Урок физики "Закон сохранения импульса"

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Место урока в данной теме: данный урок построен на актуализации знаний учащихся по теме импульс тела и является очень важным и последовательным в системе изучения динамики.

Цель урока: способствовать формированию понятий: импульса тела, импульса силы, замкнутая система, внутренние силы, внешние силы; сформулировать закон сохранения импульса.

Задачи 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;

Воспитательные:
учить подготавливать рабочее место; соблюдать дисциплину; воспитывать умение применять полученные знания при выполнении самостоятельных заданий и последующего формулирования вывода; воспитывать чувство патриотизма в отношении к работам русских ученых в области движения тела с переменной массой (реактивное движение) – К. Э. Циолковский.

Развивающие:
расширять кругозор учащихся путем осуществления межпредметных связей (внутренних: физика и техника, физика и история физики); развивать физически грамотную речь, во время фронтальной устной работы;
формировать: научное представление об устройстве материального мира; универсальный характер полученных знаний путем проведения мини-исследований;

Педагогические технологии:

Проблемное обучение;

Проектная технология;

здоровьесберегающие;
ИКТ;

Методические приемы:

аналитическая беседа;

эвристическая беседа;

исследовательская деятельность

Требования к учащимся:
В результате изучения материала на данном уроке ученик должен
Знать/понимать:
1. смысл импульса материальной точки как физической величины;
2. формулу, выражающую связь импульса с другими величинами (скорость, масса, кинетическая энергия);
3. классифицирующий признак импульса (векторная величина);
4. единицы измерения;
5. второй закон Ньютона в импульсной форме и его графическую интерпретацию; закон сохранения импульса и границы его применения;
6. вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие данного раздела физики.
Уметь:
1. описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов;
2. приводить примеры проявления закона сохранения импульса в природе и технике;
3. применять полученные знания для решения физических задач на применение понятия «импульс материальной точки», закона сохранения импульса.

Педагогические технологии:

Проблемное обучение;

Проектная технология;

здоровьесберегающие;
ИКТ;

Методические приемы:

аналитическая беседа;

эвристическая беседа;

исследовательская деятельность

Виды и формы контроля учебной деятельности учащихся:
по дидактической цели: обучающий;
по назначению: текущий;
по содержанию: по теории;
по уровню проверки: репродукция знаний, действия в новой ситуации;
по продолжительности: кратковременный;
по способу участия учеников: индивидуальный;
по виду ответа: устный.

Оборудование: необходимое для демонстрации и проведения экспериментов по закону сохранения импульса, ПК, мультимедийный проектор; экран.

Используемая литература:
1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н. Физика-10: Изд.15-е. – М.:
Просвещение, 2006.
2. Мякишев Г. Я. Механика – 10: Изд. 7-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2005.

Технологическая карта

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Мотивация к изучению нового материала (актуализация знаний).

Учитель: Тема нашего сегодняшнего урока «Импульс. Закон сохранения импульса»
Предлагаю обсудить следующие возможные ситуации:

1. Человек выходит из лодки на берег… Что произойдет в данном случае с лодкой?

Возможный ответ учащихся: лодка движется в направлении, противоположном направлению движения человека. (Если учащиеся затрудняются, то учитель использует анимацию со слайда)

1. Снаряд, имеющий горизонтальную скорость, попадает в неподвижный вагон с песком и застревает в нем – как пример неупругого взаимодействия.
   Возможный ответ учащихся: вагон со снарядом начнет движение. (Используя анимацию слайда, учитель показывает результат)

2. Стальная пуля, летящая горизонтально, попадает в центр боковой грани неподвижного стального куба – как пример абсолютно упругого взаимодействия.
   Возможный ответ учащихся: после абсолютно упругого взаимодействия стальной пули со стальным бруском, они начнут движение в противоположных направлениях. (Используя анимацию слайда, учитель показывает результат)

1. Актуализация комплекса знаний.

Учитель:
Для того чтобы решать подобные задачи, необходимо знать, что такое импульс тела и импульс силы.

Дом. задание было повторить из курса физики импульс тела, импульс силы.

Фронтальный опрос:

1. Что называют импульсом тела? (p=mv)

2. Какая это величина: векторная или скалярная? (Векторная , т.к. зависит от скорости - векторной величины)

3. Какое направление имеет импульс тела? (в сторону скорости)

4. Что называют импульсом силы? (изменение импульса тела: F = ma, F=m(ΔV/t), Ft = m(V - V₀), Ft = mV - mV₀, Ft = p - p₀, Ft = Δp.)

5. Единица импульса тела: кг*м/с
   единица импульса силы: Н*с

1. Разминка для ума

Вариант 1

1. Найдите первоначальный импульс тела, если его масса 2кг (4 кг*м/с)

2. Найдите импульс тела в конце 5 секунды

(6 кг м/с)

1. Найдите изменение импульса за всё время наблюдения (6 кг м/с)

1. Найдите суммарный импульс системы, состоящей из двух шаров.

2. Каков характер движения тела на участке 0-1 и 1-2?

1. равнозамедленное, 1-2 равномерное

2 вариант

1. Найдите первоначальный импульс тела, если его масса 2кг (12 кг м/с)

2. Найдите импульс тела в конце 5 секунды (9 кг м/с)

3. Найдите изменение импульса за всё время наблюдения. (8 кг м/с)

1. Найдите суммарный импульс системы, состоящей из двух шаров

1. Каков характер движения тела на участке 0-1 и 1-2?

1. равнозамедленное, 1-2 равномерное

(Взаимопроверка)

4. Изучение нового материала

Учитель:

• И так, мы говорим про импульс: данную физическую величину, впервые ввел французский математик, Рене Декартом, и назвал «количество движения».

• Скажите, а как вы думаете, с чем схожа эта физическая величина. Давайте выразим связь импульса с кинетической энергией: т.к. V = p/m, а W_k = mV²/2, и после преобразований, (которые учитель выполняет на доске совместно с учениками), получаем, что W_k = p²/2m.
  

• Вашему вниманию Отрывок из мультфильма: Герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен рассказывал: “Схватив себя за косичку, я из всех сил дернул вверх и без особого труда вытащил из болота себя”. Возможна ли такая ситуация?

Думаю, что нам поможет ответить на этот вопрос закон сохранения импульса.

Эксперимент: Два шарика катятся навстречу друг другу и сталкиваются. Вы уже знаете, что если на тело действует другое тело, то оно изменяет свою скорость. В данном случае очевидно, что в результате взаимодействия шаров импульс каждого из них изменился.

Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой (т. е. не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют замкнутую систему.

Силы, с которыми тела взаимодействуют между собой, являются внутренними силами.

Таким образом, несмотря на то, что импульс каждого тела при взаимодействии изменяется, полный импульс (сумма импульсов обоих тел) остается неизменным.

Векторная сумма импульсов тел не изменяется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.

Ответьте на вопросы:

1. И так какие физические явления показаны в отрывке мультфильма?

Возможный ответ: Взаимодействие тел: барон Мюнхгаузен – рука.

2). Можно ли таким образом поднять себя?

Возможный ответ: Чтобы изменить свою скорость барон Мюнхгаузен должен взаимодействовать с другим телом, потому что во взаимодействии участвуют не менее двух тел. А одно тело( барон+ рука) изменить свою скорость не может.

5. Физкультминутка

Используя здоровьесберегающие технологии, учитель проводит небольшую физическую разминку «Ходим в шляпах», направленную на смену позиций учащихся во время урока. Учитель предлагает учащимся положить учебник физики к себе на голову и встать со стула таким образом, чтобы учебник не упал. Затем в положении стоя и с книгой на голове, учащиеся поочередно поднимают руки, делают небольшие повороты туловища вправо, затем влево, поднимают одну ногу, затем другую. В заключении, ученики присаживаются за свои рабочие места. При выполнении всех упражнений, ученики стараются удержать книгу на голове без помощи рук.

6. Экспериментальная проверка закона сохранения импульса:

 А теперь, я предлагаю вам разделиться на группы и поэкспериментировать самим. Выполнять опыты, отвечать на вопросы и делать выводы вы будете всей группой, а отчет сделает капитан вашей группы (выберите его заранее). После выполнения мини-экспериментов вы делаете отчет по схеме:

1. Что делали?

2. Что наблюдали?

3. Результаты измерений…

4. Вывод….

1 группа

Эксперимент№1 (на нитях подвешены в ряд шарики)

Крайний правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом крайний левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.

Опыт повторяется с двумя шарами: 2 крайних шара отклоняют, одновременно отпускают. При этом отклоняются 2 левых шара одновременно.

Выяснить работает ли закон сохранения, если использовать справа шар в двое большим по массе, чем остальные.

Вывод: в замкнутой системе тел выполняется равенство: 2m₁ v = (m₁+ m₂)v, где m₁ =m₂

2 группа

Эксперимент№2

Укрепить на штативе два желоба на одной высоте, под одним углом, установив напротив друг друга.

Между ними поместить тележку с песком. По желобам попеременно скатывается шарик. Измерив, пути, которые проходит тележка (тележка возвращается в свое первоначальное положение), можно сделать вывод: что закон сохранения импульса выполняется при неупругом взаимодействии.

3 группа

Эксперимент№3

Необходимо исследовать: как поведут себя шарики при взаимодействии?

Два одинаковые шарика подвешены на нитях на одном уровне. Шарик 1 отклоняют от вертикали на угол α и отпускают. Понаблюдайте за отклонением шариков, после взаимодействия.

Вернувшись в прежнее положение, он ударяет по шарику 2 и останавливается. При этом шарик 2 приходит в движение и отклоняется на тот же угол α.

Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).

Что можно сказать о движении шариков (как отклонялись) после взаимодействия? Почему?

Вывод: 2 шарик (меньший по массе) отклонился на больший угол, что свидетельствует о выполнении закона сохранении импульса.

7. Проверка полученных знаний (устная работа).

1. Отрывок из мультфильма «Ну, погоди!»:

• Мог ли волк дуя на парус, разогнать парусник?

Возможные ответы: Изменить импульс системы могут только внешние силы. Волк – воздух – силы внутренние. Если бы он дул мимо паруса ….(мы бы наблюдали реактивное движение)

1. Область применение закона сохранения импульса тел: только в замкнутых системах.
   
   

Большое значение закон сохранения импульса имеет для реактивного движения. Что такое реактивное движение, историей его развития, использование реактивного движения живыми существами познакомимся на следующем уроке.

Для этого подготовьте к следующему уроку сообщения: "История космонавтики", "Реактивное движение. Ракеты", "Использование реактивного движения живыми существами"

8. Итоги.

1. Какую физическую величину изучили?
2. С каким фундаментальным законом природы ознакомились?
3. Какова область применения закона сохранения импульса тела?

Д\З

9. Рефлексия. Какое значение для тебя лично имеют знания и умения, полученные сегодня?

Наша лестница успеха…

Скажите вы сегодня до какой ступеньки добрались?

Всем большое спасибо за урок.

Маршрутный лист 1 группы

Цель: проверить закон сохранения импульса.

Ход эксперимента (на нитях подвешены шарики в ряд)

Крайний правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом крайний левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.

Опыт повторяется с двумя шарами: 2 крайних шара отклоняют, одновременно отпускают. При этом отклоняются 2 левых шара одновременно.

Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).

Вопрос: Выяснить работает ли закон сохранения, если использовать справа шар в двое большим по массе, чем остальные?

Отчет по схеме:

1. Что делали?

2. Что наблюдали?

3. Результаты измерений…

4. Вывод.

Маршрутный лист 2 группы

Цель: проверить закон сохранения импульса.

Ход эксперимента: Укрепить на штативе два желоба на одной высоте, под одним углом, установив напротив друг друга.

Между ними поместить тележку с песком. По желобам попеременно скатывается шарик. Измерив, пути, которые проходит тележка (тележка возвращается в свое первоначальное положение), можно сделать вывод: что закон сохранения импульса выполняется при неупругом взаимодействии.

Вопрос: Что можно сказать о движении тележки? Какое наблюдали взаимодействие?

Отчет по схеме:

1. Что делали?

2. Что наблюдали?

3. Результаты измерений…

4. Вывод.

Маршрутный лист 3 группы

Цель: проверить закон сохранения импульса.

Ход эксперимента: Два одинаковые шарика подвешены на нитях на одном уровне. Шарик 1 отклоняют от вертикали на угол α и отпускают. Понаблюдайте за отклонением шариков, после взаимодействия.

Вернувшись в прежнее положение, он ударяет по шарику 2 и останавливается. При этом шарик 2 приходит в движение и отклоняется на тот же угол α.

Поменяйте один из шаров на более тяжелый шарик. (эксперимент повторите).

Вопрос: Что можно сказать о движении шариков (как отклонялись) после взаимодействия? Почему?

Отчет по схеме:

1. Что делали?

2. Что наблюдали?

3. Результаты измерений…

4. Вывод.

ПЛАН

1. Тема: «Импульс. Закон сохранения импульса»

2. Обсуждение ситуаций (3шт)…

3. Проверка д/з:

• фронтальный опрос

• разминка для ума

1. Взаимопроверка сам. работ

2. Рене Декарт - «количество движения.

3. Мультфильм «Мюнхгаузен»…

4. Эксперимент: два шарика…

5. Вывод закона сохранения импульса

• Упругий удар

• Неупругий удар

1. Ответы на вопросы по Мюнхгаузену…

2. Дыхательная гимнастика

3. Эксперименты: (3 группы) отчет по схеме…

4. «Ну, погоди!» …

5. Применение ЗСИ: Реактивное движение

6. Итоги

7. Д/з

8. Рефлексия: лестница успеха.