопло; судно движется в сторону, противоположную направлению выброса струи. Вода засасывается при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя.

Для физиков экспериментаторов:

1.      Наверняка многие из вас наблюдали, как приходит в движение надутый воздухом воздушный шарик, если развязать нить, стягивающую его отверстие. (Демонстрация).

            Объясните  это явление.

Ответ: Объяснить это явление можно с помощью закона сохранения импульса. Пока отверстие шарика завязано, шарик с находящимся внутри сжатым воздухом покоится, и его импульс равен нулю.

При открытом отверстии из него с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха. Движущийся воздух обладает некоторым импульсом, направленным в сторону движения воздуха.

Согласно действующему в природе закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел – шарика и воздуха в нем, – должен остаться таким же каким был до начала истечения воздуха, т. е. равным нулю. Поэтому шарик начинает двигаться в противоположную струе сторону с такой скоростью, что его импульс равен по модулю импульсу воздушной струи. Векторы импульсов шарика и воздуха направлены в противоположные стороны. В результате суммарный импульс взаимодействующих тел остается равным нулю. Движение шарика является примером реактивного движения.

Для ведущих бортовой журнал (лириков):

1.      Капитан Врунгель привел свою яхту «Беда» первой с помощью бутылок с шампанским, которое мощной струей вырывалось из горлышка. Объясните,  могло ли это быть на самом деле?Да, могло. Шампанское являлось частью яхты, если струя напитка двигалась в одну сторону, то по закону сохранения импульса судно получало импульс, направленный противоположно.

2.      Волк из м/ф «Ну, погоди!» в полный штиль заставил двигаться парусник,  дуя на парус (волк находился на этом же  судне). Нет ли здесь ошибки? Есть! Суммарный импульс волка и лодки до взаимодействия был равен нулю, значит и после того, как волк стал дуть на парус,  импульс системы не изменится.

Демонстрируем примеры отрывками из м/ф.    (13 и 14 слайды)

Выслушиваем предложенные решения задач, разбираемся, задаем вопросы. (5 минут)

VI. Предлагаю вспомнить информацию так или иначе связанную с ЗСИ.  (15 слайд)

В результате получаем кластер по теме «ЗСИ и его практическое применение»

На столах у ребят уже готовые кластеры.

VII. Допуск- зачет к полету.

Ребятам предлагается 4 задания, подобных тем, которые они разбирали в группах, затем проверка. Время выполнения работы 5 минут. Оценка результатов.

Задания к зачету - допуску

1.       Благодаря реактивному движению перемещаются

  А) только осьминоги;   Б) только кальмары; 

  В) только ракеты;          Г) осьминоги,  кальмары,  ракеты.

2.      На околоземной орбите космонавт массой 100 кг в открытом космосе выбросил мусорный контейнер массой 20 кг, и контейнер стал удаляться от него со скоростью 1,2 м/с в направлении, противоположном направлению движения космонавта относительно Земли. Как изменилась при этом скорость космонавта относительно Земли? Ответ запишите числом (в м/с).

А) 0,4 м/с;     Б) 1,4 м/с;     В) 0,24 м/с;     Г) 2 м/с.

3.      Два шара массами m и 2m движутся со скоростями равными, равными соответственно  2V и V. Первый шар движется за вторым и,  догнав,  прилипает к нему. Каков суммарный импульс шаров после удара?

   А) mV;     Б)2mV;      В) 3mV;      Г) 4mV.

4.      Насколько изменится импульс тела массой  1 кг при изменении его скорости от 36км/ч  до 72 км/ч.

    А) на 36 кг*м/с;   Б) на 16 кг*м/с;   В) на 10 кг/м/с;   Г) импульс не изменится.

Правильные ответы  (на 16 слайде)

Если у вас 4-5 баллов вы в составе экипажа, если менее 4, значит,  вам придется еще поучиться в школе космонавтов… Ваш полет в будущем!

VIII. Рефлексия. Составляем «Синквейн». Правила составления нерифмованного стихотворения в презентации. (17 слайд) если хватит времени.

(18 слайд)

Друзья мои, я хочу поблагодарить вас за урок и пожелать, что бы в будущем вы действительно достигли высокого полета каждый в своей сфере, но не забывайте о том, что в основе всего лежит физика!