Урок физики 9 класс Импульс тела. Закон сохранения импульса

Кравцов Вячеслав Георгиевич

учитель физики ВКК, к.т.н.

 ГБОУСОШ №277 г. Саект-Петербург

Урок физики 9 класс

Тема урока    Импульс тела. Закон сохранения импульса

Добрый день! Мы с тобой приступаем к изучению темы "Импульс тела". и "Закон сохранения импульса". С тем, чтобы урок у нас с тобой прошел продуктивно, тебе пнеобходимо подготовиться к этому занятию. Прежде всего, проверь сво готовность к уроку:

у тебя на столе должны лежать: учебник Физика для 9 класса Перышкин А.В. Гутник Е.М, рабочая тетрадь (18 листов), ручка, карандаш, цветные карандаши, линейка, транспортир, треугольник, для выполнения расчетов, черновая тетрадь или листы бумаги для выполнения расчетов.

не забудь включить колонки или надеть наушники.

в процессе урока, если возникнет необходимость работы с интерактивными таблицами или схемами, всегда проверяй активированность всех составных элементов путем подвода курсора к таблицам или схемам.

Если тобой выполнены все вышеуказанные действия, запиши в тетрадь дату начала изучения темы урока и саму тему урока. По окончании изучения этой темы отметь дату. Поскольку, каждый последующий урок, в определенной мере, должен опираться на те знания, которые ты приобрел на предыдущих уроках еще раз просмотри их и постарайся ответить на вопросы следующих тестов: Тест 1, Тест 2, Тест 3, Тест 4, Тест 5,

ЦЕЛИ УРОКА:

1. Дать представление о импульсе тела.

2. Изучить закон сохранения импульса.

3. Показать, как закон сохранения импульса применяется в природе и технике.

ПЛАН ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА:

1.Импульс тела.

2.Закон сохранения импульса.

 3. Применение закона сохранения импульса в природе и техноке.

ХОД УРОКА:

      Запиши в тетрадь дату начала изучения темы и саму тему урока. Закончив изучение темы, не забудь отметить дату окончания изучения темы. Во время изучения представленного материала, сделай выписки или пометки, о той информации, которая показалась тебе наиболее важной. Прочитай соответствующий раздел учебника: Физика 9 класс А.В.Перышкин, Е.М. Гутник § 20 "Импульс тела " § 21 "Закон сохранения импульса". Выпиши в тетрадь из этих параграфов основные формулы и те определения, которые выделенны жирным шрифтом. У тебя есть возможность просмотреть ряд Flach-роликов и Видеофрагментов, которые позволят лучше понять прочитанный в учебнике материал и закрепить новые знания.

      Если у тебя по ходу просмотра Flach-роликов и Видеофрагментов возникнут какие-то вопросы, не забудь записать их на полях своей тетради и задать их мне в ходе нашего урока.

ЭТАПЫ УРОКА

1. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

      Физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения, называется импульсом тела (или количеством движения). Импульс тела – векторная величина. Единицей измерения импульса в СИ является килограмм-метр в секунду (кг·м/с).

Физическая величина, равная произведению силы на время ее действия, называется импульсом силы. Импульс силы также является векторной величиной.

      В новых терминах второй закон Ньютона может быть сформулирован следующим образом: изменение импульса тела (количества движения) равно импульсу силы.

Обозначив импульс тела буквой второй закон Ньютона можно записать в виде

В таком общем виде сформулировал второй закон сам Ньютон. Сила в этом выражении представляет собой равнодействующую всех сил, приложенных к телу. Это векторное равенство может быть записано в проекциях на координатные оси:

Fx Δt = Δpx; Fy Δt = Δpy; Fz Δt = Δpz.

      Таким образом, изменение проекции импульса тела на любую из трех взаимно перпендикулярных осей равно проекции импульса силы на эту же ось. Рассмотрим в качестве примера одномерное движение, т. е. движение тела по одной из координатных осей (например, оси OY). Пусть тело свободно падает с начальной скоростью υ0 под действием силы тяжести; время падения равно t. Направим ось OY вертикально вниз. Импульс силы тяжести Fт = mg за время t равен mgt. Этот импульс равен изменению импульса тела

Fтt = mgt = Δp = m (υ – υ0), откуда υ = υ0 + gt.

Этот простой результат совпадает с кинематической формулой для скорости равноускоренного движения. В этом примере сила оставалась неизменной по модулю на всем интервале времени t.     Если сила изменяется по величине, то в выражение для импульса силы нужно подставлять среднее значение силы Fср на промежутке времени ее действия. .

В некоторых случаях среднюю силу Fср можно определить, если известно время ее действия и сообщенный телу импульс. Например, сильный удар футболиста по мячу массой 0,415 кг может сообщить ему скорость υ = 30 м/с. Время удара приблизительно равно 8·10–3 с.

Импульс p, приобретенный мячом в результате удара есть:

p = mυ = 12,5 кг·м/с.

      Если движение тела во время действия силы происходило по некоторой криволинейной траектории, то начальный и конечный импульсы тела могут отличаться не только по модулю, но и по направлению. В этом случае для определения изменения импульса удобно использовать диаграмму импульсов, на которой изображаются вектора и , а также вектор построенный по правилу параллелограмма. Мяч массой m налетел на стенку со скоростью под углом α к нормали (ось OX) и отскочил от нее со скоростью под углом β. Во время контакта со стеной на мяч действовала некоторая сила направление которой совпадает с направлением вектора

      При нормальном падении мяча массой m на упругую стенку со скоростью v после отскока мяч будет иметь скорость -v Следовательно, изменение импульса мяча за время отскока равно 2mv В проекциях на ось OX этот результат можно записать в скалярной форме Δpx = –2mυx. Ось OX направлена от стенки поэтому υx < 0 и Δpx > 0. Следовательно, модуль Δp изменения импульса связан с модулем υ скорости мяча соотношением Δp = 2mυ.

      В общем случае массы m1 и m2 соударяющихся шаров могут быть неодинаковыми. По закону сохранения механической энергии

Здесь υ1 – скорость первого шара до столкновения, скорость второго шара υ2 = 0, u1 и u2 – скорости шаров после столкновения. Закон сохранения импульса для проекций скоростей на координатную ось, направленную по скорости движения первого шара до удара, записывается в виде:

m1υ1 = m1u1 + m2u2.

      Просмотр Flach-ролика Закон сохранения импульса покажет тебе как реализуется этот закон для замкнутой системы, состоящей из двух шаров при условии их центрального столкновения. А Flach-ролик Модель столкновения тележек позволит тебе с использованием компьютерной модели проверить насколько правильно ты понимаешь закон сохранения импульса . Flach-ролик Столкновения шаров позволит тебе выполнить компьютерное моделирование столкновения шаров, в котором ты имеешь возможность меняя параметры столновения проследить за исполнением закона сохранения импульса. Flach-ролик Закон сохранения импульса поможет тебе в понимании закона сохранения импульса.

      В частном случае, когда оба шара имеют одинаковые массы (m1 = m2), первый шар после соударения останавливается (u1 = 0), а второй движется со скоростью u2 = υ1, т. е. шары обмениваются скоростями (и, следовательно, импульсами). Видеоролик Центральный удар шаров демонстрирует тебе реализацию закона сохранения импульса про центральном ударе шаров.       Другой видеоролик Столкновение ледокола с айсбергом покажет тебе, что закон сохранения импульса реализуется и в случае столкновения ледокола с айсбергом.

      Видеоролик Стрельба из пушки указывает на то, что при стрельбе из пушки и вылете снаряда закон сохранения импульса появлется в откате пушки после выстрела. Не менее интересным тебе покажется просмотр видеоролика Столкновение бильярдных шаров, демонстрирующий передаче и перераспределение импульса от одного шара другим бильярдным шарам.

      Если бы до соударения второй шар также имел ненулевую скорость (υ2 ≠ 0), то эту задачу можно было бы легко свести к предыдущей с помощью перехода в новую систему отсчета, которая движется равномерно и прямолинейно со скоростью υ2относительно «неподвижной» системы. В этой системе второй шар до соударения покоится, а первый по закону сложения скоростей имеет скорость υ1' = υ1 – υ2. Определив по приведенным выше формулам скорости u1 и u2 шаров после соударения в новой системе, нужно сделать обратный переход к «неподвижной» системе.

      Таким образом, пользуясь законами сохранения механической энергии и импульса, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения.

Центральный (лобовой) удар очень редко реализуется на практике, особенно если речь идет о столкновениях атомов или молекул. При нецентральном упругом соударении скорости частиц (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой.

Частным случаем нецентрального упругого удара может служить соударение двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до соударения был неподвижен, а скорость второго была направлена не по линии центров шаров.

      Просмотр Flach-ролика Разрыв снаряда позволит тебе на компьютерной модели проследить за тем как реализуется закон сохранения импульса при разрыве снаряда на два осколка.

После нецентрального соударения шары разлетаются под некоторым углом друг к другу. Для определения скоростей и после удара нужно знать положение линии центров в момент удара или прицельное расстояние d т. е. расстояние между двумя линиями, проведенными через центры шаров параллельно вектору скорости налетающего шара. Если массы шаров одинаковы, то векторы скоростей и шаров после упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу. Это легко показать, применяя законы сохранения импульса и энергии.

      Просмотр Flach-ролика Построение суммарного импульса позволит тебе потренироваться в графическом построении суммарного импульса системы. Flach-ролик Упругое и неупругое столкновение тележек дает возможность выполнить компьютерноку моделирование упругого и неупругого столкновения тележек.

Следующие иллюстративные электронные образовательные ресурсы в виде видеофрагментов являются дополнительныит. Они позволят тебе лучше понять изучаемую тему.

Видеофрагмент "Закон сохранения импульса".

Видеофрагмент "Запуск ракеты и отделение частей".

Видеофрагмент " Полет космического корабля 1".

Видеофрагмент "Полет космического корабля 2".

Видеофрагмент " Реактивный самолет".

Видеофрагмент "Спутник вместо бомбы".

Видеофрагмент 2.ЗАКРЕПЛЕНИЕ И ПОВТОРЕНИЕ, ПРОЙДЕННОГО НА УРОКЕ МАТЕРИАЛА

      C целью закрепления, и более глубокого усвоенияю пройденного на уроке материала предлагаю тебе просмотреть следующий Flach-ролик Импульс тела

Просмотри этот Flach-ролик особенно внимательно. Он позволит тебе не только повторить и вспомнить, что собой представляет 2-ой закон Ньютона, но и закрепить знания о импульсе силы и импульсе тела, а также законе сохранения импульса. Советую тебе при просмотре этого Flach-ролика выписать основные формулы и их вывод в рабочую тетрадь и в последующем выучить их.   Внимательно просмотри, предложенный в Flach-ролике разбор физической задачи, на расчет импульса силы и импульса тела.

      Просмотр этого Flach-ролика позволит тебе выполнить компютерный эксперимент и оценить насколько правильно ты понял физический смысл закона сохранения импульса и способен применить его в жизни.

 3. РЕФЛЕКСИЯ. ПРОВЕРКА УРОВНЯ УСВОЕНИЯ ИЗУЧЕННОГО НА УРОКЕ МАТЕРИАЛА

C целью проверки уровня усвоения материала урока, пострайся решить интерактивную залачу Flach-ролик Сохранение импульса, а также попробуй решить следующие задачи Flach-ролик Задачи на импульс тела и ответь на тесты по материалам изучаемой темы:Тест 1,Тест 2,Тест 3,Тест 4,Тест 5

4.ЗАДАНИЕ НА ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО МАТЕРИАЛА

Физика 9 класс А.В.Перышкин, Е.М. Гутник § 21 "Импульс тела" и § 22 "Закон сохранения импульса". Выучи основные определения и формулы из этих параграфов и ответь на вопросы к этим параграфам Выполни упражнения №20 и 21.