Предмет: Класс Учитель физики

Предмет: Физика
Класс 10
Учитель
физики
первой
категории
Донецкой
специализированной
общеобразовательной физико-математической школы І-ІІІ ступеней №35 Кучеренко
Маргарита Васильевна
Тема урока: Импульс тела. Закон сохранения импульса.
Цели урока:
 образовательные: формирование понятий “импульс тела”, “ импульс силы”;
умения применять их к анализу явления взаимодействия тел в простейших
случаях; добиться усвоения учащимися формулировки и вывода закона
сохранения импульса;
 развивающие: формировать умения анализировать, устанавливать связи между
элементами содержания ранее изученного материала по основам механики,
навыки поисковой познавательной деятельности, способность к самоанализу;
 воспитательные:
вызвать
желание
постоянно
пополнять
свои
знания;
поддерживать интерес к предмету.
Оборудование: стакан и лист бумаги, штатив с железной линейкой, шары разной массы
и цилиндр.
Средства обучения: компьютер с мультимедийным проектором, презентация урока в
программе SMART Board Notebook, карточки с заданиями.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Технология: личностно-ориентированная.
Использованная литература:
1. Программа по физике для 10 класса
2. Е.В. Коршак, А.И.Ляшенко, В.Ф.Савченко. Физика. 10 класс: Учебник для
общеобразовательных учебных заведений – К.: Генеза, 2010. – 193с.
3. http://school-collection.edu.ru/
4. http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/509fb454-821a-44af-a3b6b3726e95a5e5/176.swf
Структура урока
1. Организационный момент
1 мин.
2. Активизация учебной деятельности
5 мин.
3. Формулирование темы урока, целей урока
2 мин.
4. Изучение нового материала
15 мин.
5. Закрепление нового материала
15 мин.
6. Домашнее задание
2 мин.
7. Подведение итогов
5 мин.
Ход урока
1. Организационный этап (1 мин.)
На доске спроецирован слайд 1. (рис.1). Доклад дежурного. Пожелание активно
поработать и проявить свои лучшие способности.
Рис.1
2. Активизация учебной деятельности
Учитель. Сегодняшний урок я хочу начать с высказывания Леонардо да Винчи
(1452 -1519), его мы знаем как художника, но он был не только великим живописцем,
но и великим математиком, механиком и инженером (слайд 2. Рис. 2).
Рис.2
“Знание – дочь опыта”; “Истолкователем природы является опыт. Он не
обманывает никогда…”. Но эксперимент сам по себе, без применения математического
аппарата, остается наблюдением.
Сегодня на уроке мы с вами не только будем ставить опыты, но и доказывать их
математически.
Зная основные законы механики, в первую очередь законы Ньютона, казалось бы,
можно решить любую задачу о движении тел. Вспомним:
1.
Как формулируется 2 закон Ньютона? (Сила, действующая на тело, равна
произведению массы тела и ускорения, сообщенного этой силой)
2.
О
чем
гласит
3
закон
Ньютона?
(Силы,
с
которыми
тела
взаимодействуют, всегда одинаковы и противоположно направлены.
Действия двух тел друг на друга равны между собой и направлены в
противоположные стороны).
Сейчас, ребята, я вам продемонстрирую опыты, а вы подумайте можно ли в этих
случаях используя только законы Ньютона решить задачи? (Слайд 3 (проблемный
эксперимент). Рис.3)
Рис.3
Учитель демонстрирует опыты.
Опыт №1. Скатывание маленького шарика с наклонной плоскости. Он сдвигает
цилиндр, находящийся на его пути. Можно ли найти силу взаимодействия тележки и
тела?
Взаимодействие шарика (кратковременное столкновение шарика и тела, удар) очень
мало и поэтому силу их взаимодействия определить трудно.
Опыт №2. Скатывание тяжелого шарика.
Сдвигает тело дальше. Можно ли в данном случае найти силу взаимодействия шарика и
тела?
Опыт №3. Выдергивание листа бумаги из-под стакана с водой. Можно ли в этом случае
найти силу взаимодействия стакана с листом?
Вывод:
Законы Ньютона позволяют решать задачи связанные с нахождением ускорения
движущегося тела, если известны все действующие на тело силы, но часто бывает очень
сложно определить действующие на тело силы. Как это было в наших опытах.
Учитель. Подумайте, а с помощью, каких физических величин можно охарактеризовать
движение тела?
Вывод: для характеристики движения надо знать массу тела и его скорость.
Учитель. Поэтому для решения задач вводят физическую величину - импульс тела.
3. Формулирование темы и целей урока.
Учитель. Запишем тему нашего урока “Импульс тела. Закон сохранения импульса”
(слайд 4, рис. 4).
Рис. 4
Цель урока: познакомиться с понятиями импульс тела и импульс силы, вывести
закон сохранения импульса, проверить его
применять закон
справедливость на опытах,
научиться
сохранения импульса при решении физических задач
(расчетных и качественных) и к объяснению явлений окружающего мира.
4. Изучение нового материала.
Учитель. Найдем взаимосвязь между действующей на тело силой, временем ее
действия, и изменением скорости тела. (слайд 5, рис.5)
Рис. 5
Пусть на тело массой m, которое покоится (v0 = 0), начинает действовать сила F.
Тогда из второго закона Ньютона ускорение этого тела будет а. Запишем закон в виде F
= m*a. С другой стороны: а = v/t
Или F*t = m*v
Обозначим произведение mv через р: p=mv Произведение массы тела на его скорость
называется импульсом тела.
Импульс р – векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором
скорости тела. Любое тело, которое движется, обладает импульсом.
Как любая физическая величина, импульс измеряется в определенных единицах.
Вопрос детям: Кто желает вывести единицу измерения для импульса? (Ученик у доски
делает записи.) [ р ] = 1 кг* м/с = 1 Н*с
Учитель. Слайд 6. (Рис.6) Понятие импульса первым ввел Декарт. Правда, величину p
= m*v он назвал “количеством движения”. Слово “импульс” в переводе с латинского
означает “толчок”.
Рис. 6
Вернемся к задаче. Слайд 7. (рис.7).
Если на движущееся тело со скоростью v0
действует сила F, то тело продолжит движение, но со скоростью v. F*t=m(v-v0) = mv –
mv0 = p –p0
Рис.7
В физике произведение силы на время действия называют импульсом силы.
Импульс силы показывает, как изменяется импульс тела за данное время.
Получили формулу второго закона Ньютона в импульсной форме.
Учитель. Подведем небольшой итог в виде Мини-теста «Проверь себя» .Слайд 8
(рис. 8)
Рис. 8
Учащиеся работают по вариантам: 1 вариант – розовый цвет, 2 вариант – голубой цвет.
Проверка в виде итога. Слайд 9. (рис.9)
Рис. 9
Совместно выделяем главное:
Импульс тела – это произведение массы и скорости тела
Импульс тела сонаправлен скорости тела
Если на тело не действует сила, то импульс тела равен нулю.
Если на тело действует сила, то тело изменяет импульс ( увеличивается или
уменьшается)
Учитель. Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих
физических величин. Это свойство сохранения. И выполняется оно только в замкнутой
системе. Слайд 10 (рис.10).
Рис. 10
Система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела, не
взаимодействуют с другими телами, не входящими в эту систему.
Видеофрагмент (на нитях подвешиваются шарики) . Правый отклоняют и отпускают.
Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он
останавливается. При этом левый шарик приходит в движение и отклоняется
практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.
Здесь хочется озвучить слова Рене Декарта, который сказал, что импульс
-
«количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, и, таким
образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько же своего
движения, сколько его сообщает.»
Импульс каждого из тел, составляющих замкнутую систему, может меняться в
результате их взаимодействия друг с другом.
Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не
меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.
В этом заключается закон сохранения импульса.
Учитель. Выведем математическую формулу закона сохранения импульса на примере
взаимодействия двух шаров. Вывод формулы закона сохранения импульса проводится
с помощью презентации. Слайд 11 (рис. 11).
Закон сохранения импульса
При взаимодействии двух тел замкнутой системы
суммарный импульс системы сохраняется.
Это утверждение носит название закона сохранения импульса.
V1 и V2 – скорости тел до взаимодействия
u1 и u2 – скорости тел после взаимодействия
V1
m1
U1
m1
m2
m2
U2 V2
Рис. 11
Учитель. Запишем закон сохранения импульса в тетрадь в векторном виде и
запишем е го формулировку.
Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не
меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.
5. Закрепление. Решение задач
Учитель. Предлагаю использовать изученный закон к решению качественной задачи.
Воздушный шарик, находящийся в неподвижности, лопнул. Определите, на какой из
картинок правильно изображены импульсы частей шара?
Слайд 12 (рис.12).
Правильный ответ – верхний справа, т.к. массы частей равны, значит скорости будут
одинаковыми.
Рис. 12
Учитель. Решим расчетную задачу. У каждого на столе лежит листик с алгоритмом
решения задач на закон сохранения импульса.
АЛГОРИТМ решения задач
1. Записать условие задачи.
2. Сделать чертеж, показав тела, их массы, скорости до и после взаимодействия, ось
движения.
3. Записать закон сохранения импульса в общем виде.
4. Записать этот же закон конкретно к условию задачи (учет направления скорости)
5. В полученное уравнение подставить данные условия и решить его.
6. Рассчитать числовое значение и наименования.
7. Записать ответ.
Мальчик массой 25 кг, бегущий со скоростью 4м/с, догоняет скейт массой 2 кг,
движущийся со скоростью 2 м/с, и запрыгивает на него. С какой скоростью будет
двигаться мальчик? Слайд 13 (рис.13).
Рис. 13
Учитель показывает решение задачи на доске, используя алгоритм. (Слайд 13, рис. 14)
Рис. 14
Учитель. Я думая, что каждый из вас слышал такую поговорку «Баба з возу – кобилі
легше». Как это можно трактовать с помощью закона сохранения импульса? Проверим
справедливость народной мудрости, решив интерактивную задачу. Слайд 14 (рис.15).
Рис. 15
Полученный ответ необходимо проанализировать.
Учитель. Получается, что телега стала ехать с меньшей скоростью. Где же легче?
Ответы учащихся. Надо прыгать в другую сторону.
Учитель. Хорошо. Давайте проверим вашу гипотезу. Решим задачу. Дед с бабой, масса
которой 80 кг, возвращаются с рынка, лошадь везет телегу со скоростью 2 м/с. С какой
скоростью лошадь станет везти телегу, когда баба спрыгнет с нее в противоположном
направлении движению телеги, масса телеги вместе с дедом равна 170 кг? Слайд 15
(рис. 16). Решить задачу на доске и сделать анализ ответа предлагаю любому
желающему.
рис. 16
А теперь поработаем в группах (одна парта – одна группа). Каждая группа получает
лист А-4 с заданием. Используя закон сохранения импульса при взаимодействии двух
тел, определите их скорости до и после взаимодействия. Решение задачи произвести на
этом же листе. Распределение
задач по группам такое, чтобы можно было детям с тем же номером группы обменяться
решением и провести взаимопроверку.
Группа 1. Задача. Корабль, масса которого 20 т, движется с выключенным двигателем
со скоростью 10 м/с. Сталкивается с неподвижной льдиной массой 5 тонн. Какая
скорость будет у корабля после столкновения со льдиной (удар неупругий).
Группа 2. Задача. Из ружья массой 5 кг вылетает пуля массой 5 г со скоростью 600 м/с.
Найти скорость отдачи ружья.
Группа 3. Задача. На железнодорожной станции формируется состав. Тепловоз массой
20 т движется со скоростью 20 м/с навстречу катящемуся вагону со скоростью 2 м/с. С
какой скоростью тепловоз будет толкать впереди себя вагон такой же массы? ( удар
неупругий).
Группа 4. Задача. Во время экспертизы ДТП установлено, что до столкновения с
легковым автомобилем, масса которого 3 т, грузовик массой 15 т двигался со скоростью
15 м/с. В результате столкновения грузовик продолжил движение со скоростью 10 м/с, а
легковой авто был отброшен горизонтально
в противоположную сторону своему
движению со скоростью 15 м/с. Определите с какой скоростью двигался легковой авто
до ДТП.
Рис. 17
Учитель предлагает обменяться листами с решением и проверить, решение задач
обговаривается, сверяется с доскою. Слайд 16 (рис. 17). Решенные задачи
вывешиваются на магнитной доске.
6. Домашнее задание
Учитель предлагает записать домашнее задание (слайд 17):
§27-28 читать, решить упр. №18 (1-3),
для тех, кто хочет получить оценку 10 баллов, подобрать 2 пословицы и поговорки, где
выполняется закон сохранения импульса,
для тех, кто хочет получит 11-12 баллов, найти моменты выполнимости и
невыполнимости закона сохранения импульса во фрагменте мультфильма «Бременские
музыканты». Учащимся предлагается просмотреть фрагмент.
7. Подведение итогов.
В жизни мы часто встречаемся с такими явлениями как отскакивание мяча при
ударе о стену, землю; при разлете шаров в бильярде. На даче при поливе со шланги
наблюдаем, как шланг извивается, когда вода вытекает из него. В ванной комнате
многие наблюдали, что при сильном напоре воды шланг начинает крутиться в разные
стороны. Охотники, рассказывают, что при стрельбе из оружия ощущают отдачу. А на
уроках биологии вы знакомились с принципами движения морских обитателей:
каракатицы, медуз, осьминогов. (Слайд 17, рис. 18). Учащимся предлагается
просмотреть видефрагмент.
Рис. 18
Учитель. Ребята я надеюсь, вы теперь сможете, на научной основе объяснить многие
явления окружающего мира и выполнить домашнее задание с мультфильмом.
Напомним, какой закон пригодится для этого, сформулируйте.
Учитель оценивает самых активных детей.
Учитель. Хочу закончить урок вот такими словами Л.Куклина, где тоже выполняется
закон сохранения импульса:
Все в мире цепью связано нетленной,
Все включено в один круговорот.
Сорвешь цветок, а где-то во Вселенной
В тот миг звезда сорвется и падет.
Учитель: Спасибо за урок!