Тема урока: "Импульс. Закон сохранения импульса" Кусербаева Алия учитель физики
Разделы: [link] ), которые станут основным рабочим элементом на сегодняшнем уроке. В опорном конспекте указана тема урока, порядок изучения темы. Перед вами на трех столах находятся предметы для демонстрации опытов по определению импульса, закона сохранения импульса. Ваша задача – понять как с помощью данных предметов провести эксперимент и в итоге нам его продемонстрировать. А по итогам данных наблюдений мы и установим все закономерности темы «Импульс. Закон сохранения импульса».
4. Экспериментальная часть (опыты могут проводиться учениками или учителем совместно с учениками)
Учитель: Проведём простой опыт-наблюдение.
1. Если подуть на лежащий на столе теннисный шарик, то он откатится в сторону. Если подуть сильнее, то шарик откатится дальше. Однако, если снова дуть не сильно, но более долго, можно достичь прежней дальности отката.
2. Опыт со стаканом воды, тележкой и бумагой. На тележку ставиться стакан воды. Под стакан с водой ложиться полоска плотной бумаги. Сначала мы потихоньку тянем листок и наблюдаем что происходит. А потом резко дергаем. И снова наблюдаем. Делаем вывод: результат действия силы на тело зависит не только от силы, но и от времени её действия
В физике произведение вектора силы на интервал времени её действия называют импульсом силы:
[pic]
Перейдем к следующим опытам.
3. Оборудование: шарик на нити, штатив.
Повесьте на штативе шарик на нити. Отклоните шарик и отпустите его. Поставьте на пути шарика руку. Ощутите влияние импульса шарика на руку. Отклоните шарик на больший угол и отпустите его. Сравните импульсы в первом и во втором случаях.
4. Оборудование: тележка.
Встаньте на неподвижную тележку. Спрыгните с нее. Что вы увидите?
5. Выстрелим из игрушечного пистолета в тележку с песком так, чтобы пуля застряла в песке, а тележка приобрела некоторую скорость. Вернём тележку назад и возьмём тяжёлую гирю, не забыв извлечь из песка пулю. Подбирая скорость броска гири в песок, добьёмся, чтобы тележка двигалась с прежней скоростью.
[pic]
Пуля имела маленькую массу, но большую скорость. Гиря же имела маленькую скорость, но большую массу. Тем не менее, как говорят в физике, они передали тележке одинаковое количество движения.
В физике количеством движения или импульсом тела называют произведение массы тела на вектор его скорости:
[pic]
Давайте охарактеризуем величину импульс
Учащиеся отвечают и записывают в тетрадях:
величина векторная;
направление вектора импульса совпадает с направлением вектора скорости;
если рассматриваются импульсы нескольких тел, то вычисляем результирующий импульс, учитывая направление движения; если на тело не действует сила, то импульс тела, как и его скорость не меняется;
единица измерения: кг·м/с (за единицу импульса надо принять импульс тела массой 1 кг, движущегося со скоростью 1 м/с);
величина имеет свойство сохраняться при любых взаимодействиях.
Из сравнения формул видно, что импульс силы и импульс тела можно измерять общей единицей – килограммо-метрами в секунду: 1 Н · 1 с = 1 кг · 1 м/с = 1 кг·м/с
– А сейчас мы рассмотрим следующие опыты:
6. Оборудование: пять монет одинакового достоинства
Расположите на столе цепочку из5 монет одинакового достоинства. Отведите одну монету в сторону и ударьте ею по цепочке. Что вы наблюдаете? (удар должен быть центральным. Ударять удобнее с помощью линейки).
7. Повторите опыт, но отведите две монеты. Что вы наблюдаете?
8. Опыт с шарами: Для сообщения одному шару некоторой скорости в горизонтальном направлении используем наклонный желоб с лотком. После скольжения по желобу шар срывается с лотка и, пролетев некоторое расстояние S, падает на стол. Поставим на краю лотка такой же шар и по желобу пустим первый шар. После столкновения шаров второй шар падает на то же место поверхности стола, на которое падал первый шар в первом опыте, т.е. на расстоянии S, а первый шар падает вертикально. После соударения с точно таким же покоящимся шаром первый шар останавливается, а второй преобретает точно такую же скорость, какой обладал первый шар. Следовательно, при взаимодействии двух тел импульс каждого из них изменяется, но сумма импульсов двух тел осталась неизменной.
Сумма импульсов двух шаров до и после взаимодействия и в этом опыте оказывается одинаковой: получим закон сохранения импульса: сумма импульсов тел до их взаимодействия равна сумме импульсов после взаимодействия:
[pic]
Подчеркнём, что закон сохранения импульса выполняется только если рассматриваются все тела, состояния которых меняются при их взаимодействии – замкнутая система тел.
Опыт с шарами: 3 ролика, коробка с песком 2 желоба, 2 шарика, доска или плоская поверхность.
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.
Закон сохранения импульса находит широкое отражение в природе и технике.
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. Далее учащиеся приводят свои примеры.
5. Контроль результатов первичного запоминания. Решение задач
Задача 1
Тело массы небольшой (10 кг.)
скорость развивает (5м/с).
И какой же импульс получает?
Задача 2
Тело массы неизвестной
Катится вперед
Скорость равная 4 м/с
Сообщает импульс 20 кг . м/с
Задача 3
Поливочная машина с водой имеет массу 6 т и движется со скоростью 36 км/ч. После работы масса машины стала 3 т. Сравнить импульсы машины, если она возвращается в гараж со скоростью 54 км/ч.
СИ:
Решение:
v1 = 36 км/ч
m1 = 6 т
v2 = 54 км/ч
m2 = 3 т
___________
p1 – ?
p2 – ?
10 м/с
6000 кг
15 м/с
3000 кг
[pic] ; [pic]
[pic]
[pic]
Задача 4
Тело массой 400 гначинает равноускоренное движение из состояния покоя и за время I= 10с проходит путь 200 м. Определить импульс тела в конце 10-й секунды.
СИ:
Решение:
m = 400 г
t = 10 с
S = 200 м
___________
p – ?
0,4 кг
[pic] , [pic]
Таким образом: [pic]
[pic]
Дополнительные задачи
5. Чему равно изменение импульса тела, если на него подействовала сила 15 Н в течение 5 с?
6. Какова масса тела, если его импульс равен 500 кг·м/с при скорости 20 м/с?
7. С какой скоростью равномерно катится тележка массой 0,5 кг, если ее импульс равен 5 кг·м/с?
8. Два автомобиля движутся по прямой дороге с одинаковыми скоростями. Масса первого автомобиля 1 т, масса второго автомобиля – 3 т. Импульс какого автомобиля больше и во сколько раз?
9. Шарик массой 500 г равномерно катится со скоростью 2 м/с. Чему равен импульс шарика?
6. Задание на дом
7. Итоги
