Импульс. Закон сохранения импульса

Разделы: Физика

Цели урока:

  1. Обосновать необходимость введения новой физической величины – импульса тела.
  2. Сформировать понятие о замкнутых системах.
  3. Изучить закон сохранения импульса.
  4. Сформировать навыки применения полученных знаний.

Задачи урока:

  1. Способствовать развитию навыков учащихся в самостоятельном приобретении информации, в умении выделять главную мысль.
  2. Добиться усвоения учащимися формулировки закона сохранения импульса, научить школьников записывать уравнение закона в векторной форме для двух взаимодействующих тел.
  3. Формировать умение применять полученные знания на практике при решении физических задач на закон сохранения импульса.
  4. Продолжить формирование эстетического вкуса учащихся через демонстрацию и наглядность, вызвать желание постоянно пополнять свои знания; поддерживать интерес к предмету.

План урока:

    1. Оргмомент. (1 мин.)
    2. Проверка домашнего задания. (8 мин.)
    3. Изучение нового материала. (18 мин.)
    4. Закрепление изученного материала. Решение задач. (16 мин.)
    5. Домашнее задание. (0,5 мин.)
    6. Подведение итогов урока. Рефлексия. (1,5 мин.)

Ход урока

I. Оргмомент. (1 мин.)

II. Проверка домашнего задания. (8 мин.)

Работа по карточкам (5 вариантов). Самостоятельная работа на листочках с обязательным расписыванием хода решения.

Карточка 1

  1. Рассчитайте первую космическую скорость для спутника Урана, летающего на небольшой высоте, если масса планеты 8,69·1025 кг, а радиус 2,38·107 м.
  2. Что произойдет со скоростью спутника, летающего на небольшой высоте, если он продолжит свой полет на высоте, равной двум земным радиусам?

Карточка 2

  1. Рассчитайте первую космическую скорость для спутника Юпитера, летающего на небольшой высоте, если масса планеты 1,9·1027 кг, а радиус 7,13·107 м.
  2. Как изменилась бы первая космическая скорость, если бы радиус планеты уменьшился в 4 раза?

Карточка 3

  1. Рассчитайте первую космическую скорость для спутника Сатурна, летающего на небольшой высоте, если масса планеты 5,69·1026 кг, а радиус 6,04·107м.
  2. Что произойдет со скоростью спутника, летающего на небольшой высоте, если он продолжит свой полет на высоте, равной земному радиусу?

Карточка 4

  1. Рассчитайте первую космическую скорость для спутника Марса, летающего на небольшой высоте, если масса планеты 6,43·1023 кг, а радиус 3,38·106 м.
  2. Как изменилась бы первая космическая скорость, если бы радиус планеты увеличился в 9 раз?

Карточка 5

  1. Рассчитайте первую космическую скорость для спутника Венеры, летающего на небольшой высоте, если масса планеты 4,88·1024 кг, а радиус 6,1·106 м.
  2. Как изменилась бы первая космическая скорость, если бы масса планеты уменьшилась в 4 раза?

III. Изучение нового материала. (18 мин.)

Эксперимент 1. Скатывание легкоподвижной тележки с наклонной плоскости. Она сдвигает тело, находящееся на ее пути.


Рис. 1

Вопрос: Можно ли найти силу взаимодействия тележки и тела?

Ответ: Нет, так как столкновение тележки и тела кратковременное и силу их взаимодействия определить трудно.

Эксперимент 2. Скатывание нагруженной тележки сдвигает тело дальше.


Рис. 2

 

Вопрос: Можно ли в данном случае найти силу взаимодействия тележки и тела? С помощью, каких физических величин можно охарактеризовать движение тела?

Вывод: Законы Ньютона позволяют решать задачи, связанные с нахождением ускорения движущегося тела, если известны все действующие на тело силы, т.е. равнодействующая всех сил. Но часто бывает очень сложно определить равнодействующую силу, как это было в наших случаях.

Такие ситуации возникают при различных ударах и столкновениях твёрдых тел, их формы и условий столкновения, а также во время взрывов, когда давление газов от сгорания взрывчатки меняется по сложному закону. Для описания подобных ситуаций в механике введены специальные величины, значение которых не изменяется при взаимодействии тел: импульс тела и энергия тела. 


Рис. 3

Эксперимент 3 (на нитях подвешиваются два шарика)


Рис. 4

Правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.

Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе.

Система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела, не взаимодействуют с другими телами.

Закон сохранения импульса: геометрическая (векторная) сумма импульсов взаимодействующих тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной.


Рис. 5

IV. Закрепление изученного материала. Решение задач. (15 мин.)

Совместно разбираются у доски две задачи, а следующие две для самостоятельного решения с консультацией учителя. 

  1. Легковой автомобиль массой 1 т и грузовик массой 3 т движутся по шоссе с одинаковыми скоростями. Сравните импульсы этих машин.
  2. Шар массой 200 г, двигавшийся со скоростью 5 м/с, сталкивается абсолютно неупруго с шаром массой 300 г, двигавшимся в том же направлении со скоростью 4 м/с. Найдите скорость шаров после удара
  3. Два неупругих шара массами 6 кг и 4 кг движутся со скоростями 8 м/с и 3 м/с соответственно, направленными вдоль одной прямой. С какой скоростью они будут двигаться после абсолютно неупругого соударения? Шары движутся в одну сторону.
  4. Стальная пуля массой 4 г, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в центр боковой грани неподвижного стального бруска, масса которого 1 кг. После столкновения пуля отскакивает в противоположную сторону со скоростью 400 м/с. Чему равна скорость бруска после столкновения?

V. Домашнее задание. (0,5 мин.)

По учебнику Перышкина А.В. Гутник Е.М. Физика 9 класс. 

  • п. 21, 22
  • упр. 20, 21

VI. Подведение итогов урока. (2 мин.)

Ученики по желанию рассказывают, что нового и важного узнали на уроке (импульс, закон сохранения импульса для упругого и неупругого удара).

VII. Рефлексия. (0,5 мин.)