Изучение темы "Импульс тела. Закон сохранения импульса тела"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Урок физики в 9 классе (с 1 учеником)

Тип урока: урок изучения нового материала

Тема урока: " Импульс тела. Закон сохранения импульса тела"

Цели урока для учителя:

1. Обосновать необходимость введения новой физической величины - импульса;

2. Сформировать понятие о замкнутых системах, вывести закон сохранения импульса

Задачи:

· Образовательные:

o ввести понятие реактивного движения;

o распространить применение закона сохранения способствовать развитию навыков учащихся в самостоятельном приобретении информации, в умении выделять главную мысль.

· Воспитательные:

o способствовать развитию интеллектуальных способностей учащихся;

o активизировать деятельность учащихся на уроке.

· Развивающие:

o дать возможность почувствовать свой потенциал каждому учащемуся, чтобы показать значимость полученных знаний;

o побудить к активной работе;

o воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность;

o формировать научное мировоззрение, представления о роли физики в жизни общества и его технических достижений.

Методические приемы: индивидуальный опрос, лекция, упражнения.

Оборудование и техническое оснащение: ПК с установленной ОС Windows и пакетом Microsoft Office. Мультимедийный проектор, интерактивная доска или экран.

Межпредметные связи: физика и математика, биология, техника.

План урока

Ход урока

Здравствуй, Дмитрий (ученик встает с места, приветствуя учителя). Садись. Сегодня мы рассмотрим новую тему: «Импульс тела, закон сохранения импульса». Для этого нужно вспомнить 2 закон Ньютона, сформулируй его и запиши его формулу на доске:

Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.

Что характеризует сила?

Сила характеризует меру взаимодействия тел.

Что характеризует свойство инертности?

Свойство инертности характеризует масса.

Совершенно верно! Теперь мы можем перейти к изучению новой темы.

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. Это возможно в том случае, если известны величины, характеризующие механическое движение тел и сохраняющиеся при определенных условиях. Какие же величины могут характеризовать движение тела?

Скорость, ускорение, время, путь.

Совершенно верно! Но существует еще одна физическая величина, помогающая рассматривать движение системы тел. Введем определение импульса тела.

Пусть на тело массой m в течение некоторого малого промежутка времени Дt действовала сила Под действием этой силы скорость тела изменилась на . Следовательно, в течение времени Дt тело двигалось с ускорением:

Из основного закона динамики (второго закона Ньютона) следует:

m или

Импульсом тела (материальной точки) называют векторную величину, равную произведению массы тела на его скорость:

Импульс тела - векторная величина. Единицей измерения импульса в СИ является:

килограмм-метр в секунду

Теперь рассмотрим изменение импульса тела.

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.

Изменение импульса тела равно:

Помните, что импульс тела является векторной величиной, и для правильного нахождения изменения импульса тела необходимо применять правила вычитания векторов. Так, например, при ударе тела массой , движущегося со скоростью , о неподвижную стенку изменение импульса тела показано на рисунке.

Упругий и неупругий удар

Если величина скорости тела при ударе не меняется, удар называется абсолютно упругим. В этом случае угол падения тела на стенку равен углу отражения тела .

Рассмотрим случай, где соударяются два шара:

Абсолютно упругим называется такой удар, после которого во взаимодействующих телах не остается никаких деформаций и суммарная кинетическая энергия, которой обладали тела до удара, равна кинетической энергии тел после удара.

Посмотрим видео.

Абсолютно неупругим называют такой удар, после которого скорости обоих соударяющихся тел оказываются одинаковыми. Это возможно тогда, когда два тела после удара не отталкиваются друг от друга за счет сильной деформации, вызванной ударом.

Посмотрим видео.

Второй закон Ньютона в импульсной форме.

Используя понятие импульса, можно записать второй закон Ньютона в другой форме. В случае, если тело движется с постоянным ускорением , можно записать:

В результате получаем:

Величина называется импульсом силы. Используя введенные понятия, второй закон Ньютона можно сформулировать следующим образом: изменение импульса тела равно импульсу приложенных к телу сил.

Сформулированный в такой форме второй закон Ньютона показывает, что изменение скорости тела зависит как от величины силы , действующей на тело, так и от времени действия этой силы.

Закон сохранения импульса

Подставим в формулу второго закона Ньютона формулу определения ускорения. В результате получим:

Обратите внимание, что в левой части равенства мы получили уже знакомую нам величину - импульс силы. В правой части равенства тоже стоят знакомые нам величины: - конечный импульс и - начальный импульс тела. Разность представляет собой изменение импульса тела. Поэтому полученную нами формулу мы прочтем так: импульс силы равен изменению импульса тела.

Рассмотрим два взаимодействующих тела, например, бильярдные шары. Запишем для них формулу третьего закона Ньютона

и выведенную нами формулу:

Подставив два последних равенства в формулу третьего закона Ньютона и проведя преобразования, получим:

импульс замкнутый система тело

Это утверждение называют законом сохранения импульса: сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме их импульсов после взаимодействия. Однако закон справедлив лишь в том случае, если рассматриваемые тела взаимодействуют только друг с другом.

Формулировка закона:

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

Замкнутая система - это система, на которую внешние силы не действуют.

В физике замкнутой системой называется такая система, в которой сохраняется энергия. Эта система не обменивается энергией с окружающим миров и поэтому она не взаимодействует с окружающим пространством и не обменивается с ним ни энергией, ни веществом. Если система замкнута, то на неё не действует никаких сил.

В реальности абсолютно замкнутых систем не существует. Это теоретическая абстракция применяется, когда взаимодействие системы с окружающим пространством много меньше, чем взаимодействия внутри замкнутой системы.

Закрепление полученных знаний

Задача №1

Человек, бегущий со скоростью 7 м/с, догоняет тележку, движущуюся со скоростью 2 м/с, и вскакивает на нее. С какой скоростью станет двигаться тележка после этого? Масса человека 70 кг, тележки - 30 кг.

Дано: Решение:

m1=70 кг m1v1+m2v2=m3v3

v1=7 м/с m3=m1+m2, тогда v3=m1v1+m2v2/m3

m2=30 кг v3=(70 кг*7м/с+30 кг*2 м/с)/100 кг=5,5м/с

v2=2 м/с

________ Ответ:5,5 м/с.

v3=?

Задача №2

При формировании железнодорожного состава три сцепленных вагона, движущихся со скоростью 0,4 м/с, сталкиваются с неподвижным вагоном, после чего все вагоны продолжают двигаться в ту же сторону. Найдите скорость вагонов, если масса всех вагонов одинаковая.

Дано: Решение:

m1=3m m1v1+m2v2=m3v3

v1=0,4 м/с m1v1=m3v3, так как v2=0 v3=m1v1/m3

m2=m v3=(3m*0,4м/с)/4m=0,3м/с

v2=0

m3=4m Ответ :0,3 м/с.

________

v3=?

Домашнее задание

§ 21-22,

Задача 1663, 1665, 1668 из задачника Перышкина.

Подведение итогов

С какой физической величиной мы сегодня познакомились?

О чем говорит закон сохранения импульса?

Размещено на Allbest.ru