Импульс тела. Методическая разработка учебного занятия по дисциплине "Физика" на Тему: «Импульс

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система называется замкнутой .

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса . Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Рассмотрим какие-либо два взаимодействующих тела, входящих в состав замкнутой системы. Силы взаимодействия между этими телами обозначим через и По третьему закону Ньютона

Если эти тела взаимодействуют в течение времени t , то импульсы сил взаимодействия одинаковы по модулю и направлены в противоположные стороны:

Применим к этим телам второй закон Ньютона:

Где и – импульсы тел в начальный момент времени, и – импульсы тел в конце взаимодействия. Из этих соотношений следует, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не изменился:

Закон сохранения импульса:

Рассматривая теперь всевозможные парные взаимодействия тел, входящих в замкнутую систему, можно сделать вывод, что внутренние силы замкнутой системы не могут изменить ее суммарный импульс, т. е. векторную сумму импульсов всех тел, входящих в эту систему.

Рис. 1.17.1 иллюстрирует закон сохранения импульса на примере нецентрального соударения двух шаров разных масс, один из которых до соударения находился в состоянии покоя.

Изображенные на рис. 1.17.1 вектора импульсов шаров до и после соударения можно спроектировать на координатные оси OX и OY . Закон сохранения импульса выполняется и для проекций векторов на каждую ось. В частности, из диаграммы импульсов (рис. 1.17.1) следует, что проекции векторов и импульсов обоих шаров после соударения на ось OY должны быть одинаковы по модулю и иметь разные знаки, чтобы их сумма равнялась нулю.

Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны. Примером может служить реактивное движение .

При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела. Скорость, которую приобретает орудие при отдаче, зависит только от скорости снаряда и отношения масс (рис. 1.17.2). Если скорости орудия и снаряда обозначить через и а их массы через M и m , то на основании закона сохранения импульса можно записать в проекциях на ось OX

На принципе отдачи основано реактивное движение . В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты. Обозначим массу выброшенных газов через m , а массу ракеты после истечения газов через M . Тогда для замкнутой системы «ракета + газы» на основании закона сохранения импульса (по аналогии с задачей о выстреле из орудия) можно записать:

где V – скорость ракеты после истечения газов. В данном случае предполагается, что начальная скорость ракеты равнялась нулю.

Полученная формула для скорости ракеты справедлива лишь при условии, что вся масса сгоревшего топлива выбрасывается из ракеты одновременно . На самом деле истечение происходит постепенно в течение всего времени ускоренного движения ракеты. Каждая последующая порция газа выбрасывается из ракеты, которая уже приобрела некоторую скорость.

Для получения точной формулы процесс истечения газа из сопла ракеты нужно рассмотреть более детально. Пусть ракета в момент времени t имеет массу M и движется со скоростью (рис. 1.17.3 (1)). В течение малого промежутка времени Δt из ракеты будет выброшена некоторая порция газа с относительной скоростью Ракета в момент t + Δt будет иметь скорость а ее масса станет равной M + ΔM , где ΔM < 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна –ΔM > 0. Скорость газов в инерциальной системе OX будет равна Применим закон сохранения импульса. В момент времени t + Δt импульс ракеты равен , а импульс испущенных газов равен . В момент времени t импульс всей системы был равен Предполагая систему «ракета + газы» замкнутой, можно записать:

Величиной можно пренебречь, так как |ΔM | << M . Разделив обе части последнего соотношения на Δt и перейдя к пределу при Δt →0, получаем:

Рисунок 1.17.3. Ракета, движущаяся в свободном пространстве (без гравитации). 1 – в момент времени t . Масса ракеты М, ее скорость 2 – Ракета в момент времени t + Δt . Масса ракеты M + ΔM , где ΔM < 0, ее скорость масса выброшенных газов –ΔM > 0, относительная скорость газов скорость газов в инерциальной системе

Величина есть расход топлива в единицу времени. Величина называется реактивной силой тяги Реактивная сила тяги действует на ракету со стороны истекающих газов, она направлена в сторону, противоположную относительной скорости. Соотношение
выражает второй закон Ньютона для тела переменной массы. Если газы выбрасываются из сопла ракеты строго назад (рис. 1.17.3), то в скалярной форме это соотношение принимает вид:

где u – модуль относительной скорости. С помощью математической операции интегрирования из этого соотношения можно получить формулу Циолковского для конечной скорости υ ракеты:

где – отношение начальной и конечной масс ракеты.

Из нее следует, что конечная скорость ракеты может превышать относительную скорость истечения газов. Следовательно, ракета может быть разогнана до больших скоростей, необходимых для космических полетов. Но это может быть достигнуто только путем расхода значительной массы топлива, составляющей большую долю первоначальной массы ракеты. Например, для достижения первой космической скорости υ = υ 1 = 7,9·10 3 м/с при u = 3·10 3 м/с (скорости истечения газов при сгорании топлива бывают порядка 2–4 км/с) стартовая масса одноступенчатой ракеты должна примерно в 14 раз превышать конечную массу. Для достижения конечной скорости υ = 4u отношение должно быть равно 50.

Значительное снижение стартовой массы ракеты может быть достигнуто при использовании многоступенчатых ракет , когда ступени ракеты отделяются по мере выгорания топлива. Из процесса последующего разгона ракеты исключаются массы контейнеров, в которых находилось топливо, отработавшие двигатели, системы управления и т. д. Именно по пути создания экономичных многоступенчатых ракет развивается современное ракетостроение.

Его движения , т.е. величина .

Импульс — величина векторная, совпадающая по направлению с вектором скорости .

Единица измерения импульса в системе СИ: кг м/с .

Импульс системы тел равен векторной сумме импульсов всех тел, входящих в систему:

Закон сохранения импульса

Если на систему взаимодействующих тел действуют дополнительно внешние силы, например, то в этом случае справедливо соотношение, которое иногда называют законом изменения импульса:

Для замкнутой системы (при отсутствии внешних сил) справедлив закон сохранения импульса:

Действием закона сохранения импульса можно объяснить явление отдачи при стрельбе из винтовки или при артиллерийской стрельбе. Также действие закона сохранения импульса лежит в основе принципа работы всех реактивных двигателей.

При решении физических задач законом сохранения импульса пользуются, когда знание всех деталей движения не требуется, а важен результат взаимодействия тел. Такими задачами, к примеру, являются задачи о соударении или столкновении тел. Законом сохранения импульса пользуются при рассмотрении движения тел переменной массы таких, как ракеты-носители. Большую часть массы такой ракеты составляет топливо. На активном участке полета это топливо выгорает, и масса ракеты на этом участке траектории быстро уменьшается. Также закон сохранения импульса необходим в случаях, когда неприменимо понятие . Трудно себе представить ситуацию, когда неподвижное тело приобретает некоторую скорость мгновенно. В обычной практике тела всегда разгоняются и набирают скорость постепенно. Однако при движении электронов и других субатомных частиц изменение их состояния происходит скачком без пребывания в промежуточных состояниях. В таких случаях классическое понятие «ускорения» применять нельзя.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	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. Какую скорость получит вагон, если он двигался со скоростью 36 км/ч в направлении, противоположном движению снаряда?
Решение	Система вагон+снаряд является замкнутой, поэтому в данном случае можно применить закон сохранения импульса. Выполним рисунок, указав состояние тел до и после взаимодействия. При взаимодействии снаряда и вагона имеет место неупругий удар. Закон сохранения импульса в этом случае запишется в виде: Выбирая направление оси совпадающим с направлением движения вагона, запишем проекцию этого уравнения на координатную ось: откуда скорость вагона после попадания в него снаряда: Переводим единицы в систему СИ: т кг. Вычислим:
Ответ	После попадания снаряда вагон будет двигаться со скоростью 5 м/с.

ПРИМЕР 2

Задание	Снаряд массой m=10 кг обладал скоростью v=200 м/с в верхней точке . В этой точке он разорвался на две части. Меньшая часть массой m 1 =3 кг получила скорость v 1 =400 м/с в прежнем направлении под углом к горизонту. С какой скоростью и в каком направлении полетит большая часть снаряда?
Решение	Траектория движения снаряда – парабола. Скорость тела всегда направлена по касательной к траектории. В верхней точке траектории скорость снаряда параллельна оси . Запишем закон сохранения импульса: Перейдем от векторов к скалярным величинам. Для этого возведем обе части векторного равенства в квадрат и воспользуемся формулами для : Учитывая, что , а также что , находим скорость второго осколка: Подставив в полученную формулу численные значения физических величин, вычислим: Направление полета большей части снаряда определим, воспользовавшись : Подставив в формулу численные значения, получим:
Ответ	Большая часть снаряда полетит со скоростью 249 м/с вниз под углом к горизонтальному направлению.

ПРИМЕР 3

Задание

Масса поезда 3000 т. Коэффициент трения 0,02. Какова должна быть паровоза, чтобы поезд набрал скорость 60 км/ч через 2 мин после начала движения.

Решение

Так как на поезд действует (внешняя сила), систему нельзя считать замкнутой, и закон сохранения импульса в данном случае не выполняется. Воспользуемся законом изменения импульса: Так как сила трения всегда направлена в сторону, противоположную движению тела, в проекцию уравнения на ось координат (направление оси совпадает с направлением движения поезда) импульс силы трения войдет со знаком «минус»:

Занятие № 14

Тема. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.

Цель: cформировать знания учащихся о физических величи­нах - импульсе тела и импульсе силы, и связи между ними; помочь осознать закон сохранения импульса; cформировать знания о реактивном движении.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: стальной шарик, магнит, стакан с водой, лист бумаги, одинаковые шары (2 или 4) на нитях, воздушный шарик, поддон, детская машинка, стакан с водой и краном.

^ План-схема урока

Этапы урока	Время, мин	Методы и формы работы с классом
I. Организационный этап	2
II. Актуализация опорных знаний	5	Фронтальный опрос
III. Сообщение темы, цели и задач урока	2	Определение цели урока по плану изучения темы
IV. Мотивация учебной деятельности	2	Аргументированное объяснение
V. Восприятие и первоначальное осмысление нового мате­риала	20	Объяснение учителя с элементами эвристиче­ской беседы
VI. Закрепление нового мате­риала	10	Тест для самопроверки
VII. Подведение итогов урока и сообщение домашнего за­дания	4	Объяснение учителя, инструктаж

^ Ход урока

1. 
   Организационный этап
2. 
   Актуализация и коррекция опорных знаний

Учитель подчеркивает, что те понятия и физические величи­ны, с которыми учащиеся ознакомятся на уроке, для них новы. Чтобы создать определенную основу для изучения темы, следует предложить учащимся повторить предыдущий материал.

Вопросы классу

1. 
   Сформулируйте первый закон динамики Ньютона.
2. 
   Сформулируйте второй закон динамики Ньютона.
3. 
   Сформулируйте третий закон динамики Ньютона.
4. 
   Какая система тел называется изолированной или замкнутой?

1. 
   Сообщение темы, цели и задач урока

Учитель сообщает тему урока, предлагает учащимся ознако­миться с планом ее изучения, записанным на доске. Затем про­сит учащихся самостоятельно сформулировать цель урока и при необходимости вносит коррективы в их ответы.

План изучения темы

1. 
   Импульс силы.
2. 
   Импульс тела.
3. 
   Изолированная система тел. Закон сохранения импульса.
4. 
   Реактивное движение. Движение ракеты как реактивное движение.

1. 
   Мотивация учебной деятельности

Законы Ньютона в принципе позволяют решить все задачи, связанные с взаимодействием тел. Но найти силы взаимодей­ствия часто достаточно сложно, а без этого невозможно найти ускорение, приобретаемое телом, и соответственно его скорость и перемещение. Для решения подобных задач в механике вве­дены специальные понятия и величины, при их помощи уста­новлено соотношение между ними. При этом оказалось, что чис­ловые значения введенных величин не изменяются в процессе взаимодействия тел, поэтому самые важные соотношения между величинами, которые сохраняются, получили название законов сохранения. Закон сохранения энергии в разных интерпретациях уже рассматривался ранее. Сейчас пришел черед ознакомиться с законом сохранения импульса.

Как и законы Ньютона, законы сохранения являются результатом теоретического обобщения исследовательских фактов. Это - фундаментальные законы физики, которые имеют исключительно важное значение, поскольку применяются не только в механике, но и в других разделах физики.

1. 
   Восприятие и первоначальное осмысление нового материала

1. Импульс силы

Под термином «импульс» (от лат. « impulsus » - толчок) в ме­ханике понимают импульс силы и импульс тела.

Вопрос классу. Как вы считаете, зависит ли результат взаи­модействия от времени или он определяется только силой взаимодействия?

Демонстрация 1. На горизонтальную поверхность положить стальной шарик и быстро пронести над ним магнит. Шарик едва сдвинется с места (рис. 1, а). Повторить опыт, пронося магнит медленно. Шарик будет двигаться за магнитом (рис. 1, б).

Демонстрация 2. На край стола положить лист бумаги и поставить на него стакан с водой. Если лист тянуть медленно, то стакан движется вместе с ним (рис. 2, а), а если лист дер­нуть, он выдернется из-под стакана, а ста­кан останется на месте (рис. 2, б).

^ Вопрос классу. О чем свидетельствуют эти опыты?

Взаимодействие тел зависит не только от силы, но и от времени ее действия, поэтому для характеристики действия силы ввели специальную характеристику - импульс силы.

^ Импульс силы - физическая величина, являющаяся мерой действия силы за определенный интервал времени и численно равная произведению силы на время е ё действия:
.

Единицей в СИ является ньютон-секунда (Н ∙ с). Импульс силы - векторная величина: направление импульса силы совпа­дает с направлением силы, действующей на тело.

^ 2. Импульс тела

Представим себе, что шар массой 40 г бросили со скоростью 5 м/с. Такой шар можно остановить, подставив лист плотного картона или толстую ткань. Но если шар выстрелить из винтов­ки со скоростью 800 м/с, то даже с помощью тр ё х толстых досок остановить его почти невозможно.

^ Вопрос классу. Какой вывод можно сделать из этого примера?

Для характеристики движения недостаточно знать только массу тела и скорость. Поэтому как одна из мер механического движения введен импульс тела (или количество движения).

^ Импульс тела - физическая величина, которая является ме­рой механического движения и численно определяется произве­дением массы тела на скорость его движения:
.

Единицей в СИ является килограмм-метр в секунду (кг ∙м/с) . Импульс тела - векторная величина, его направление совпадает с направлением скорости движения тела.

Если тело массой m движется со скоростью υ, а потом в течение времени взаимодействует с другим телом с силой F , то в процессе этого взаимодействия тело будет двигаться с ускоре­нием а:

,
.

Последняя формула демонстрирует связь между импульсом силы и изменением импульса тела.

Таким образом, изменение импульса тела равно импульсу силы взаимодействия.

^ 3. Изолированная система тел. Закон сохранения импульса

Изолированная (или замкнутая) система тел - это система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в эту систему.

Изолированных систем тел в полном смысле этого слова не существует, это идеализация. Все тела в мире взаимодействуют. Но в ряде случаев реальные системы можно рассматривать как изолированные, исключая из рассмотрения те взаимодействия, которые в данном случае являются несущественными.

Демонстрация 3. Упругий удар двух шаров одинаковой массы, подвешенных на нитях (рис. 3).

Так, изучая упругий удар двух одинаковых шаров, систему.шаров можно рассматривать как изолированную, так как в момент удара силы тяжести шаров уравновешены силами реакции нитей, силы сопротивления.воздуха шаров малы, ими можно пренебречь.

Приведите примеры других систем, которые можно считать изолированными.

Если снова обратиться к системе шаров массами т 1 и т 2 , которые в начальный момент времени в выбранной инерциальной системе отсчета имеют скорости и , то через момент времени t можно увидеть, что их скорости в результате взаимодействия изменились до и .

Согласно второму закону Ньютона:

Поскольку согласно третьему закону Ньютона

Из полученного выражения видно, что векторная сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остается постоянной. Это и есть закон сохранения импульса.

^ 4. Реактивное движение. Движение ракеты как реактивное движение

Законом сохранения импульса объясняется реактивное движение.

^ Реактивное движение - это движение тела, возникающее в результате отделения от него части или выброса им вещества с некоторой скоростью относительно тела.

Демонстрация 4 . Надуть воздушный шарик, а затем отпустить. Шарик будет двигаться за счет газов, которые из него «вытекают».

Демонстрация 5. В поддон поставить детскую машинку и установить на нее стакан с водой, имеющий кран. Если открыть кран, из стакана начнет вытекать вода, и машинка поедет.

^ Задание классу. Приведите примеры реактивного движения. (Реактивное движение осуществляют самолеты, летящие со скоростями в несколько тысяч километров в час, снаряды всем известных «катюш», космические ракеты. Реактивное движение присуще, например, кальмарам, каракатицам, осьминогам.)

Рассмотрим рис. 4. Любая ракета состоит из трубчатого корпуса 1, закрытого с одного конца. На втором конце расположено сопло 2. Каждая ракета имеет топливо 3. Когда ракета стоит, ее суммарный импульс равен нулю: топливо и корпус неподвижны. Будем считать, что топливо ракеты сгорает мгновенно. Ра с каленные газы 4 под большим давлением вырываются наружу.

При этом корпус ракеты движется в сторону, противоположную движению раскаленных газов.

Пусть m г υ г - проекция импульса газов на ось Оу, а m к υ к - проекция импульса корпуса ракеты. Согласно закону сохранения импульса сумма импульсов корпуса ракеты и вытекающих газов равна суммарному импульсу ракеты на старте, который, как известно, равен нулю. Соответственно 0 = m r υ r + m к υ к

m к υ к = - m г υ г

Отсюда следует, что корпус ракеты получает такой же по модулю импульс, как и газы, вылетевшие из сопла. Следовательно,

Здесь знак «-» указывает на то, что направление скорости корпуса ракеты противоположно направлению скорости вылетающих газов. Поэтому для перемещения ракеты в заданном направлении струю газов, выбрасываемых ракетой, надо направить противоположно заданному направлению движения. Как видим, ракета движется, не взаимодействуя с другими телами, и поэтому может двигаться в космосе.

^ Задание классу. Проанализировав последнюю формулу, ответьте на вопрос: как можно увеличить скорость ракеты?

Скорость ракеты можно увеличить двумя способами:

1. 
   увеличить скорость газов, вытекающих из сопла ракеты;
2. 
   увеличить массу сгорающего топлива.

Второй способ приводит к уменьшению полезной массы ракеты - массы корпуса и массы грузов, ею перевозимых.

VI. Закрепление нового материала

^ Тест для самопроверки

Отметьте правильный, по вашему мнению, ответ.

1. 
   Импульсом тела называется:

^ А произведение массы тела и его ускорения

Б произведение массы тела и его скорости

В произведение силы, действующей на тело, и скорости тела

Г произведение силы, действующей на тело, и времени ее действия

1. 
   Укажите единицу импульса тела.

1. 
   Укажите единицу импульса силы.

1. 
   Изменение импульса тела равно:

А произведению массы тела и его скорости

Б разности начальной и конечной скорости тела

В импульсу силы

Г изменению массы тела за единицу времени

1. 
   Реактивное движение возникает:

^ А при отталкивании тел

Б движении различных частей тела относительно центра массы тела

^ В разделении тела на части

Г отделении от тела части его массы с определенной скоростью движения относительно остальной части

1. 
   Определите, в каких системах отсчета выполняется закон сохранения импульса.

А Инерциальных В Замкнутых

Б Неинерциальных Г Любых

1. 
   Выберите пример, демонстрирующий реактивное движение.

^ А Движение кальмара

Б Колебание маятника

В Полет мотылька

Г Падение листьев с деревьев

1. 
   Ракета поднимается равномерно вертикально вверх. Определите, как и почему изменяется импульс ракеты.

А Уменьшается, поскольку уменьшается масса ракеты

Б Не изменяется, поскольку масса уменьшается, а скорость движения увеличивается

В Возрастает, поскольку ракета поднимается все выше над землей

Г Не изменяется, поскольку скорость движения постоянная

1. 
   Укажите правильную запись закона сохранения импульса.

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Б	В	Г	В	Г	В	А	А	А

VII. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания

Учитель подводит итоги урока, оценивает деятельность учащихся.

Домашнее задание

1. 
   Выучить теоретический материал по учебнику.
2. 
   Охарактеризовать реактивное движение как физическое явление по обобщенному плану хар актеристики физического явления.
3. 
   Продумать демонстрацию реактивного движения, описать и объяснить ее.

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОЩЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕНГО

ПРОФЕССОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«САЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

учебного занятия

по дисциплине "Физика"

Тема: «Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение».

Разработал преподаватель: Титаренко С.А

г.Сальск

2014 г.

Тема: «Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение».

Продолжительность: 90минут.

Тип урока: Комбинированный урок.

Цели урока:

образовательная :

раскрыть роль законов сохранения в механике;

дать понятие «импульс тела», «замкнутая система», «реактивное движение»;

научить обучающихся характеризовать физические величины (импульс тела, импульс силы), применять логическую схему при выводе закона сохранения импульса, формулировать закон, записывать его в виде уравнения, объяснять принцип реактивного движения;

применять закон сохранения импульса при решении задач;

способствовать усвоению знаний о методах научного познания природы, современной физической картине мира, динамических законах природы (закон сохранения импульса);

воспитательная:

учить подготавливать рабочее место;

соблюдать дисциплину;

воспитывать умение применять полученные знания при выполнении самостоятельных заданий и последующего формулирования вывода;

воспитывать чувство патриотизма в отношении к работам русских ученых в области движения тела с переменной массой (реактивное движение) – К. Э. Циолковский, С.П.Королев;

развивающая:

расширять кругозор учащихся путем осуществления межпредметных связей;

развивать умение правильно использовать физическую терминологию во время фронтальной устной работы;

формировать:

научное представление об устройстве материального мира;

универсальный характер полученных знаний путем осуществления межпредметных связей;

методическая:

стимулировать познавательную и творческую активность;

усилить мотивацию обучающихся с помощью различных методов обучения: словесного, наглядного и современных технических средств, для создания условий усвоения материала.

В результате изучения материала на данном уроке студент должен
знать/понимать :
- смысл импульса материальной точки, как физической величины;
- формулу, выражающую связь импульса с другими величинами (скорость, масса);
- классифицирующий признак импульса (векторная величина);
- единицы измерения импульса;
- второй закон Ньютона в импульсной форме и его графическую интерпретацию; закон сохранения импульса и границы его применения;
- вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие данного раздела физики;

уметь:
- описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов;
- приводить примеры проявления закона сохранения импульса в природе и технике;
- применять полученные знания для решения физических задач на применение понятия «импульс материальной точки», закона сохранения импульса.

Педагогические технологии:

технология опережающего обучения;

технология погружения в тему учебного занятия;

ИКТ.

Методы обучения:

словесный;

наглядный;

объяснительно-иллюстративный;

эвристический;

проблемный;

аналитический;

самопроверка;

взаимопроверка.

Форма проведения: теоретическое занятие.

Формы организации учебной деятельности : коллективная, малыми группами, индивидуальная.

Межпредметные связи:

физика и математика;

физика и техника;

физика и биология;

физика и медицина;

физика и информатика;

Внутрипредметные связи:

законы Ньютона;

масса;

инерция;

инертность;

механическое движение.

Оборудование:

ПК, экран,

классная доска, мел,

воздушный шар, инерционные машинки, водяная игрушка, аквариум с водой, модель сегнерова колеса.

Оснащение:

дидактическое:

опорный конспект для студентов, тестовые задания, лист рефлексии;

методическое:

рабочая программ а, календарно-тематический план;

методическое пособие для преподавателя по теме « Импульс. Закон сохранения импульса. Примеры решения задач»;

Информационное обеспечение:

ПК с установленной ОС Windows и пакетом Microsoft Office;

мультимедийный проектор;

презентации Microsoft PowerPoint, видеоролики:

- проявление закона сохранения импульса при столкновении тел;

- эффект отдачи;

Виды самостоятельной работы:

аудиторная: решение задач на применение ЗСИ , работа с опорным конспектом;

внеаудиторная: работа с конспектом, с дополнительной литературой .

Ход занятия:

I. Вводная часть

1.Организационный момент –1-2мин.

а) проверка присутствующих, готовности обучающихся к занятию, наличие формы и т.д.

2. Объявление темы, ее мотивация и целеполагание– 5-6 мин.

а) объявление правил работы на уроке и оглашение критериев оценивания;

б) д омашнее задание;

в) начальная мотивация учебной деятельности (вовлечение обучающихся в процесс целеполагания).

3. Актуализация опорных знаний (фронтальный опрос) – 4-5 мин.

II. Основная часть - 60мин.

1. Изучения нового теоретического материала

а) Изложение нового лекционного материала по плану:

1). Определение понятий: «импульс тела», «импульс силы».

2). Решение качественных и количественных задач на расчет импульса тела, импульса силы, масс взаимодействующих тел.

3). Закон сохранения импульса.

4). Границы применимости закона сохранения импульса.

5). Алгоритм решения задач на ЗСИ. Частные случаи закона сохранения импульса.

6). Применение закона сохранения импульса в науке, технике, природе, медицине.

б) Проведение демонстрационных экспериментов

в) Просмотр мультимедийной презентации.

г) Закрепление материала в процессе урока (решение задач на применение ЗСИ, решение качественных задач);

д) Заполнение опорного конспекта.

III. Контроль усвоения материала - 10 мин.

IV. Рефлексия. Подведение итогов – 6-7 мин. (Резерв времени 2 мин.)

Предварительная подготовка студентов

Студентам дается задание подготовить мультимедийную презентацию и сообщение по темам: «Закон сохранения импульса в технике», «Закон сохранения импульса в биологии», «Закон сохранения импульса в медицине».

Ход урока.

I. Вводная часть

1. Организационный момент.

Проверка отсутствующих и готовности студентов к занятию.

2. Объявление темы ее мотивация и целеполагание .

а)объявление правил работы на уроке и оглашение критериев оценивания.

Правила работы на уроке:

На ваших рабочих столах находятся опорные конспекты, которые станут основным рабочим элементом на сегодняшнем уроке.

В опорном конспекте указана тема урока, порядок изучения темы.

Кроме этого, сегодня на занятии мы будем применять рейтинговую систему, т.е. каждый из вас попытается своей работой на уроке заработать как можно большее число баллов, баллы будут начисляться за правильно решенные задачи, правильные ответы на вопросы, правильное объяснение наблюдаемых явлений, всего за занятие вы можете максимально набрать 27 баллов, т.е правильный, полный ответ на каждый вопрос 0,5 балла, решение задачи оценивается в 1 балл.

Количество своих баллов за занятие вы посчитаете самостоятельно и запишите в карточку рефлексии , итак, если вы наберете от 19-27 баллов – оценка «отлично»; от 12– 18 баллов – оценка «хорошо»; от 5-11 баллов – оценка «удовлетворительно»

б)домашнее задание:

Учить лекционный материал.

Сборник задач по физике под ред. А.П. Рымкевича № 314, 315 (стр.47), № 323,324 (стр.48).

в) начальная мотивация учебной деятельности (вовлечение обучающихся в процесс целеполагания):

Хочу обратить ваше внимание на интересное явление, которое мы называем удар. Эффект производимый ударом, всегда вызывал удивление человека. Почему тяжелый молот, положенный на кусок металла на наковальне, только прижимает его к опоре, а тот же молот ударом молотобойца плющит его?

А в чем секрет старинного циркового трюка, когда сокрушительный удар молота по массивной наковальне не наносит вреда человеку, на груди которого установлена эта наковальня?

Почему летящий теннисный мяч мы можем легко поймать рукой, а пулю, без ущерба для руки, мы поймать не можем?

В природе существую несколько физических величин, которые способны сохраняться, об одной из них мы сегодня поговорим: это импульс.

Импульс в переводе на русский язык означает «толчок», «удар». Это одна из немногих физических величин, способных к сохранению при взаимодействии тел.

Объясните, пожалуйста, наблюдаемые явления:

ОПЫТ №1: на демонстрационном столе 2 игрушечные машинки, №1 покоится, №2 движется, в результате взаимодействия обе машинки изменяют скорость своего движения - №1 приобретает скорость, №2 – уменьшает скорость своего движения. (0,5 балла)

ОПЫТ №2: машинки движутся навстречу друг другу, после столкновения изменяют скорость своего движения. (0,5 балла)

Как вы думаете: каковы цели нашего сегодняшнего занятия? Чему мы должны научиться? (Предполагаемый ответ студентов: познакомиться с физической величиной «импульс», научиться ее рассчитывать, найти взаимосвязь данной физической величины с другими физическими величинами.) (0,5 балла)

3. Актуализация комплекса знаний.

Мы с вами уже знаем, что если на тело подействовать некоторой силой, то в результате этого…..(тело изменяет свое положение в пространстве (совершает механическое движение))

Ответ на вопрос приносит 0,5 балла (максимум за правильные ответы на все вопросы 7 баллов)

Дайте определение механическому движению.

Эталон ответа: изменение положения тела в пространстве относительно других тел называется механическим движением.

Что такое материальная точка?

Эталон ответа: материальная точка – это тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь (размеры тел малы по сравнению с расстоянием между ними или тело проходит расстояние много большее, чем геометрические размеры самого тела)

-Приведите примеры материальных точек.

Эталон ответа: машина на пути из Оренбурга в Москву, человек и Луна, шарик на длинной нити.

Что такое масса? Единицы ее измерения в СИ?

Эталон ответа: масса- это мера инертности тела, скалярная физическая величина, обозначается латинской буквой m , единицы измерения в СИ – кг (килограмм).

Что означает выражение: «тело более инертно», «тело менее инертно»?

Эталон ответа: более инертно – медленно изменяет скорость, менее инертно - быстрее изменяет скорость.

Дайте определение силы, назовите единицы ее измерения и основные

характеристики.

Эталон ответа: сила – векторная физическая величина, являющаяся количественной мерой действия одного тела на другое (количественная мера взаимодействия двух или более тел), характеризуется модулем, направлением, точкой приложения, измеряется в СИ в Ньютонах (Н).

-Какие силы вы знаете?

Эталон ответа: сила тяжести, сила упругости, сила реакции опоры, вес тела, сила трения.

Как вы понимаете: равнодействующая сил приложенных к телу равна

10 Н?

Эталон ответа: геометрическаясумма сил, приложенных к телу равна 10 Н.

Что будет происходить с материальной точкой под действием силы?

Эталон ответа: материальная точка начинает изменять скорость своего движения.

Как зависит скорость движения тела от его массы?

Эталон ответа: т.к. масса – мера инертности тела, то тело большей массы медленнее изменяет свою скорость, тело меньшей массы изменяет свою скорость быстрее.

Какие системы отсчета называют инерциальными?

Эталон ответа: инерциальные системы отсчета – это такие системы отсчета, которые движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.

Сформулируйте первый закон Ньютона.

Эталон ответа: существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной или покоятся, если на них не действуют никакие другие тела или действия этих тел скомпенсированы.

- Сформулируйте третий закон Ньютона.

\Эталон ответа: силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

Сформулируйте второй закон Ньютона.

где и скорости 1 и 2 шара до взаимодействия , и - скорости шаров после взаимодействия, и - массы шаров.

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

, т.е.

Закон сохранения импульса формулируется так: геометрическая сумма импульсов замкнутой системы тел остается величиной постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Или:

Если сумма внешних сил равна нулю, то импульс системы тел сохраняется.

Силы, с которыми взаимодействуют между собой тела системы, называют внутренними, а силы, создаваемые телами, не принадлежащими к данной системе, - внешними.

Систему, на которую не действуют внешние силы, или сумма внешних сил равна нулю, называют замкнутой.

В замкнутой системе тела могут только обмениваться импульсами, суммарное же значение импульса не изменяется.

Границы применения закона сохранения импульса:

Только в замкнутых системах.

Если сумма проекций внешних сил на некоторое направление равна нулю, то в проекции только на это направление можно записать: pнач X = pкон X (закон сохранения составляющей импульса).

Если длительность процесса взаимодействия мала, а возникающие при взаимодействии силы велики (удар, взрыв, выстрел), то за это малое время импульсом внешних сил можно пренебречь.

Примером замкнутой системы вдоль горизонтального направления является пушка, из которой производится выстрел. Явление отдачи (отката) орудия при выстреле. Такую же отдачу испытывают пожарные, направляя мощную водяную струю на горящий объект и с трудом удерживающие брандспойт.

Сегодня вы должны усвоить методы решения качественных и количественных задач по данной теме и научиться применять их на практике.

Не смотря на то, что эта тема любима многими, здесь есть свои особенности и сложности. Основная сложность заключается в том, что нет единой универсальной формулы, которая бы могла быть использована при решении той или иной задачи по данной теме. В каждой задаче формула получается различной, причем именно Вы должны получить ее, анализируя условие предложенной задачи.

Для того, чтобы вам было проще правильно решить задачи, я предлагаю воспользоваться АЛГОРИТМОМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.

Его не нужно заучивать наизусть, вы можете руководствоваться им, глядя в тетрадь, но по мере того, как вы будете решать задачи, он постепенно запомнится сам.

Сразу хочу предупредить: задачи без рисунка, даже решенные правильно, я не рассматриваю!

Итак, мы рассмотрим, как, пользуясь предложенным АЛГОРИТМОМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ, следует решать задачи.

Для этого начнем с поэтапного решения первой задачи: (задачи в общем виде)

Рассмотрим Алгоритм решения задач на применение закона сохранения импульса. (слайд с алгоритмом, в опорном конспекте записать к рисункам)

Алгоритм решения задач на закон сохранения импульса:

Сделать рисунок, на котором обозначить направления оси координат, векторов скорости тел до и после взаимодействия;

2) Записать в векторном виде закон сохранения импульса;

3) Записать закон сохранения импульса в проекции на ось координат;

4) Из полученного уравнения выразить неизвестную величину и найти её значение;

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ (Частные случаи ЗСИ на самостоятельное решение задача №3):

(правильное решение 1 задачи – 1 балл)

1. На вагонетку массой 800 кг, катящуюся по горизонтальному пути со скоростью 0,2 м/с, насыпали сверху 200 кг песка.

Какой стала после этого скорость вагонетки?

2. Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с.

Какова скорость вагонов после того, как сработает сцепка?

3. Какую скорость приобретёт лежащее на льду чугунное ядро, если пуля, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, отскочит от него и будет двигаться в противоположном направлении со скоростью 400 м/с? Масса пули 10 г, масса ядра 25 кг. (задача резервная, т.е. решается в случае, если осталось время)

(Решение задач выводится на экран, студенты сверяют свое решение с эталоном, анализируют ошибки)

Большое значение имеет закон сохранения импульса для исследования реактивного движения.

Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой – либо его части. В результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.

Надуйте резиновый детский шар, не завязывая отверстия, выпустите его из рук.

Что произойдет? Почему? (0,5 балла)

(Предполагаемый ответ: Воздух в шаре создает давление на оболочку по всем направлениям. Если отверстие в шарике не завязывать, то из него начнет выходить воздух, при этом сама оболочка будет двигаться в противоположном направлении. Это следует из закона сохранения импульса: импульс шара до взаимодействия равен нулю, после взаимодействия они должны приобрести равные по модулю и противоположные по направлению импульсы, т. е. двигаться в противоположные стороны.)

Движение шарика является примером реактивного движения.

Видеоролик Реактивное движение.

Сделать действующие модели устройств реактивного двигателя несложно.

Венгерский физик Я.А.Сегнер в 1750 году продемонстрировал свой прибор, который в честь его создателя назвали "сегнеровым колесом".

Большое "сегнерово колесо" можно сделать из большого пакета для молока: внизу у противоположных стенок пакета надо проделать по отверстию, проткнув пакет карандашом. К верхней части пакета привязать две нити и подвесить пакет на какой-нибудь перекладине. Заткните карандашами отверстия и налейте в пакет воду. Затем осторожно уберем карандаши.

Объясните наблюдаемое явление. Где его можно применить? (0,5 балла)

(Предполагаемый ответ студентов: из отверстий вырвутся две струи в противоположных направлениях, и возникнет реактивная сила, которая будет вращать пакет. Сегнерово колесо можно применить в установке для поливки клумб или грядок.)

Следующая модель: крутящийся воздушный шар. В надутый детский воздушный шар, прежде, чем перевязать отверстие ниткой, вставляем в него согнутую под прямым углом трубочку для сока. В тарелку, размером меньше диаметра шара, нальём воду и опустим туда шар так, чтобы трубочка была сбоку. Воздух из шара будет выходить, и шар начнет вращаться по воде под действием реактивной силы.

ИЛИ: в надутый детский воздушный шар, прежде, чем перевязать отверстие ниткой, вставить согнутую под прямым углом трубочку для сока, всю конструкцию подвесить на нити, когда воздух начнет выходить из шара через трубочку – шар начинает вращаться..

Объясните наблюдаемое явление. (0,5 балла)

Видеоролик «Реактивное движение»

Где же применяется закон сохранения импульса??? На этот вопрос нам помогут ответить наши ребята.

Сообщения студентов и представление презентаций.

Темы сообщений и презентаций:

1. «Применение закона сохранения импульса в технике и быту»

2. «Применение закона сохранения импульса в природе».

3. «Применение закона сохранения импульса в медицине»

Критерии оценивания:

Содержание материала и его научность – 2балла;

Доступность изложения – 1 балл;

Знание материала и его понимание – 1 балл;

Дизайн – 1 балл.

Максимальный балл – 5 баллов.

Давайте теперь попробуем ответить на следующие вопросы: (1 балл за каждый правильный ответ, 0,5 балла за неполный ответ).

«Это интересно»

1. В одной из серий мультфильма «Ну, погоди!» в безветренную погоду волк, для того, чтобы догнать зайца набирает в грудь побольше воздуха и дует в парус. Лодка разгоняется и … Возможно ли данное явление?

(Предполагаемый ответ студентов: Нет, т.к. система волк-парус замкнута, значит суммарный импульс равен нулю, для того, чтобы лодка двигалась ускоренно необходимо наличие внешней силы, Изменить импульс системы могут только внешние силы. Волк – воздух – сила внутренняя.)

2.Герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен рассказывал: “Схватив себя за косичку, я из всех сил дернул вверх и без особого труда вытащил из болота и себя и своего коня, которого крепко сжал обеими ногами, как щипцами”.

Можно ли таким образом поднять себя?

(Предполагаемый ответ студентов: изменить импульс системы тел могут только внешние силы, следовательно, поднять себя таким образом нельзя , потому что в данной системе действуют только внутренние силы. До взаимодействия импульс системы был равен нулю. Действие внутренних сил не может изменить импульс системы, следовательно, после взаимодействия импульс будет равен нулю).

3. Известна старинная легенда о богаче с мешком золотых, который, оказавшись на абсолютно гладком льду озера, замерз, но не пожелал расстаться с богатством. А ведь он мог спастись, если бы не был так жаден!

(Предполагаемый ответ студентов: Достаточно было оттолкнуть от себя мешок с золотом, и богач сам заскользил бы по льду в противоположную сторону по закону сохранения импульса.)

III. Контроль усвоения материала :

Тестовые задания (Приложение 1)

(Тестирование проводится на листах бумаги, между которыми заложена копировальная бумага, по окончании тестирования один экземпляр - учителю, другой - соседу по парте, взаимопроверка) (5 баллов)

IV. Рефлексия. Подведение итогов (Приложение 2)

Завершая урок, хотелось бы сказать, что законы в физике можно применять к решению многих задач. Сегодня на уроке вы научились применять на практике один из наиболее фундаментальных законов природы: закон сохранения импульса.

Прошу вас заполнить лист «Рефлексия», на котором вы сможете отобразить результаты сегодняшнего урока.

Список использованной литературы:

Литература для преподавателей

основная:

Под ред. Пинского А.А., Кабардина О.Ф. Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений и школ с углубленным изучением физики: профильный уровень. - М. :Просвещение, 201 3 .

Касьянов В.А. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учеб ных заведений. – М. : Дрофа, 2012 .

Физика 7-11. Библиотека наглядных пособий. Электронное издание. М.: «Дрофа», 2012 г.

дополнительная:

Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н. Физика-10: Изд.15-е. – М.: Просвещение, 2006.

Мякишев Г. Я. Механика – 10: Изд. 7-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2005.

Рымкевич А. П. Физика. Задачник-10 – 11: Изд. 10-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2006.

Сауров Ю. А. Модели уроков-10: кн. для учителя. – М.: Просвещение, 2005.

Куперштейн Ю. С. Физика-10: опорные конспекты и дифференцированные задачи. – СПб.: Сентябрь, 2004.

Использованные Интернет-ресурсы

Литература для студентов:

Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни. – М. :Просвещение, 20 13 .

Громов С.В. Физика-10.М.»Просвещение» 2011 г.

Рымкевич П.А. Сборник задач по физике. М.: «Дрофа» 2012г.

Приложение 1

Вариант №1.

1.Какая из названных ниже величин скалярная?

А. масса.

Б. импульс тела.

В. сила.

2.Тело массой m движется со скоростью . Каков импульс тела?

А.

Б. m

В.

3. Как называется физическая величина, равная произведению силы на время ее действия?

А. Импульс тела.

Б. Проекция силы.

В. Импульс силы.

4.В каких единицах измеряется импульс силы?

А. 1 Н·с

Б. 1 кг

В. 1 Н

5.Как направлен импульс тела?

А. Имеет такое же направление, как и сила.

Б. В ту же сторону, что и скорость тела.

6.Чему равно изменение импульса тела, если на него подействовала сила 15 Н в течение 5 секунд?

А. 3 кг·м/с

Б. 20 кг·м/с

В. 75 кг·м/с

7.Как называется удар, при котором часть кинетической энергии сталкивающихся тел идет на их необратимую деформацию, изменяя внутреннюю энергию тел?

А. Абсолютно неупругий удар.

Б. Абсолютно упругий удар

В. Центральный.

8.Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел?

А. = m

Б.

В. m =

9.На каком законе основано существование реактивного движения?

А. Первый закон Ньютона.

Б. Закон всемирного тяготения.

В. Закон сохранения импульса.

10.Примером реактивного движения является

А. Явление отдачи при стрельбе из оружия.

Б. Сгорание метеорита в атмосфере.

В. Движение под действием силы тяжести.

Приложение 1

Вариант №2.

1.Какая из названных ниже величин векторная?

А. импульс тела.

Б. масса.

В. время.

2.Какое выражение определяет изменение импульса тела?

А. m

Б. t

В. m

3.Как называется физическая величина, равная произведению массы тела на вектор его мгновенной скорости?

А. Проекция силы.

Б. Импульс силы.

В. Импульс тела.

4.Каково наименование единицы импульса тела, выраженное через основные единицы Международной системы?

А. 1 кг·м/с

Б. 1кг·м/с 2

В. 1кг·м 2 /с 2

5.Куда направлено изменение импульса тела?

А. В ту же сторону, что и скорость тела.

Б. В ту же сторону, что и сила.

В. В сторону, противоположную движению тела.

6.Чему равен импульс тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 3 м/с?

А. 1,5 кг·м/с

Б. 9 кг·м/с

В. 6 кг·м/с

7.Как называется удар, при котором деформация сталкивающихся тел оказывается обратимой, т.е. исчезает после прекращения взаимодействия?

А. Абсолютно упругий удар.

Б. Абсолютно неупругий удар.

В. Центральный.

8. Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел?

А. = m

Б.

В. m =

9. Закон сохранения импульса выполняется…

А. Всегда.

Б. Обязательно при отсутствии трения в любых системах отсчета.

В. Только в замкнутой системе.

10. Примером реактивного движения является…

А. Явление отдачи при нырянии с лодки в воду.

Б. Явление увеличения веса тела, вызванное ускоренным движением

опоры или подвеса.

В. Явление притяжения тел Землей.

Ответы:

Вариант №1

Вариант №2

1. А 2. Б 3. В 4. А 5. Б 6. В 7. А 8. Б 9. В 10. А

1 задача – 0,5 балла

Максимум при выполнении всех заданий – 5 баллов

Приложение 2

Опорный конспект.

Дата ___________.

Тема урока: «Импульс тела. Закон сохранения импульса».

1. Импульс тела – это __________________________________________________

2. Расчетная формула для импульса тела:________________________________

3. Единицы измерения импульса тела:___________________________________

4. Направление импульса тела всегда совпадает с направлением ___________

5.Импульс силы – это __________________________________________________

6. Расчетная формула импульс силы :___________________________________

7. Единицы измерения импульс силы ___________________________________

8. Направление импульса силы всегда совпадает с направлением ______________________________________________________________________

9. Запишите второй закон Ньютона в импульсной форме:

______________________________________________________________________

10. Абсолютно упругий удар – это _______________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

11. Абсолютно неупругий удар – это _____________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

12. При абсолютно упругом ударе происходит ____________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

16. Математическая запись закона: _______________________________________

17. Границы применимости закона сохранения импульса:

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

18. Алгоритм решения задач на закон сохранения импульса:

1)____________________________________________________________________

2)____________________________________________________________________

3)____________________________________________________________________

4)____________________________________________________________________

19. Частные случаи закона сохранения импульса:

А) абсолютно упругое взаимодействие: Проекция на ось ОХ: 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после того, как сработает сцепка?

____________

Ответ:

21. Применение закона сохранения импульса в технике и быту:

а)Реактивное движение – это ___________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Примеры реактивного движения: _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

в) явление отдачи_____________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

22. Применение закона сохранения импульса в природе:

23. Применение закона сохранения импульса в медицине:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

24. Это интересно:

1. Известна старинная легенда о богаче с мешком золотых, который, оказавшись на абсолютно гладком льду озера, замерз, но не пожелал расстаться с богатством. А ведь он мог спастись, если бы не был так жаден! Каким образом?__________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. В одной из серий мультфильма «Ну, погоди!» в безветренную погоду волк, для того, чтобы догнать зайца набирает в грудь побольше воздуха и дует в парус. Лодка разгоняется и … Возможно ли данное явление? Почему?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен рассказывал: “Схватив себя за косичку, я из всех сил дернул вверх и без особого труда вытащил из болота и себя и своего коня, которого крепко сжал обеими ногами, как щипцами”.

Можно ли таким образом поднять себя? Почему?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оценка за занятие ______________

Приложение 3

Листок рефлексии

Фамилия, имя__________________________________________

Группа________________________________________________

1.На уроке я работал(а)
2.Своей работой на уроке я
3.Урок для меня показался
4.За урок я
5.Мое настроение
6.Материал урока мне был

7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно
доволен (на) / не доволен(на)
коротким / длинным
не устал (а) / устал(а)
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно

Нарисуй свое настроение смайликом.

Подсчитайте полученное за урок количество баллов, оцените свою работу на уроке.

Если вы набрали:

от 19-27 баллов – оценка «отлично»

От 12– 18 баллов – оценка «хорошо»

От 5-11 балло – оценка «удовлетворительно»

Я набрал (а) ________баллов

Оценка _________

На этом уроке мы поговорим о законах сохранения. Законы сохранения являются мощным инструментом при решении механических задач. Они являются следствием внутренней симметрии пространства. Первой сохраняющейся величиной, которую мы изучим, является импульс. На этом уроке мы дадим определение импульса тела, и свяжем изменение этой величины с силой, которая действует на тело.

Законы сохранения являются очень мощным инструментом при решении задач механики. Их применяют тогда, когда уравнения динамики решить затруднительно или невозможно. Законы сохранения являются прямым следствием законов природы. Оказывается, каждый закон сохранения соответствует какой-либо симметрии в природе. Например, закон сохранения энергии возникает из-за того, что время однородно, а закон сохранения импульса - из-за однородности пространства. Более того, в ядерной физике в результате сложных симметрий системы возникают некие величины, которые нельзя измерить, но о которых известно, что они сохраняются, например такие величины, как странность и красота.

Рассмотрим второй закон Ньютона в векторном виде:

вспомним, что ускорение - это скорость изменения скорости:

Теперь, если подставить это выражение во второй закон Ньютона и умножить левую и правую часть на , получим

Введем теперь некоторую величину , которую мы в дальнейшем будем называть импульсом, и получим второй закон Ньютона в импульсной форме:

Величина слева от знака равенства называется импульсом силы. Таким образом,

Изменение импульса тела равно импульсу силы.

Ньютон записал свой знаменитый второй закон именно в таком виде. Отметим, что второй закон Ньютона в такой форме является более общим, поскольку сила действует на тело в течение некоторого времени не только при изменении скорости тела, но и при изменении массы тела. При помощи такого уравнения легко, например, узнать силу, действующую на взлетающую ракету, поскольку ракета при взлете меняет массу. Такое уравнение называется уравнением Мещерского, или уравнением Циолковского.

Рассмотрим подробнее введенную нами величину . Эту величину принято называть импульсом тела. Итак,

Импульс тела - это физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Импульс измеряется в системе СИ в килограммах на метр, деленный на секунду:

Из второго закона Ньютона в импульсной форме следует закон сохранения импульса. Действительно, если сумма сил, действующих на тело, равна нулю, то изменение импульса тела равно нулю, или, другими словами, импульс тела постоянен.

Рассмотрим применение закона сохранения импульса на примерах. Итак, мяч с импульсом налетает на стенку (Рис.1). Импульс мяча меняется, и мяч отскакивает в другом направлении с импульсом . Если до удара, угол к нормали был равен , то после удара, этот угол, вообще говоря, может быть другим. Однако если на мяч со стороны стенки действует только сила нормального давления, направленная по перпендикуляру к стенке, то меняется составляющая импульса в направлении, перпендикулярном к стенке. Если до удара она была равна , то после удара она будет равна , а составляющая импульса вдоль стенки не изменится. Мы приходим к тому, что импульс после удара по модулю равен импульсу до удара и направлен под углом к нормали.

Рис. 1. Мяч отскакивает от стенки

Отметим, что сила тяжести, действующая на мяч, никак не повлияет на результат, поскольку она направлена вдоль стенки. Такой удар, при котором сохраняется модуль импульса тела, и угол падения равен углу отражения называют абсолютно упругим. Отметим, что в реальной ситуации, когда удар является неупругим, угол отражения может быть другим (Рис. 2)

Рис. 2. Мяч отскакивает не упруго

Удар будет неупругим, если на мяч будут действовать так называемые диссипативные силы, такие как сила трения, или сила сопротивления.

Таким образом, на этом уроке вы познакомились с понятием импульса, с законом сохранения импульса и со вторым законом Ньютона, записанным в импульсной форме. Кром того, вы рассмотрели задачу о мяче, абсолютно упруго отскакивающем от стенки.

Список литературы

1. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика 10. - М.: Просвещение, 2008.
2. А. П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11. - М.: Дрофа, 2006.
3. О. Я. Савченко. Задачи по физике. - М.: Наука, 1988.
4. А. В. Пёрышкин, В. В. Крауклис. Курс физики. Т. 1. - М.: Гос. уч.-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957.

Вопрос: Мы выяснили, что при абсолютно упругом ударе мячика о стенку угол падения равен углу отражения. Этот же закон справедлив и для отражения луча в зеркале. Как это объяснить?

Ответ: Объясняется это очень просто: свет можно считать потоком частичек - фотонов, которые упруго ударяются о зеркало. Соответственно, угол падения при падении фотона равен углу отражения.

Вопрос: Самолеты, когда летят, отталкиваются пропеллером от воздуха. От чего отталкивается при полете ракета?

Ответ: Ракета не отталкивается, ракета движется под действием силы реактивной тяги. Это достигается за счет того, что из сопла ракеты с большой скоростью вылетают частички горючего.