ТЕМА: "Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение".

Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околоземное пространство.

К.Э. Циолковский

ЦЕЛИ:

Образовательные: ввести понятие "импульс тела", "импульс силы", "замкнутая система тел"; вывести закон сохранения импульса на основе II и III законов Ньютона; познакомить с понятием реактивного движения; вырабатывать самостоятельное мышление по применению знаний на практике.

Развивающие: вырабатывать умение мыслить, делать выводы, применять теоретические знания для решения задач; подчеркнуть взаимосвязь с другими науками: биологией, историей, бионикой.

Воспитательные: развивать культуру общения и культуру ответа на вопросы; повышать познавательную активность; способствовать развитию чувства гордости за свою Родину.

Оборудование, оформление и техническое оснащение урока:

На доске записан эпиграф и план урока;

Презентация к уроку; ПК  с мультимедийным проектором; программа Power Point.

Демонстрации: опыт по взаимодействию тележек одинаковой массы, движение воздушного шарика в воздухе;

Опережающее задание: используя дополнительную литературу, подготовить короткие сообщения, доклады, предложенные учителем (по желанию учащихся).

Объём: 2 часа

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы: объяснительно-иллюстративный, проблемный, эвристический.

Ход урока

1.Организация начала урока (психологический настрой учащихся).

2. Вступительное слово учителя.

Подчеркивается необходимость изучения и значение материала изучаемой темы, и формулируется тема урока, а учащиеся, под руководством учителя, формулируют цели урока. (слайд1)

- Из повседневного жизненного опыта вы знаете, что действие, которое может совершить движущееся тело, зависит от его массы и скорости. Но почему:

1. Если мяч, летящий с большой скоростью, футболист может остановить ногой или головой, то вагон, движущийся по рельсам даже очень медленно, человек не остановит?
2. Теннисный мяч, попадая в человека, вреда не причиняет, однако пуля, которая меньше по массе, но движется с большой скоростью (600—800 м/с), оказывается смертельно опасной?

Демонстрация опыта: стакан с водой находится на длинной полоске прочной бумаги. Если тянуть полоску медленно, то стакан движется вместе с бумагой. А если резко дернуть полоску бумаги – графин остается неподвижным? На эти и другие вопросы вы сможете ответить, изучив тему “Импульс. Закон сохранения импульса”.

Учащиеся записывают тему урока в тетради (Слайд 2) Используя план, записанный на доске, учащиеся формулируют цели урока и записывают их в тетради.

3. Мотивация запоминания и длительности сохранения в памяти.

Значение величины “импульс” (Слайд 3) 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:

• атомная и ядерная физика (все столкновения атомных ядер, превращения при ядерных реакциях подчинены этому закону);
• взрывы (военные, при строительстве);
• снежные лавины;
• землетрясения;
• удары (при авариях, на производстве).

4. Изучение понятия “импульс тела”

Обратимся к законам Ньютона и проведем небольшое преобразование        (у доски работает ученик):

II закон Ньютона в векторной форме F =ma

Вопрос  классу:

- Что представляет собой правая часть равенства? (Изменение произведения массы тела на его скорость).

- Эта величина имеет особое название – импульс тела (слайд 4). В переводе с латинского слово “Импульс” означает толчок.

Величина "импульс тела" имеет еще одно название – "количество движения"

Учащиеся отвечают и записывают в тетрадях (учитель записывает на доске):

• 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.

Это мы выясним в ходе урока. Давайте на основе сказанного сформулируем определение “импульса тела”. Учащиеся формулируют, читают в учебнике и записывают определение импульса тела в тетрадь. (Слайд 5). [1]

Определение: импульс тела – это векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость и имеющая направление скорости. [1]

5. Контроль результатов первичного запоминания (Слайд 6)

Подумай и ответь:

• У какого тела импульс больше: у спокойно идущего слона или летящей пули?
• Есть ли на рисунке тела, обладающие одинаковым импульсом?
• У какого тела наибольший по модулю импульс?
• Каким максимальным импульсом обладали лично вы (относительно Земли)?

В этой задаче вам нужно использовать единицу импульса кг · м /с

6. Изучение понятия “импульс силы”

Изменение импульса тела равно, как видно из формулы, произведению силы F на время ее действия t. Величина Ft тоже имеет особое название – импульс силы.

Импульс постоянной силы равен изменению импульса тела (в результате действия силы изменяется импульс тела)

(Учащиеся записывают определение и математическое выражение в тетрадь)

• В каких единицах измеряется импульс тела и импульс силы?
• Различные это единицы (одинаковые)?
• Как направлены векторы импульса силы и изменения импульса тела?(сонаправлены).

Если сила изменяется с течением времени, то промежуток времени, в течение которого действует сила, можно разбить на малые интервалы, в течение которых силу можно считать постоянной. Для определения изменения импульса в течение каждого такого интервала времени можно воспользоваться формулой. Сложив получившиеся изменения импульса тела, мы получим изменение импульса за весь промежуток времени, в течение которого действует сила. Если время, в течение которого действует сила, очень мало, как, например, при столкновении тел или при ударе, то можно формулой тоже пользоваться, но, понимая под силой среднюю силу, действующую на тело. [1]

Импульс замечателен тем, что он изменяется под действием данной силы одинаково у всех тел, если время действия силы одинаково. Одна и та же сила, действующая в течение определенного времени, добавит одинаковый импульс и тяжело нагруженной барже, и легкой байдарке.

(Учащиеся делают вывод: значит, с помощью формулы можно рассчитывать силу удара по изменению количества движения)

- Какие виды ударов, соударений вы знаете, дайте понятия (упругий и неупругий удары)(слайд 7)

7. Изучение закона сохранения импульса.(Слайд 8)

Геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

- Рассмотрим систему, состоящую из двух тел, взаимодействующих друг с другом. Такую систему образуют, например, два шара массами m1 и m2 , движущимися навстречу друг другу с начальной скоростью V01 и V02 соответственно. Пренебрегая внешними силами, действующими на шары, данную систему тел можно считать замкнутой.

- Силы взаимодействия между телами системы называются внутренними силами.

(Математическое выражение закона на доске выводит ученик)

- Что мы получили в правой и левой частях равенства?

В правой части равенства содержится суммарный импульс системы до взаимодействия, а в правой – после взаимодействия). Импульс каждого тела изменился, сумма же осталась неизменной. [1]

- Это означает, что при столкновении суммарный импульс системы сохраняется (записывают определение в тетради и проговаривают).

- При каком условии выполняется закон сохранения импульса?

Закон сохранения импульса справедлив для замкнутых систем.

- Закон сохранения импульса можно подтвердить с помощью опыта с тележками. Между двумя одинаковыми покоящимися тележками находится сжатая пружина. После пережигания нити, стягивающей пружину, тележки начинают двигаться по воздушной дорожке прибора в противоположные стороны с равными по модулю скоростями. Чему равно изменение импульса системы тел, состоящих из двух тележек?

Справедливость закона сохранения импульса можно проследить на опыте по взаимодействию шаров (слайд 7):

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 (слайд 10).Такую же отдачу испытывают пожарные, направляя мощную водяную струю на горящий объект и с трудом удерживающие брандспойт;Интересный и важный пример проявления и практического применения закона сохранения импульса – это реактивное движение.

(Учащиеся читают в учебнике и дают определение реактивного движения, записывают определение в тетрадь):

Реактивное движение – движение, которое возникает, когда от тела отделяется и движется с некоторой скоростью, какая-то его часть, т. е. движение, возникающее за счет выброса вещества.

Типичным примером реактивного движения может служить движение ракет.

(Рассказы учеников о реактивном движении) (слайд 12);

• Герон Александрийский – греческий механик и математик. Одно из его изобретений носит название Шар Герона. В шар наливалась вода, которая нагревалась огнем. Вырывающийся из трубки пар вращал этот шар. Эта установка иллюстрирует реактивное движение. [2]
• Сегнер Янош Андрош (1704-1777). Венгерский математик и физик. Занимался конструированием и совершенствованием различных научных приборов. Изобретенное им “сегнерово” колесо явилось прообразом первых реактивных гидравлических турбин. Причиной, вызвавшей вращение сосуда, является импульс, переданный ему струями воды. [2]
• Опыт с детским шариком (работа в парах). Возьмите детский воздушный шарик, слегка надуйте его и зажмите отверстие пальцем. Направив отверстие вниз, отпустите палец. Объясните движение шарика. Обсуждение результатов (движение воздушного шарика при выходе из него воздуха – подтверждает закон сохранения импульса).На принципе реактивного движения происходит движение водометного катера, движение кальмаров (кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин). Они передвигаются по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая ее через особое отверстие - "воронку", и с большой скоростью (около 70 км/час) двигаются толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. На принципе реактивного движения основано передвижение осьминогов, каракатиц (Слайд 14) (рассказ ученика).
• История развития ракетной техники. Идеи К. Э. Циолковского об использовании ракет для космических полетов. Запуск первого искусственного спутника Земли. Первый полет человека в космическом пространстве.

-  Сегодня мы не можем вспомнить тех людей, которые внесли свой вклад в развитие ракетной техники. Рассказ ученика. И вы, ребята, также можете внести свой вклад в интересное дело – в освоение космического пространства. (Слайд 15).

8. Обобщение изучаемого на уроке и введение его с систему ранее усвоенных знаний и умений. (Фронтальная беседа)

9. Решение задач. (Слайды 14-16)

10. Контроль за результатами учебной деятельности, осуществляемой учителем и учащимися, оценка знаний. (Электронный тест) [3]

Учащимся предлагается тест и дальнейшая самооценка ЗУН, полученных на уроке, если требуется, коррекция ответов.

11. Домашнее задание

§ 41-44, вопросы после параграфа.

12. Подведение итогов урока.

Информационные ресурсы

• Мякишев Г.Я. Физика: [Текст]: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский . – 11-е изд. – М.: Просвещение, 2003. – 306 с.
• Г.С.Лансберг Элементарный учебник физики [Текст]: Г.С.Лансберг, –  М.: Наука, 1985 г. – 460 с.
• Кирик Л.А.Физика-9: [Текст]: Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. – Харьков: Гимназия, 2001. – 160 с.
• Полный курс физики ХХI века [Электронный ресурс]: Компьютерная программа для изучения физики. – Режим доступа: http://www.mediahouse.ru

наверх

на главную