Тема урока: « Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса».
Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.
Цель урока: создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации по теме «Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса».
Задачи.
Образовательные: способствовать формированию понятий: импульса тела, импульса силы, замкнутая система, внутренние силы, внешние силы; сформулировать закон сохранения импульса.
Развивающая: продолжить развитие умений работать с учебным текстом, структурирование материалов в виде схем, опорных конспектов; развитие познавательного интереса к физике.
Воспитательная: формирование исторического взгляда на развитие физики как науки; способствовать формированию межличностного общения в процессе парной работы.
Ход урока:
Учитель: Здравствуйте, ребята! Уважаемые гости. Я рада видеть вас на сегодняшнем уроке.
Сегодня на уроке мы приступаем к изучению нового раздела механики: законы сохранения, которые находят широкое отражение в природе и технике. До этого мы рассматривали системы тел, в которых координаты и скорости тел
непрерывно изменяются с течением времени. Вспомним, какие механические явления связаны с изменением координаты и скорости тел
Ученик: Механическое движение. Взаимодействие тел.
Учитель:- Какое движение называется механическим!
Ученик: Механическое движение - изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Учитель:- А что вы понимаете под взаимодействием тел?
Ученик: - Взаимодействие тел-это действие одного тела на другое, приводящее к изменению скорости ( т. е появлению ускорения).
Учитель: Ребята, вы все наверное в детстве читали книгу Эриха Распе «Приключения барона Мюнхгаузена», где Мюнхгаузен рассказывал вот о чем
« 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 шипцами».
Можно ли таким образом поднять себя?
Ученики пытаются ответить на вопрос. Предлагают варианты решения задачи.
Учитель: Какие физические явления рассматриваются в данной задаче?
Ученик: - Взаимодействие тел.
Учитель: - Что происходит в результате взаимодействия тел?
Ученик: - Изменяются скорости тел: барона Мюнхгаузена, коня, руки.
Ученик: Так можно таким образом поднять себя? Ребята, чтобы правильно ответить на вопрос задачи не хватает знаний, которыми мы обладаем, поэтому рассмотрим новый материал.
И так тема урока: «Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса».
Открываем тетради, записываем число и тему урока в тетрадь. Ребята, давайте вместе определим цели урока.
-Какие цели мы поставим сегодня на урок?
Ученик:
-Мы должны дать определение импульсу материальной точки, охарактеризовать его особенности, сформулировать закон сохранения импульса
Учитель: И еще мы с вами должны выяснить какие силы наз-ся внешними силами, какие внутренними, какая система наз-ся замкнутой системой тел.
Учитель: - А какие умения мы будем продолжать развивать на уроке, разбирая новую тему?
- Умение работать с различными источниками информации, например с учебником.
- Умение логически мыслить, формулировать определения, обобщать и делать выводы.
Учитель: - Молодцы ребята! Определив совместно цели урока, мы переходим к изучению нового материала.
Проведем небольшой опыт. Воздушный шар, заполненный воздухом. Для этого мне понадобится помощник.
…. Подойди.
Учитель: - что произойдет, если шарик выпустить из руки?
Ученик: - Шарик начнет летать по комнате.
Ученик: Выделите взаимодействующие тела.
Ученик:- Воздух-оболочка
Учитель: Почему шарик не двигался, когда я держала рукой шарик?
Ученик:-Потому что на шарик действовала рука.
Учитель:- Правильно, на шарик действовала рука. Действие руки это есть ребята внешняя сила.
- Ребята как вы думаете, какие силы называются внутренними силами?
--Силы, с которыми взаимодействуют тела системы между собой, называются внутренними силами.
Система, на которую не действуют внешние силы, или сумма внешних сил равна нулю, называется замкнутой.
И так ребята перейдем к введению понятия импульс.
Величина импульс – особая величина, обладающая свойством сохранения при движении и взаимодействии тел. И эта величина, и это свойство сохранения играют важную роль в науке и имеют большое практическое значение в жизни, технике.
Для того чтобы познакомиться с новой физической величиной вспомним второй закон Ньютона.
m
=
.
Учитель: А чему равно ускорение?
Ученик: Ускорение равно быстроте изменения скорости тела. Подставив значение ускорения во второй закон Ньютона, получим
=
m(
)= 
; mv2-mv1= F∆t
Учитель: - Что представляет собой левая часть равенства?
Ученик: - Изменение произведения массы тела на его скорость.
Учитель: Произведение массы тела на его скорость это и есть импульс тела.
А чтобы познакомиться с особенностями импульса, обратимся к учебнику
Откройте учебники на странице 104 параграф 39.Внимательно прочитайте материал учебника и составьте в тетради опорный конспект по новой теме, используя вопросы для составления опорного конспекта. ( Вопросы для составления конспекта лежат на парте).На составление опорного конспекта я вам даю 8 минут.
Проверим правильность составления опорного конспекта.
-Ученик: 1.Что называется импульсом тела (материальной точки)?
- Импульсом тела (материальной точки) называется величина, равная произведению массы тела на его скорость.
-Какая это величина векторная или скалярная?
-Импульс тела –величина векторная.
- В каких единицах измеряется импульс тела?
[р]=1 кг• м/с
Какое направление имеет импульс? ( Сделайте пояснительный рисунок)
- Импульс совпадает с направлением скорости.
-Что называют импульсом силы?
Произведение силы на время ее действия называют импульсом силы.(F∆t)
- В каких единицах измеряется импульс силы?
[F•t] =Н•с
Понятие импульса было введено в физику французским ученым Рене Декартом. (1596-1650). Из-за отсутствия в то время физ. пон. массы, он определил импульс как произвед « величины тела на скорость его движения». Это определение было уточнено Ньютоном, только он, как и Декарт, называл эту величину не «импульсом», а «количеством движения».
Обозначим через p1=m•v1 импульс тела в начальный момент времени, а через p2=m•v2 его импульс в конечный момент времени. Тогда p2-p1= ∆p есть изменение импульса тела за время ∆t
Уравнение mv2-mv1= F∆t можно записать в виде ∆p= F∆t
Изменение импульса тела ( материальной точки) пропорционально приложенной к нему силе и имеет такое же направление, как и сила. Именно так был впервые сформулирован второй закон Ньютона.
Проверим справедливость полученного выражения и одновременно познакомимся с установкой, позволяющей это сделать.
Демонстрационный эксперимент.
Учитель. Проверим справедливость полученного выражения и одновременно познакомимся с установкой, позволяющей это сделать. На столе вы видите прибор, он называется датчиком силы или напольным динамометром. Установим датчик силы на пол и подключим его через блок сбора данных к компьютеру.
Компьютер будет обрабатывать полученные с него данные и отображать их в таблице.
Опыт поможет провести ассистент. Сначала он встанет на весы, затем сделает приседание, а после этого подпрыгнет так, чтобы вновь приземлиться на платформу весов. В ячейках таблицы отобразятся следующие данные ассистента: вес; время, в течение которого он находился в полете; скорость, приобретенная им после толчка; максимальная сила давления ног на платформу при толчке; дли-тельность толчка при прыжке; импульс действовавших на него внешних сил за время толчка; изменение импульса при толчке. Для проведения эксперимента мне нужен помощник.
ученик выходит к доске и выполняет действия согласно требованиям учителя. Учитель. Вы видите значение веса ассистента. Назовите его численное значение? Ученики. Называют данные из таблицы.
Учитель. Как изменяется вес ассистента во время приседания и когда он встает? Ученики. Когда помощник приседает, его вес уменьшается, когда встает – увеличивается.
Учитель. Пронаблюдаем, какие значения примут импульс действовавших на ассистента внешних сил, длительность толчка при прыжке ассистента и другие величины, отображаемые в таблице. Выполняется ли соотношение между установленными в теории величинами?
Ученики. Да, соотношение выполняется с некоторой погрешностью.
Учитель. Какой вывод можно сделать после проведения данного эксперимента? Ученики. Полученная теоретическим путем формула справедлива.
Приложение 2
Уч-ль: Ребята, слово импульс в переводе с латинского обозначает толчок, удар, столкновение. Особый интерес представляет два вида столкновений - абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
- И так внимание на экран. На экране вы видите пример абсолютно неупругого удара. Снаряд, имеющий горизонтальную скорость, попадает в неподвижный вагон с песком и застревает в нем. Вагон начнет двигаться в направлении скорости снаряда.
- Абсолютно неупругий удар – столкновение двух тел, в результате которого они соединяются вместе и движутся дальше как одно целое (слайд). При абсолютно неупругом ударе механическая энергия системы уменьшается. Примерами абсолютно неупругого удара является столкновение метеорита с Землей, мухи с лобовым стеклом автомобиля, пули с песком, автосцепка вагонов, столкновение слипающихся пластилиновых шариков.
- Еще раз внимание на экран. Сейчас на экране вы видите пример абсолютно упругого удара.
- Абсолютно упругий удар - столкновение тел, в результате которого не происходит соединения тел в одно целое и их внутренняя энергия остаются неизменными (слайд). Примером является столкновение бильярдных шаров, теннисного мяча с ракеткой, удар о стенку футбольного мяча.
Вывод закона сохранения импульса.
Задача
Рассмотрим упругое взаимодействие двух тел массами m1 и m2 , движущихся со скоростями v1 и v2 навстречу друг другу.( Слайд)
-Какие силы действуют на тела?
-Внешние силы: сила тяжести и сила нормальной реакции
- Каков результат действия сил?
- Какова данная система тел?
-Замкнутая система.
-Запишите импульс тел до взаимодействия
m1v1, m2v2
- Что можно сказать о силах F1 и F2? На основании какого закона?
Силы F1 и F2 равны по модулю и направлены в противоположные стороны согласно третьего закона Ньютона.
-Запишите импульс тел после взаимодействия.
m1u1, m2u2
Какие выводы можно сделать исходя из решенной задачи?
-Импульс системы не изменяется, если на нее не действуют внешние силы.
- Запишем формулировку закона: Если сумма внешних сил равна нулю, то импульс системы тел сохраняется
m1v1 + m2v2 = m1u1 + m2u2
Т. е в замкнутой системе тела могут только обмениваться импульсами, суммарное же значение импульса не изменяется. Теперь вернемся к задаче про барона Мюнхгаузена. Смог ли Мюнхгаузен вытащить себя и своего коня из болота дернув себя за косичку.
Уч-к: - Нет. Изменить импульс системы тел могут только внешние силы, следовательно, поднять себя таким образом нельзя, потому что в данной системе действуют только внутренние силы.
Уч-ль: - Конечно же вытащить ни себя, ни коня дернув за косичку барон Мюнхгаузен не смог.
Ярким примером действия закона сохранения импульса является выстрел из пушки. Давайте посмотрим на экран.
А теперь ребята давайте составим кластер к слову «ИМПУЛЬС»
………………………………..
Выполнение теста
Рефлексия.
Большое значение закон сохранения импульса имеет для исследования реактивного движения. Что такое реактивное движение, историей его развития, использование реактивного движения живыми существами познакомимся на следующем уроке. Для этого нам подготовят к следующему уроку доклады: « История космонавтики», «Реактивное движение. Ракеты», «Использование реактивного движения живыми существами».
Д. з п.39, 40. Упр 8 з.№ 1.
