Конспект уроку на тему "Імпульс сили та імпульс тіла. Закон збереження імпульсу" - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Закон Всесвітнього тяжіння. Вага тіла. Закон Всесвітнього тяжіння. 1 19.08kb.
Конспект уроку на тему: (з впровадженням інтерактивних методів) 1 62.81kb.
Тепловий стан тіла. Температура. Вимірювання температур 1 28.92kb.
1. Потенціальні сили. Приклади потенціального силового поля. 1 47.51kb.
Конспект уроку з читання на тему: «Як тебе не любити, Києве мій! 1 62.08kb.
Урок на тему: Світовий океан та його частини «Блакитна планета» 1 229.58kb.
Конспект уроку: Гамлет вічний образ світової літератури 1 25.49kb.
Конспект уроку гри «Як колобка в футбол грати вчили» 1 98.49kb.
Конспект уроку з англійської мови для учнів 5-х класів 1 56.13kb.
Конспект урока чтения в 1 классе на тему «Звук [Ц], буква Ц» 1 33.94kb.
«що для чого потрібно» 2 405.61kb.
13419, Житомирська область, Андрушівський район, с. Новоівницьке 1 56.48kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

Конспект уроку на тему "Імпульс сили та імпульс тіла. Закон збереження імпульсу" - страница №1/1

Конспект уроку на тему

“Імпульс сили та імпульс тіла. Закон збереження імпульсу”


Тема уроку: Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу

Мета уроку:

освітня: формування  понять  “імпульс  тіла”,  “імпульс  сили”; вміння  застосовувати їх  до аналізу  явища  взаємодії  тіл в найпростіших випадках; домогтися засвоєння учнями формулювання і виведення закону збереження імпульсу;

розвиваюча: формувати  вміння  аналізувати,  встановлювати зв’язки  між  елементами змісту  раніше  вивченого матеріалу з основ механіки, навички пошукової пізнавальної діяльності, здатність до самоаналізу;

виховна: розвиток  естетичного  смаку учнів, викликати бажання постійно поповнювати свої знання; підтримувати інтерес до предмета.

Обладнання: металеві кульки на нитках, візки демонстраційні, важки, підручник з фізики, збірник задач з фізики.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Хід уроку.



1. Організаційна частина.

2. Пояснення нового матеріалу.

На попередніх уроках ви бачили, що закони руху дають змогу розв’язувати задачі механіки, коли відомі сили, прикладені  до тіл. Може здатися, що на цьому можна було б закінчити вивчення механіки. Проте в багатьох випадках закони руху не можна вико-ристати для розв’язування задач саме через те, що невідомі сили. Наприклад, коли доводиться розглядати зіткнення двох тіл – зіткнення автомобілів, вагонів або більярдних куль, важко визначити значення сил, які виникають при цьому.

У таких випадках для розв’язування задачі застосовують наслідки із законів руху. При цьому з’являються нові величини замість сил і прискорень.

Ці величини імпульс і енергія.



Експеримент.
Дослід № 1.

Скочування легкорухливого візка із похилої площини.  Він  зрушує інший візок, що стоїть нерухомо на його шляху. Чи можна знайти силу взаємодії візків? 



Дослід № 2.

 Скочування навантаженого візка. Зрушує  другий візок  далі. Чи можна в даному випадку знайти силу взаємодії візків? Зробіть висновок: за допомогою яких фізичних величин можна  охарактеризувати рух тіла?



Висновок: закони Ньютона дозволяють вирішувати завдання, пов’язані з визначенням прискорення рухомого тіла, якщо відомі  всі діючі на тіло сили, тобто рівнодіюча всіх сил. Але часто буває дуже складно визначити рівнодіючу силу, як це було в наших дослідах.

Якщо на вас котиться іграшкова візок, ви можете зупинити його ногою, а якщо на вас котиться вантажівка? 



Висновок: для характеристики руху треба знати масу тіла і його швидкість.
Тому для вирішення  завдань використовують ще одну важливу  фізичну  величину - імпульс тіла. (слайди 2-3)

Поняття імпульсу було введено у фізику французьким вченим Рене Декартом (1596-1650 р.), який назвав цю величину “кількістю руху”: “Я приймаю, що у всесвіті ... є відома кількість руху, який ніколи не збільшується, не зменшується, і, таким чином, якщо одне тіло приводить в рух інше, то втрачає стільки свого руху, скільки його надає”. Декарт встановив закон збереження кількості  руху, однак він не ясно уявляв собі, що кількість руху є векторною величиною. Поняття кількості руху  уточнив  голландський  фізик і математик Гюйгенс,  який,  досліджуючи  удар куль, довів,  що  при їх зіткненні зберігається не  арифметична  сума, а векторна  сума кількості руху.



Сила та імпульс

Формулу другого закону Ньютона    можна записати інакше, коли пригадати, що прискорення   характеризує швидкість зміни швидкості: 



.

Підставивши цей вираз до формули другого закону Ньютона, дістанемо: 



   (1)

Тут   υ-υ0– зміна швидкості, t – час, за який ця зміна відбулася. Однак t – це також час дії сили, бо швидкість змінюється тільки під дією сили

Запишемо формулу (1) у такому вигляді: 

      (2)

У правій частині цієї рівності стоїть зміна  величини   – добутку маси тіла на його швидкість. Ця величина має особливу назву – імпульс тіла і позначається буквою р: імпульсом тіла називається величина, що дорівнює добутку маси тіла на його швидкість. (слайд 4)

Формула (2) – це просто інакше записаний другий закон Ньютона. Вона дає змогу сформулювати його інакше, ніж ми це робили раніше: внаслідок дії сили змінюється імпульс тіла. Зміна імпульсу дорівнює добутку сили, прикладеної до тіла, на час її дії. А це означає, що одна й та сама сила за однаковий час спричиняє у будь-якого тіла ту саму зміну імпульсу, бо до лівої частини рівності (2) маса не входить. Величина   Ft також має назву – імпульс сили, так що, згідно з формулою (2), зміна імпульсу тіла дорівнює імпульсу сили.

Імпульс тіла р=mυ   і імпульс сили Ft   – величини векторні. Вектор імпульсу тіла напрямлений так само, як і вектор швидкості. Вектор імпульсу сили – так само, як і вектор сили.

З формули (2) випливає, що імпульс тіла вимірюється в кілограм-метрах за секунду (кг·м /с), а імпульс сили – в ньютон секундах (Н·с).

Задача:

Визначте імпульс тіла масою 2 кг, що рухається із швидкістю 5 м/с.



Закон збереження імпульсу

Імпульс має цікаву й важливу властивість, яка характерна лише для не багатьох фізичних величин. Це – властивість збереження.


У чому вона полягає?

Властивість збереження – це властивість залишатися незмінним. Саме така властивість імпульсу тіл. Вона стосується випадку коли, коли два або більше тіл взаємодіють одне з одним, але на них не діють зовнішні сили. Така група тіл, або як кажуть, система тіл, називається замкненою:



Замкнена система тіл – це сукупність тіл, що взаємодіють між собою, але не взаємодіють з іншими тілами.

З’ясуємо поняття замкненої системи і властивість збереження імпульсу на простих дослідах.



Дослід № 3. (на нитках підвішуються дві кульки)

Праву кульку відхиляють і відпускають.  Повернувшись  в  прямовисне положення і вдарившись об нерухому кульку, вона зупиняється. При  цьому ліва кулька починає рухатися і відхиляється практично на той же кут, що і відхиляли праву кульку.



Дослід № 4. 

Поставимо на горизонтальну поверхню два візки однакової маси m. До торця одного візка прикріпимо пластилінову кульку і до обох візків на торцях прикріпимо пружині буфери. Нехай спочатку візки повернені один до одного торцями без пружин. Надамо обом візкам однакових за модулем швидкостей назустріч один одному. Візки зустрінуться, пластилін скріпить їх і вони зупиняться. Результати досліду легко зрозуміти. Два візки, що стикаються, – це система двох взаємодіючих тіл. Її можна вважати замкненою системою, оскільки дія на візки інших тіл – землі та опори – компенсовані. До зустрічі імпульси обох візків за модулем однакові, а за напрямом протилежні. Отже , сума імпульсів обох візків дорівнює нулю. Під час зіткнення візки взаємодіють, тобто діють один на одного з деякими силами, рівними за модулем і протилежними за напрямом (третій закон Ньютона). Тому імпульс кожного з візків змінився. Проте сума імпульсів залишилась такою самою, тобто дорівнює нулю – адже візки зупинилися. Повернемо візки так, щоб вони були звернені один до одного пружинними буферам. Повторивши дослід, переконаємося в тому, що після зіткнення візки роз’їдуться в протилежні боки з однаковими за модулем, але протилежними за напрямом швидкостями. Отже, під час взаємодії імпульси візків знову змінилися, проте сума імпульсів, як і раніше, дорівнює нулю, тобто вона зберігається. Маси і швидкості тіл можуть бути також різними. Не слід вважати, що загальний імпульс системи тіл зберігається тільки тоді, коли він дорівнює нулю. Нехай маси візків неоднакові: маса лівого візка дорівнює m1, правого – m2. Нехай і швидкості, надані візкам, будуть різні –  υ1 у лівого і   – υ2 у правого. Отже, до зіткнення  імпульс лівого візка був  m1υ1, правого – m2υ2. Під час зіткнення на лівий візок подіяла деяка сила  F1, на правий – сила F2, що дорівнює їй за модулем, але протилежна за напрямом. Час t дії обох сил однаковий. Внаслідок дії сил швидкості обох візків змінилися. Нехай швидкість лівого дорівнює υ1’, правого  υ2’. Змінилися, звичайно, також імпульси візків.

Запишемо для кожного візка рівняння (2); для лівого візка: 

; для правого:  . Додамо почлено ці рівності: 

,


або

.
У лівій частині рівності стоїть сума імпульсів обох візків до зіткнення, у правій – сума імпульсів тих самих візків після взаємодії. Імпульс кожного візка змінився, проте сума імпульсів залишилась незміною.

Коли взаємодіють не два, як у наших прикладах, а багато тіл, то можна, застосувавши до кожного з них формулу (2), довести, що і в таких випадках сума імпульсів замкненої системи взаємодіючих тіл не змінюється (зберігається).

У цьому й полягає закон збереження імпульсу:
геометрична сума імпульсів тіл, що утворюють замкнену систему, залишається сталою під час будь-яких рухів і взаємодій тіл системи. (слайд 5)

У природі й техніці ми часто зустрічаємося із системами тіл, які можна вважати замкненими. Такими системами є гвинтівка і куля в її стволі, гармата і снаряд, оболонка ракети і паливо в ній, Сонце і планети, Земля та її супутник. І щоразу, коли під дією сил взаємодії змінюється імпульс одного з тіл системи, змінюються також імпульси інших тіл, проте завжди так, що загальний імпульс усіх тіл залишається незмінним.

Якщо система тіл не замкнена. Незамкнена система тіл – це система тіл, що взаємодіють між собою, на яку крім того, діють також якісь зовнішні, “сторонні” для системи тіла, зовнішні сили. В такому разі загальний імпульс системи не зберігатиметься, він змінюватиметься. А зміна імпульсу дорівнює імпульсу тієї сили, що прикладена до системи. Ковзаняра, який стоїть на льоду,  може змусити зрушити з місця (змінити імпульс) поштовх його товариша. Проте якщо ковзаняр тягнутиме однією своєю рукою другу, то це не змінить його імпульс.

Розглянемо застосування закону збереження імпульсу в техніці і природі. (слайди 6 -10)

Короткочасна взаємодія тіл(удар) може бути двох видів: пружний і непружний. (слайди 11 -12)

3. Закріплення  нового матеріалу.

Задачі:

1) Знайти імпульс вантажного автомобіля масою 10 т, який рухається з швидкістю 36 км/год, і легкового автомобіля масою 1 т, що рухається з швидкістю 25 м/с.

2) З якою швидкістю летітиме хокейна шайба масою 160 г, щоб її імпульс дорівнював імпульсові кулі масою 8 г, яка летить із швидкістю 600 м/с?

Запитання:
1) Що таке імпульс тіла? (імпульсом тіла називається величина, що дорівнює добутку маси тіла на його швидкість).

2) Чому дорівнює модуль імпульсу тіла? (mυ).

3) Що таке імпульс сили? (Ft).

4) Чи може імпульс тіла дорівнювати нулю? (Може).

5) Як напрямлений вектор імпульсу тіла? (Так само як вектор швидкості).

6) Як напрямлений вектор імпульсу сили? (Так само як вектор сили).

7) Що можна сказати про імпульс тіла, коли сума сил, прикладених до нього, дорівнює нулю? (Він не змінюється).

8) Що таке замкнена система тіл? (Замкнена система тіл – це сукупність тіл, що взаємодіють між собою, але не взаємодіють з іншими тілами).



9) У чому полягає закон збереження імпульсу? (Геометрична сума імпульсів тіл, що утворюють замкнену систему, залишається сталою під час будь-яких рухів і взаємодій тіл системи).

4. Підсумок уроку.
5. Домашнє завдання.