Презентация "Импульс тела. Импульс силы" 10 класс

ФИЗИКА - 10 класс. Тема: «Закон сохранения импульса». Урок №1.

Тема урока:

«Импульс тела. Импульс силы».

Цель урока: ознакомится с понятием импульса тела и импульса силы, их связи: научиться рассчитывать импульс тела, импульс силы; находить изменения импульса тела.

 

.

Значение импульса

Удары при авариях

Взрывы

Реактивное оружие

Все столкновения

атомных ядер,

ядерные реакции

«Я принимаю, что во Вселенной…

• «Я принимаю, что во Вселенной…
• есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, и, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает».
• Р. Декарт

Рене Декарт

(1596 – 1650)

Входной контроль знаний

• Механическое движение и его основные характеристики
• Что называется механическим движением (МД)?;
• Какие физические величины описываются МД?;
• Какие разделы механики вы знаете?;
• В чем состоит основная задача механики;
• Какая цель кинематики?;
• Какова основная задача динамики?

Подумай и ответь

• 1.Опытный баскетболист, принимая сильно посланный мяч, расслабляет руки и слегка подаётся назад вместе с мячом. Зачем?
• 2.Отчего хрупкий предмет разбивается, если его роняют на жёсткий пол, и остаётся целым, если он падает на мягкую подстилку?
• 3.В цирковом аттракционе атлету, лежащему на ковре, устанавливают на грудь наковальню и затем бьют по ней молотком. Опасны ли такие удары для атлета?

Так, например, при прыжках с какой-то высоты остановка тела происходит за счет действия силы со стороны земли или пола. Чем меньше продолжительность столкновения, тем больше тормозящая сила. Для уменьшения этой силы необходимо, чтобы торможение происходило постепенно. Именно по этой причине спортсмены приземляются на мягкие маты. Прогибаясь, они постепенно тормозят спортсмена. Так, например, при прыжках с какой-то высоты остановка тела происходит за счет действия силы со стороны земли или пола. Чем меньше продолжительность столкновения, тем больше тормозящая сила. Для уменьшения этой силы необходимо, чтобы торможение происходило постепенно. Именно по этой причине спортсмены приземляются на мягкие маты. Прогибаясь, они постепенно тормозят спортсмена.

• Задачи урока: 1.Вспомнить об импульсе, как о векторной физической величине, характеризующей механическое состояние тела. 2.Находить изменения импульса и представлять причину такого изменения.
• Работа с учебником.
• 1.Прочитать параграф.
• 2.Начертить таблицу в тетради.
• 3.Ответить на вопросы.
• 4. Записать в таблицу формулы и определения.

Повторить материал из 9-го класса

Вопросы	Ответы
1.Что называется импульсом?
2.Почему импульс – векторная величина?
3.Назовите единицу импульса тела в системе СИ?
4.Вывести формулу второго закона Ньютона в новом виде.
5.Как доказать (используя второй закон Ньютона), что импульс силы равен изменению импульса тела?
6.Нарисовать графики зависимости импульса от времени для равномерного и неравномерного движения.

СИЛА И ИМПУЛЬС

• Запишем второй закон Ньютона
• F = ma
p = mv –импульс тела после взаимодействия p0 = mv0 – импульс тела до взаимодействия Ft = p - p0

Вспомним какие задачи на тему «Импульс тела» вы решали в 9 классе

• 1. Машина массой 2т движется со скоростью 10 м/с. Каков импульс машины?
• 2. Мальчик массой 50 кг изменил свою скорость, с 2 м/с до 3 м/с за 10 с. Какая сила действовала на мальчика?
• 3. Сани массой 200 кг под действием силы 400 Н за 5 с изменили скорость с 3 м/с до 8 м/с. Найти импульс силы, импульс саней в начале и в конце движения.
• 4.Шарик массой 100 г свободно упал на горизонтальную площадку, имея в момент удара скорость 10 м/с. Найти изменения импульса шарика, если удар считать: а) абсолютно упругим, б) абсолютно неупругим. Модель с диска «Живая физика».

Задачи для учащихся 10-го класса 1.Уравнения движения материальной точки массой 2 кг X=5 – 8t+4t2. Найти импульс и его изменение: а) через 2 сек, б) через 4 сек после начала движения. 2.Два тела одинакового объёма, стальное и свинцовое, движутся с одинаковыми скоростями. Сравнить импульс этих тел (№373Р). 1.Мяч массой 200 г движется со скоростью 10 м/с под углом 450 к горизонту. Определить импульс мяча и изобразить скорость его движения и направления импульса на чертеже. Модель с диска «Живая физика». 4.Упругий шарик массой 100 г, летевший со скоростью 10 м/с, ударился о стенку под углом 600 . Найти изменения импульса шарика, если удар абсолютно упругий.

Подумай

и о т в е т ь !

У какого тела импульс больше:

у спокойно идущего слона или летящей пули?

(M >m , но V1<V2)

Каким максимальным

импульсом

обладали лично Вы

(относительно Земли)?

Есть ли

на рисунке

тела, обладающие

одинаковым импульсом?

У какого тела наибольший

по модулю импульс?

2

2

1

1

4

Закрепление материала Домашние задание

• Задача №319, №323 (задачник 10 – 11. А. П. Рымкевич).
• Параграф из учебника.
• Вспомнить материал из 9-го класса «Закон сохранения импульса. Реактивное движение».

Качественные вопросы 10 класс.

Качественные задачи	Ответы
1.Тело массой m брошено с начальной скоростью U0 под углом a к горизонту. Чему равно приращение модуля импульса тела и модуля приращения импульса за время полёта? Сопротивление воздуха не учитывать.
2.По изогнутой под прямым углом трубе течёт вода. Действует ли вода на трубу? В каком направлении?
3.Мяч, летящий со скоростью, ударяется в едущий ему навстречу со скоростью автомобиль. Какой станет скорость мяча после упругого удара?
4.Можно ли разогнать парусную лодку, направляя на паруса поток воздуха из мощного вентилятора, находящегося в лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?
5. «Горка» А с закреплёнными на ней телами B и C покоится на гладкой горизонтальной поверхности. Сначала с «горки» соскальзывает тело В, после чего соскальзывает тело С. В каком направлении в конце концов поедет «горка»? Массы тел А, В и С одинаковы. Трением при движении всех трёх тел пренебречь.

2 урок Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Цель: ввести понятие замкнутой системы, вывести закон сохранение импульса и проверить его на примерах. Научится применять ЗСИ к полёту ракет.

• 1.Ответить на вопросы: система каких тел называется замкнутой, какие силы называются внутренними, какие – внешними.
• 2.Вспомнить формулировку и запись закона сохранения импульса из 9 класса.

до взаимодействия

взаимодействие

после взаимодействия

m1

m2

m1

m2

V01

V02

V1

V2

F1

F2

Подумай!

Условие – рассматриваем замкнутую систему тел.

Закон сохранения импульса

0

0

0

0

Какую бы систему взаимодействующих тел мы не рассматривали, будь то Солнечная система или сталкивающиеся бильярдные шары, у тел системы с течением времени непрерывно изменяются координаты и скорости. Замечательным является то, что в системе тел, на которую не действуют внешние силы, имеется ряд величин, которые при движении тел не изменяются со временем. Именно к таким величинам относится импульс (или количество движения), который, как говорят, подчиняется соответствующему закону сохранения. Какую бы систему взаимодействующих тел мы не рассматривали, будь то Солнечная система или сталкивающиеся бильярдные шары, у тел системы с течением времени непрерывно изменяются координаты и скорости. Замечательным является то, что в системе тел, на которую не действуют внешние силы, имеется ряд величин, которые при движении тел не изменяются со временем. Именно к таким величинам относится импульс (или количество движения), который, как говорят, подчиняется соответствующему закону сохранения. Изучение нового материала

• Вывод закона сохранения импульса смотри в опорном конспекте №1
• Вывод формулы для реактивного движения смотри опорный конспект №2

Освоение

космоса

Кибальчич Н. А.

Циолковский К. Э

Королев С. П.

Строение ракеты

Устройство

одноступенчатой ракеты

Устройство

многоступенчатых ракет

Возвращаемся к началу урока (опыт с воздушным шаром) и определяем:

• отношение скорости оболочки к скорости газа;
• скорость оболочки находим из уравнений кинематики;
• скорость газов.
Решите задачу
• При выстреле из автомата вылетает пуля массой m со скоростью V. Какую по модулю скорость приобретет автомат, если его масса в 500 раз больше массы пули?
• Ответьте на вопросы: система каких тел называется замкнутой? в чём состоит ЗСИ? какое движение называют реактивным?

Домашнее задание

• Выучить алгоритм решения задач и решить задачи из бланка.
• Выучить теоретический материал.
• Подготовить эксперимент по теме «ЗСИ».

Домашняя работа. 10 класс. Урок №2. Проверка знаний по таблице. Найди ответ на вопрос.

Вопросы		Ответы
Какую систему тел называют незамкнутой?	Какое движение называется реактивным?
На каком законе основано реактивное движение?	Формула закона сохранения импульса.
Что такое замкнутая система тел?	Первое тело массой 2 кг движется со скоростью 6 м/с, второе неподвижно. После столкновения оба тела движутся вместе со скоростью 2 м/с. Какова масса второго тела?
При выстреле из автомата вылетает пуля массой m со скоростью V. Какую по модулю скорость приобретет автомат, если его масса в 500 раз больше массы пули?	Шарик массой m движется со скоростью V и сталкивается с таким же неподвижным шариком. Считая удар абсолютно упругим, определите скорости шариков после столкновения.
С лодки общей массой 200 кг, движущейся со скоростью 1 м/с, выпал груз массой 100 кг. Какой стала скорость лодки?	Железнодорожный вагон массой m, движущийся со скоростью V, сталкивается с неподвижным вагоном массой 2m и сцепляется с ним. С какой скоростью движутся вагоны после столкновения?
С тележки массой 210 кг, движущейся горизонтально со скоростью 2 м/с, в противоположную сторону прыгает человек массой 70 кг. Какова скорость человека при прыжке, если скорость тележки стала равной 4 м/с?	Чему равен модуль изменения импульса шара из пластилина массой 2m, движущегося со скоростью V, после столкновения со стенкой?
Неподвижное атомное ядро массой М испускает частицу массой m, движущуюся со скоростью V, и отлетает в противоположном направлении. Какой по модулю импульс приобретает при этом ядро?	Шарик массой m движется со скоростью V и сталкивается с таким же неподвижным шариком. Считая удар абсолютно неупругим, определите скорости шариков после столкновения.

3 урок Урок решения задач на закон сохранения импульса Цель. Отработать практические умения и навыки при решении физических задач по данной теме. Повторение пройденного материала

• Что называется импульсом тела? В каких единицах измеряется импульс?
• Что такое замкнутая система?
• Какой удар считается упругим?
• В чём состоит закон сохранения импульса?
• Что называют импульсом силы?
• Какую систему тел называют незамкнутой?
• Какой удар считается не упругим?
• При каких условиях выполняется закон сохранения импульса?

Решение задач

• Задача №1.
• U U
Задача №2. U 4U

m

m

До соударения

m

m

После соударения. Какой будет скорость тел?

m

m

m

m

До соударения

После соударения. Какой будет скорость тел?

Задача №3.

• Задача №3.
• U U=0
• Задача №4.
• U=0

m

m

m

m

До соударения

После соударения. Какой будет скорость тел?

m

m

m

m

m

m

До соударения

После соударения. Какой будет скорость тел?

Объяснение нового материала
Для системы материальных точек существует два закона связанных с понятием импульс. Первый закон – закон изменения импульса системы; второй – закон сохранения импульса системы.
(закон изменения импульса системы тел)	(закон сохранения импульса системы тел)
изменение суммарного импульса системы
- векторная сумма внешних сил, действующих на тела системы
Справедлив для незамкнутой механической системы материальных точек.	1.Справедлив для замкнутой системы (идеализация) 2.Справедлив при кратковременных (ударных) взаимодействиях. 3.При которых

Алгоритм решения задач Первый этап:

• Надо выбрать системы отсчета.
• Выбрать систему взаимодействующих тел.
• Определить какие силы являются внутренними, а какие - внешними.
• Определить импульс до и после взаимодействия.
• Написать закон сохранения импульса в векторном виде, а затем в скалярном.

Первый этап

Массы тел не меняются.	Задачи на взаимодействие тел, масса которых изменяется в результате внутренних изменений (взрывы снарядов).
Задача №1. Шар массой 100 гр., двигаясь со скоростью 3 м/с налетает на неподвижный шар. После взаимодействия первый шар движется со скоростью 2 м/с под углом 30о, а другой движется по углом 60о. Найти скорость второго шара.	Задача №2. Снаряд, летевший горизонтально со скоростью 100 м/с, разрывается на 2 равные части на высоте 40 м. Одна часть падает через 1 с. на землю точно под местом взрыва. Определите величину и направление скорости второй части снаряда сразу после взрыва.
Учащиеся вспоминают принцип относительности Галилея и формулы преобразования Галилея.
Задача №3. После этого решается следующая задача: Человек массой m1 за время t переходит с кормы на нос покоившейся лодки. Длинной L и массой m2. Определить скорость, которую приобретает лодка.

Второй этап. (Дополнение к алгоритму решения задач)

• Закон сохранения импульса следует применить, если внешние силы пренебрежимо малы в сравнение с внутренними (вычислить величины сил, как внутренних, так и внешних).
• Закон сохранения импульса следует применить при кратковременных (ударных) взаимодействиях тел между собой (определить время взаимодействия тел).
• Если в задаче нужно определить не только скорости взаимодействующих тел, то необходимо использовать другие физические законы (уравнение кинематики, динамики).

Второй этап

Выделим несколько типов задач на закон сохранения импульса.

Горизонтально летящая пуля, массой 10 г., двигаясь со скоростью 100 м/с, попадает в лежащий на горизонтальном столе брусок массой 100 г. и пробив его движется со скоростью 90 м/с. Найти скорость бруска после пробивания его пулей. Сравнить внешние силы с внутренними, если время движения пули в бруске 0,001 с., коэффициент трения между бруском и столом 0,1 м/с.

1.Система взаимодействующих тел «брусок – пуля». 2.Силы взаимодействия между телами – внутренние. 3.Силы тяжести, сила трения, сила реакции стола – внешние силы. 4.Время взаимодействия очень мало (удар). 5.Вычисляем силы внешние. Fпули=0,1Н Fбруска=1Н Fтрения=0,11Н Fупр=1,1Н 6.Внутренняя сила: пули на брусок 100Н 7.Взаимодействующие тела составляют замкнутую систему. Применим ЗСИ.   Pn= Pk   m1 U1= m1 U11+m2 U22 8.Написать ЗСИ в проекции на ось Ох. 9.Выразить формулу скорости бруска.

Домашнее задание

• 1.Выучить алгоритм решения задач.
• 2.Повторить теоретический материал.
• 3.Решить задачи.
• Брусок массой m скользит по наклонной плоскости, высота которого h и угол наклона альфа и падает на тележку с песком массой M. Какую скорость после этого будет иметь тележка? Трением при движении тел пренебречь.
• С высоты 20 м падает шар массой 1 кг. с начальной скоростью = 0. Когда шар проходит высоту 10 м, в него попадает пуля массой 10 г. и застревает в нем. Пуля выпущена со скоростью 800 м/м из винтовки, расположенной горизонтально. В какой точке поверхности Земли упадет шар?
• 4.На следующем уроке будем выполнять лабораторную работу.