Закон сохранения импульса тела
план-конспект урока по физике (9 класс) на тему

Цели урока для учителя: 

Обосновать необходимость введения новой физической величины – импульса;

Сформировать понятие о замкнутых системах, вывести закон сохранения импульса

Задачи:

Образовательные:

ввести понятие реактивного движения;

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

Воспитательные:

способствовать развитию интеллектуальных способностей учащихся;

активизировать деятельность учащихся на уроке.

Развивающие:

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

 побудить к активной работе;

воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность;

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

Тип урока: урок изучения нового материала.

Формы: индивидуальная, фронтальная, групповая работы;

и методы: наглядное практическое, исследовательское закрепление.

Здоровье сохраняющие технологии: проветривание, физкультурная пауза, разнообразные формы работы.

План урока.

Организационный момент. (3 мин.)

Повторение пройденного материала. (10 мин.)

Изучение нового материала. (15 мин.)

Закрепление полученных знаний. (7 мин.)

Домашнее задание. (2 мин.)

Подведение итогов урока. (3 мин.)

Ход урока

Организационный момент.

Повторение пройденного материала.

Этап «ПОВТОРЕНИЕ – МАТЬ УЧЕНИЯ!»

Сформулируйте II закон Ньютона.

Что характеризует сила?

Что характеризует свойство инерности?

Изучение нового материала.

Этап «ТЫ ЦИОЛКОВСКИМ МОЖЕШЬ И НЕ БЫТЬ, НО   ИМПУЛЬС  ПРИМЕНЯТЬ  ОБЯЗАН!»

Закон сохранения импульса

1. Импульс материальной точки

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.

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

Из основного закона динамики (второго закона Ньютона) следует:

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 (кг·м/с).

б) Изменение импульса

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.

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

в)  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.

г) 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 FDt – импульс силы. В правой части равенства тоже стоят знакомые нам величины: mJ – конечный импульс и mJ0 – начальный импульс тела. Разность mJ – mJ0 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

F1 = – F2

и выведенную нами формулу:

F1t = m11 – m101 и

F2t = m22 – m202

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

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.

Быстро летящие бильярдные шары можно приблизительно считать взаимодействующими только друг с другом. Поэтому на чертеже выполняется векторное равенство: 5 м/с = 3 м/с + 4 м/с .

Закрепление полученных знаний.

Этап «ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА»

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.

Повторить § 19, выучить § 23, упр. 21 (2)

Подведение итогов урока.

На этом этапе подсчитываем набранные баллы и выставляем оценку соответственно шкале – рейтинга.

Технологическая карта