Конспект урока: "Импульс тела. Реактивное движение."

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система называется замкнутой .

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса . Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Рассмотрим какие-либо два взаимодействующих тела, входящих в состав замкнутой системы. Силы взаимодействия между этими телами обозначим через и По третьему закону Ньютона

Если эти тела взаимодействуют в течение времени t , то импульсы сил взаимодействия одинаковы по модулю и направлены в противоположные стороны:

Применим к этим телам второй закон Ньютона:

Где и – импульсы тел в начальный момент времени, и – импульсы тел в конце взаимодействия. Из этих соотношений следует, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не изменился:

Закон сохранения импульса:

Рассматривая теперь всевозможные парные взаимодействия тел, входящих в замкнутую систему, можно сделать вывод, что внутренние силы замкнутой системы не могут изменить ее суммарный импульс, т. е. векторную сумму импульсов всех тел, входящих в эту систему.

Рис. 1.17.1 иллюстрирует закон сохранения импульса на примере нецентрального соударения двух шаров разных масс, один из которых до соударения находился в состоянии покоя.

Изображенные на рис. 1.17.1 вектора импульсов шаров до и после соударения можно спроектировать на координатные оси OX и OY . Закон сохранения импульса выполняется и для проекций векторов на каждую ось. В частности, из диаграммы импульсов (рис. 1.17.1) следует, что проекции векторов и импульсов обоих шаров после соударения на ось OY должны быть одинаковы по модулю и иметь разные знаки, чтобы их сумма равнялась нулю.

Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны. Примером может служить реактивное движение .

При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела. Скорость, которую приобретает орудие при отдаче, зависит только от скорости снаряда и отношения масс (рис. 1.17.2). Если скорости орудия и снаряда обозначить через и а их массы через M и m , то на основании закона сохранения импульса можно записать в проекциях на ось OX

На принципе отдачи основано реактивное движение . В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты. Обозначим массу выброшенных газов через m , а массу ракеты после истечения газов через M . Тогда для замкнутой системы «ракета + газы» на основании закона сохранения импульса (по аналогии с задачей о выстреле из орудия) можно записать:

где V – скорость ракеты после истечения газов. В данном случае предполагается, что начальная скорость ракеты равнялась нулю.

Полученная формула для скорости ракеты справедлива лишь при условии, что вся масса сгоревшего топлива выбрасывается из ракеты одновременно . На самом деле истечение происходит постепенно в течение всего времени ускоренного движения ракеты. Каждая последующая порция газа выбрасывается из ракеты, которая уже приобрела некоторую скорость.

Для получения точной формулы процесс истечения газа из сопла ракеты нужно рассмотреть более детально. Пусть ракета в момент времени t имеет массу M и движется со скоростью (рис. 1.17.3 (1)). В течение малого промежутка времени Δt из ракеты будет выброшена некоторая порция газа с относительной скоростью Ракета в момент t + Δt будет иметь скорость а ее масса станет равной M + ΔM , где ΔM < 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна –ΔM > 0. Скорость газов в инерциальной системе OX будет равна Применим закон сохранения импульса. В момент времени t + Δt импульс ракеты равен , а импульс испущенных газов равен . В момент времени t импульс всей системы был равен Предполагая систему «ракета + газы» замкнутой, можно записать:

Величиной можно пренебречь, так как |ΔM | << M . Разделив обе части последнего соотношения на Δt и перейдя к пределу при Δt →0, получаем:

Рисунок 1.17.3.

Ракета, движущаяся в свободном пространстве (без гравитации). 1 – в момент времени t . Масса ракеты М, ее скорость

2 – Ракета в момент времени t + Δt . Масса ракеты M + ΔM , где ΔM < 0, ее скорость масса выброшенных газов –ΔM > 0, относительная скорость газов скорость газов в инерциальной системе

Величина есть расход топлива в единицу времени. Величина называется реактивной силой тяги Реактивная сила тяги действует на ракету со стороны истекающих газов, она направлена в сторону, противоположную относительной скорости. Соотношение
выражает второй закон Ньютона для тела переменной массы. Если газы выбрасываются из сопла ракеты строго назад (рис. 1.17.3), то в скалярной форме это соотношение принимает вид:

где u – модуль относительной скорости. С помощью математической операции интегрирования из этого соотношения можно получить формулу Циолковского для конечной скорости υ ракеты:

где – отношение начальной и конечной масс ракеты.

Из нее следует, что конечная скорость ракеты может превышать относительную скорость истечения газов. Следовательно, ракета может быть разогнана до больших скоростей, необходимых для космических полетов. Но это может быть достигнуто только путем расхода значительной массы топлива, составляющей большую долю первоначальной массы ракеты. Например, для достижения первой космической скорости υ = υ 1 = 7,9·10 3 м/с при u = 3·10 3 м/с (скорости истечения газов при сгорании топлива бывают порядка 2–4 км/с) стартовая масса одноступенчатой ракеты должна примерно в 14 раз превышать конечную массу. Для достижения конечной скорости υ = 4u отношение должно быть равно 50.

Значительное снижение стартовой массы ракеты может быть достигнуто при использовании многоступенчатых ракет , когда ступени ракеты отделяются по мере выгорания топлива. Из процесса последующего разгона ракеты исключаются массы контейнеров, в которых находилось топливо, отработавшие двигатели, системы управления и т. д. Именно по пути создания экономичных многоступенчатых ракет развивается современное ракетостроение.

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОЩЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕНГО

ПРОФЕССОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«САЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

учебного занятия

по дисциплине "Физика"

Тема: «Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение».

Разработал преподаватель: Титаренко С.А

г.Сальск

2014 г.

Тема: «Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение».

Продолжительность: 90минут.

Тип урока: Комбинированный урок.

Цели урока:

образовательная :

раскрыть роль законов сохранения в механике;

дать понятие «импульс тела», «замкнутая система», «реактивное движение»;

научить обучающихся характеризовать физические величины (импульс тела, импульс силы), применять логическую схему при выводе закона сохранения импульса, формулировать закон, записывать его в виде уравнения, объяснять принцип реактивного движения;

применять закон сохранения импульса при решении задач;

способствовать усвоению знаний о методах научного познания природы, современной физической картине мира, динамических законах природы (закон сохранения импульса);

воспитательная:

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, С.П.Королев;

развивающая:

расширять кругозор учащихся путем осуществления межпредметных связей;

развивать умение правильно использовать физическую терминологию во время фронтальной устной работы;

формировать:

научное представление об устройстве материального мира;

универсальный характер полученных знаний путем осуществления межпредметных связей;

методическая:

стимулировать познавательную и творческую активность;

усилить мотивацию обучающихся с помощью различных методов обучения: словесного, наглядного и современных технических средств, для создания условий усвоения материала.

В результате изучения материала на данном уроке студент должен
знать/понимать :
- смысл импульса материальной точки, как физической величины;
- формулу, выражающую связь импульса с другими величинами (скорость, масса);
- классифицирующий признак импульса (векторная величина);
- единицы измерения импульса;
- второй закон Ньютона в импульсной форме и его графическую интерпретацию; закон сохранения импульса и границы его применения;
- вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие данного раздела физики;

уметь:
- описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов;
- приводить примеры проявления закона сохранения импульса в природе и технике;
- применять полученные знания для решения физических задач на применение понятия «импульс материальной точки», закона сохранения импульса.

Педагогические технологии:

технология опережающего обучения;

технология погружения в тему учебного занятия;

ИКТ.

Методы обучения:

словесный;

наглядный;

объяснительно-иллюстративный;

эвристический;

проблемный;

аналитический;

самопроверка;

взаимопроверка.

Форма проведения: теоретическое занятие.

Формы организации учебной деятельности : коллективная, малыми группами, индивидуальная.

Межпредметные связи:

физика и математика;

физика и техника;

физика и биология;

физика и медицина;

физика и информатика;

Внутрипредметные связи:

законы Ньютона;

масса;

инерция;

инертность;

механическое движение.

Оборудование:

ПК, экран,

классная доска, мел,

воздушный шар, инерционные машинки, водяная игрушка, аквариум с водой, модель сегнерова колеса.

Оснащение:

дидактическое:

опорный конспект для студентов, тестовые задания, лист рефлексии;

методическое:

рабочая программ а, календарно-тематический план;

методическое пособие для преподавателя по теме « Импульс. Закон сохранения импульса. Примеры решения задач»;

Информационное обеспечение:

ПК с установленной ОС Windows и пакетом Microsoft Office;

мультимедийный проектор;

презентации Microsoft PowerPoint, видеоролики:

- проявление закона сохранения импульса при столкновении тел;

- эффект отдачи;

Виды самостоятельной работы:

аудиторная: решение задач на применение ЗСИ , работа с опорным конспектом;

внеаудиторная: работа с конспектом, с дополнительной литературой .

Ход занятия:

I. Вводная часть

1.Организационный момент –1-2мин.

а) проверка присутствующих, готовности обучающихся к занятию, наличие формы и т.д.

2. Объявление темы, ее мотивация и целеполагание– 5-6 мин.

а) объявление правил работы на уроке и оглашение критериев оценивания;

б) д омашнее задание;

в) начальная мотивация учебной деятельности (вовлечение обучающихся в процесс целеполагания).

3. Актуализация опорных знаний (фронтальный опрос) – 4-5 мин.

II. Основная часть - 60мин.

1. Изучения нового теоретического материала

а) Изложение нового лекционного материала по плану:

1). Определение понятий: «импульс тела», «импульс силы».

2). Решение качественных и количественных задач на расчет импульса тела, импульса силы, масс взаимодействующих тел.

3). Закон сохранения импульса.

4). Границы применимости закона сохранения импульса.

5). Алгоритм решения задач на ЗСИ. Частные случаи закона сохранения импульса.

6). Применение закона сохранения импульса в науке, технике, природе, медицине.

б) Проведение демонстрационных экспериментов

в) Просмотр мультимедийной презентации.

г) Закрепление материала в процессе урока (решение задач на применение ЗСИ, решение качественных задач);

д) Заполнение опорного конспекта.

III. Контроль усвоения материала - 10 мин.

IV. Рефлексия. Подведение итогов – 6-7 мин. (Резерв времени 2 мин.)

Предварительная подготовка студентов

Студентам дается задание подготовить мультимедийную презентацию и сообщение по темам: «Закон сохранения импульса в технике», «Закон сохранения импульса в биологии», «Закон сохранения импульса в медицине».

Ход урока.

I. Вводная часть

1. Организационный момент.

Проверка отсутствующих и готовности студентов к занятию.

2. Объявление темы ее мотивация и целеполагание .

а)объявление правил работы на уроке и оглашение критериев оценивания.

Правила работы на уроке:

На ваших рабочих столах находятся опорные конспекты, которые станут основным рабочим элементом на сегодняшнем уроке.

В опорном конспекте указана тема урока, порядок изучения темы.

Кроме этого, сегодня на занятии мы будем применять рейтинговую систему, т.е. каждый из вас попытается своей работой на уроке заработать как можно большее число баллов, баллы будут начисляться за правильно решенные задачи, правильные ответы на вопросы, правильное объяснение наблюдаемых явлений, всего за занятие вы можете максимально набрать 27 баллов, т.е правильный, полный ответ на каждый вопрос 0,5 балла, решение задачи оценивается в 1 балл.

Количество своих баллов за занятие вы посчитаете самостоятельно и запишите в карточку рефлексии , итак, если вы наберете от 19-27 баллов – оценка «отлично»; от 12– 18 баллов – оценка «хорошо»; от 5-11 баллов – оценка «удовлетворительно»

б)домашнее задание:

Учить лекционный материал.

Сборник задач по физике под ред. А.П. Рымкевича № 314, 315 (стр.47), № 323,324 (стр.48).

в) начальная мотивация учебной деятельности (вовлечение обучающихся в процесс целеполагания):

Хочу обратить ваше внимание на интересное явление, которое мы называем удар. Эффект производимый ударом, всегда вызывал удивление человека. Почему тяжелый молот, положенный на кусок металла на наковальне, только прижимает его к опоре, а тот же молот ударом молотобойца плющит его?

А в чем секрет старинного циркового трюка, когда сокрушительный удар молота по массивной наковальне не наносит вреда человеку, на груди которого установлена эта наковальня?

Почему летящий теннисный мяч мы можем легко поймать рукой, а пулю, без ущерба для руки, мы поймать не можем?

В природе существую несколько физических величин, которые способны сохраняться, об одной из них мы сегодня поговорим: это импульс.

Импульс в переводе на русский язык означает «толчок», «удар». Это одна из немногих физических величин, способных к сохранению при взаимодействии тел.

Объясните, пожалуйста, наблюдаемые явления:

ОПЫТ №1: на демонстрационном столе 2 игрушечные машинки, №1 покоится, №2 движется, в результате взаимодействия обе машинки изменяют скорость своего движения - №1 приобретает скорость, №2 – уменьшает скорость своего движения. (0,5 балла)

ОПЫТ №2: машинки движутся навстречу друг другу, после столкновения изменяют скорость своего движения. (0,5 балла)

Как вы думаете: каковы цели нашего сегодняшнего занятия? Чему мы должны научиться? (Предполагаемый ответ студентов: познакомиться с физической величиной «импульс», научиться ее рассчитывать, найти взаимосвязь данной физической величины с другими физическими величинами.) (0,5 балла)

3. Актуализация комплекса знаний.

Мы с вами уже знаем, что если на тело подействовать некоторой силой, то в результате этого…..(тело изменяет свое положение в пространстве (совершает механическое движение))

Ответ на вопрос приносит 0,5 балла (максимум за правильные ответы на все вопросы 7 баллов)

Дайте определение механическому движению.

Эталон ответа: изменение положения тела в пространстве относительно других тел называется механическим движением.

Что такое материальная точка?

Эталон ответа: материальная точка – это тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь (размеры тел малы по сравнению с расстоянием между ними или тело проходит расстояние много большее, чем геометрические размеры самого тела)

-Приведите примеры материальных точек.

Эталон ответа: машина на пути из Оренбурга в Москву, человек и Луна, шарик на длинной нити.

Что такое масса? Единицы ее измерения в СИ?

Эталон ответа: масса- это мера инертности тела, скалярная физическая величина, обозначается латинской буквой m , единицы измерения в СИ – кг (килограмм).

Что означает выражение: «тело более инертно», «тело менее инертно»?

Эталон ответа: более инертно – медленно изменяет скорость, менее инертно - быстрее изменяет скорость.

Дайте определение силы, назовите единицы ее измерения и основные

характеристики.

Эталон ответа: сила – векторная физическая величина, являющаяся количественной мерой действия одного тела на другое (количественная мера взаимодействия двух или более тел), характеризуется модулем, направлением, точкой приложения, измеряется в СИ в Ньютонах (Н).

-Какие силы вы знаете?

Эталон ответа: сила тяжести, сила упругости, сила реакции опоры, вес тела, сила трения.

Как вы понимаете: равнодействующая сил приложенных к телу равна

10 Н?

Эталон ответа: геометрическаясумма сил, приложенных к телу равна 10 Н.

Что будет происходить с материальной точкой под действием силы?

Эталон ответа: материальная точка начинает изменять скорость своего движения.

Как зависит скорость движения тела от его массы?

Эталон ответа: т.к. масса – мера инертности тела, то тело большей массы медленнее изменяет свою скорость, тело меньшей массы изменяет свою скорость быстрее.

Какие системы отсчета называют инерциальными?

Эталон ответа: инерциальные системы отсчета – это такие системы отсчета, которые движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.

Сформулируйте первый закон Ньютона.

Эталон ответа: существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной или покоятся, если на них не действуют никакие другие тела или действия этих тел скомпенсированы.

- Сформулируйте третий закон Ньютона.

\Эталон ответа: силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.

Сформулируйте второй закон Ньютона.

где и скорости 1 и 2 шара до взаимодействия , и - скорости шаров после взаимодействия, и - массы шаров.

Подставив два последних равенства в формулу третьего закона Ньютона и проведя преобразования, получим:

, т.е.

Закон сохранения импульса формулируется так: геометрическая сумма импульсов замкнутой системы тел остается величиной постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Или:

Если сумма внешних сил равна нулю, то импульс системы тел сохраняется.

Силы, с которыми взаимодействуют между собой тела системы, называют внутренними, а силы, создаваемые телами, не принадлежащими к данной системе, - внешними.

Систему, на которую не действуют внешние силы, или сумма внешних сил равна нулю, называют замкнутой.

В замкнутой системе тела могут только обмениваться импульсами, суммарное же значение импульса не изменяется.

Границы применения закона сохранения импульса:

Только в замкнутых системах.

Если сумма проекций внешних сил на некоторое направление равна нулю, то в проекции только на это направление можно записать: pнач X = pкон X (закон сохранения составляющей импульса).

Если длительность процесса взаимодействия мала, а возникающие при взаимодействии силы велики (удар, взрыв, выстрел), то за это малое время импульсом внешних сил можно пренебречь.

Примером замкнутой системы вдоль горизонтального направления является пушка, из которой производится выстрел. Явление отдачи (отката) орудия при выстреле. Такую же отдачу испытывают пожарные, направляя мощную водяную струю на горящий объект и с трудом удерживающие брандспойт.

Сегодня вы должны усвоить методы решения качественных и количественных задач по данной теме и научиться применять их на практике.

Не смотря на то, что эта тема любима многими, здесь есть свои особенности и сложности. Основная сложность заключается в том, что нет единой универсальной формулы, которая бы могла быть использована при решении той или иной задачи по данной теме. В каждой задаче формула получается различной, причем именно Вы должны получить ее, анализируя условие предложенной задачи.

Для того, чтобы вам было проще правильно решить задачи, я предлагаю воспользоваться АЛГОРИТМОМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.

Его не нужно заучивать наизусть, вы можете руководствоваться им, глядя в тетрадь, но по мере того, как вы будете решать задачи, он постепенно запомнится сам.

Сразу хочу предупредить: задачи без рисунка, даже решенные правильно, я не рассматриваю!

Итак, мы рассмотрим, как, пользуясь предложенным АЛГОРИТМОМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ, следует решать задачи.

Для этого начнем с поэтапного решения первой задачи: (задачи в общем виде)

Рассмотрим Алгоритм решения задач на применение закона сохранения импульса. (слайд с алгоритмом, в опорном конспекте записать к рисункам)

Алгоритм решения задач на закон сохранения импульса:

Сделать рисунок, на котором обозначить направления оси координат, векторов скорости тел до и после взаимодействия;

2) Записать в векторном виде закон сохранения импульса;

3) Записать закон сохранения импульса в проекции на ось координат;

4) Из полученного уравнения выразить неизвестную величину и найти её значение;

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ (Частные случаи ЗСИ на самостоятельное решение задача №3):

(правильное решение 1 задачи – 1 балл)

1. На вагонетку массой 800 кг, катящуюся по горизонтальному пути со скоростью 0,2 м/с, насыпали сверху 200 кг песка.

Какой стала после этого скорость вагонетки?

2. Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с.

Какова скорость вагонов после того, как сработает сцепка?

3. Какую скорость приобретёт лежащее на льду чугунное ядро, если пуля, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, отскочит от него и будет двигаться в противоположном направлении со скоростью 400 м/с? Масса пули 10 г, масса ядра 25 кг. (задача резервная, т.е. решается в случае, если осталось время)

(Решение задач выводится на экран, студенты сверяют свое решение с эталоном, анализируют ошибки)

Большое значение имеет закон сохранения импульса для исследования реактивного движения.

Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой – либо его части. В результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.

Надуйте резиновый детский шар, не завязывая отверстия, выпустите его из рук.

Что произойдет? Почему? (0,5 балла)

(Предполагаемый ответ: Воздух в шаре создает давление на оболочку по всем направлениям. Если отверстие в шарике не завязывать, то из него начнет выходить воздух, при этом сама оболочка будет двигаться в противоположном направлении. Это следует из закона сохранения импульса: импульс шара до взаимодействия равен нулю, после взаимодействия они должны приобрести равные по модулю и противоположные по направлению импульсы, т. е. двигаться в противоположные стороны.)

Движение шарика является примером реактивного движения.

Видеоролик Реактивное движение.

Сделать действующие модели устройств реактивного двигателя несложно.

Венгерский физик Я.А.Сегнер в 1750 году продемонстрировал свой прибор, который в честь его создателя назвали "сегнеровым колесом".

Большое "сегнерово колесо" можно сделать из большого пакета для молока: внизу у противоположных стенок пакета надо проделать по отверстию, проткнув пакет карандашом. К верхней части пакета привязать две нити и подвесить пакет на какой-нибудь перекладине. Заткните карандашами отверстия и налейте в пакет воду. Затем осторожно уберем карандаши.

Объясните наблюдаемое явление. Где его можно применить? (0,5 балла)

(Предполагаемый ответ студентов: из отверстий вырвутся две струи в противоположных направлениях, и возникнет реактивная сила, которая будет вращать пакет. Сегнерово колесо можно применить в установке для поливки клумб или грядок.)

Следующая модель: крутящийся воздушный шар. В надутый детский воздушный шар, прежде, чем перевязать отверстие ниткой, вставляем в него согнутую под прямым углом трубочку для сока. В тарелку, размером меньше диаметра шара, нальём воду и опустим туда шар так, чтобы трубочка была сбоку. Воздух из шара будет выходить, и шар начнет вращаться по воде под действием реактивной силы.

ИЛИ: в надутый детский воздушный шар, прежде, чем перевязать отверстие ниткой, вставить согнутую под прямым углом трубочку для сока, всю конструкцию подвесить на нити, когда воздух начнет выходить из шара через трубочку – шар начинает вращаться..

Объясните наблюдаемое явление. (0,5 балла)

Видеоролик «Реактивное движение»

Где же применяется закон сохранения импульса??? На этот вопрос нам помогут ответить наши ребята.

Сообщения студентов и представление презентаций.

Темы сообщений и презентаций:

1. «Применение закона сохранения импульса в технике и быту»

2. «Применение закона сохранения импульса в природе».

3. «Применение закона сохранения импульса в медицине»

Критерии оценивания:

Содержание материала и его научность – 2балла;

Доступность изложения – 1 балл;

Знание материала и его понимание – 1 балл;

Дизайн – 1 балл.

Максимальный балл – 5 баллов.

Давайте теперь попробуем ответить на следующие вопросы: (1 балл за каждый правильный ответ, 0,5 балла за неполный ответ).

«Это интересно»

1. В одной из серий мультфильма «Ну, погоди!» в безветренную погоду волк, для того, чтобы догнать зайца набирает в грудь побольше воздуха и дует в парус. Лодка разгоняется и … Возможно ли данное явление?

(Предполагаемый ответ студентов: Нет, т.к. система волк-парус замкнута, значит суммарный импульс равен нулю, для того, чтобы лодка двигалась ускоренно необходимо наличие внешней силы, Изменить импульс системы могут только внешние силы. Волк – воздух – сила внутренняя.)

2.Герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен рассказывал: “Схватив себя за косичку, я из всех сил дернул вверх и без особого труда вытащил из болота и себя и своего коня, которого крепко сжал обеими ногами, как щипцами”.

Можно ли таким образом поднять себя?

(Предполагаемый ответ студентов: изменить импульс системы тел могут только внешние силы, следовательно, поднять себя таким образом нельзя , потому что в данной системе действуют только внутренние силы. До взаимодействия импульс системы был равен нулю. Действие внутренних сил не может изменить импульс системы, следовательно, после взаимодействия импульс будет равен нулю).

3. Известна старинная легенда о богаче с мешком золотых, который, оказавшись на абсолютно гладком льду озера, замерз, но не пожелал расстаться с богатством. А ведь он мог спастись, если бы не был так жаден!

(Предполагаемый ответ студентов: Достаточно было оттолкнуть от себя мешок с золотом, и богач сам заскользил бы по льду в противоположную сторону по закону сохранения импульса.)

III. Контроль усвоения материала :

Тестовые задания (Приложение 1)

(Тестирование проводится на листах бумаги, между которыми заложена копировальная бумага, по окончании тестирования один экземпляр - учителю, другой - соседу по парте, взаимопроверка) (5 баллов)

IV. Рефлексия. Подведение итогов (Приложение 2)

Завершая урок, хотелось бы сказать, что законы в физике можно применять к решению многих задач. Сегодня на уроке вы научились применять на практике один из наиболее фундаментальных законов природы: закон сохранения импульса.

Прошу вас заполнить лист «Рефлексия», на котором вы сможете отобразить результаты сегодняшнего урока.

Список использованной литературы:

Литература для преподавателей

основная:

Под ред. Пинского А.А., Кабардина О.Ф. Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений и школ с углубленным изучением физики: профильный уровень. - М. :Просвещение, 201 3 .

Касьянов В.А. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учеб ных заведений. – М. : Дрофа, 2012 .

Физика 7-11. Библиотека наглядных пособий. Электронное издание. М.: «Дрофа», 2012 г.

дополнительная:

Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н. Физика-10: Изд.15-е. – М.: Просвещение, 2006.

Мякишев Г. Я. Механика – 10: Изд. 7-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2005.

Рымкевич А. П. Физика. Задачник-10 – 11: Изд. 10-е, стереотип. – М.: Дрофа, 2006.

Сауров Ю. А. Модели уроков-10: кн. для учителя. – М.: Просвещение, 2005.

Куперштейн Ю. С. Физика-10: опорные конспекты и дифференцированные задачи. – СПб.: Сентябрь, 2004.

Использованные Интернет-ресурсы

Литература для студентов:

Мякишев Г.Я. Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни. – М. :Просвещение, 20 13 .

Громов С.В. Физика-10.М.»Просвещение» 2011 г.

Рымкевич П.А. Сборник задач по физике. М.: «Дрофа» 2012г.

Приложение 1

Вариант №1.

1.Какая из названных ниже величин скалярная?

А. масса.

Б. импульс тела.

В. сила.

2.Тело массой m движется со скоростью . Каков импульс тела?

А.

Б. m

В.

3. Как называется физическая величина, равная произведению силы на время ее действия?

А. Импульс тела.

Б. Проекция силы.

В. Импульс силы.

4.В каких единицах измеряется импульс силы?

А. 1 Н·с

Б. 1 кг

В. 1 Н

5.Как направлен импульс тела?

А. Имеет такое же направление, как и сила.

Б. В ту же сторону, что и скорость тела.

6.Чему равно изменение импульса тела, если на него подействовала сила 15 Н в течение 5 секунд?

А. 3 кг·м/с

Б. 20 кг·м/с

В. 75 кг·м/с

7.Как называется удар, при котором часть кинетической энергии сталкивающихся тел идет на их необратимую деформацию, изменяя внутреннюю энергию тел?

А. Абсолютно неупругий удар.

Б. Абсолютно упругий удар

В. Центральный.

8.Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел?

А. = m

Б.

В. m =

9.На каком законе основано существование реактивного движения?

А. Первый закон Ньютона.

Б. Закон всемирного тяготения.

В. Закон сохранения импульса.

10.Примером реактивного движения является

А. Явление отдачи при стрельбе из оружия.

Б. Сгорание метеорита в атмосфере.

В. Движение под действием силы тяжести.

Приложение 1

Вариант №2.

1.Какая из названных ниже величин векторная?

А. импульс тела.

Б. масса.

В. время.

2.Какое выражение определяет изменение импульса тела?

А. m

Б. t

В. m

3.Как называется физическая величина, равная произведению массы тела на вектор его мгновенной скорости?

А. Проекция силы.

Б. Импульс силы.

В. Импульс тела.

4.Каково наименование единицы импульса тела, выраженное через основные единицы Международной системы?

А. 1 кг·м/с

Б. 1кг·м/с 2

В. 1кг·м 2 /с 2

5.Куда направлено изменение импульса тела?

А. В ту же сторону, что и скорость тела.

Б. В ту же сторону, что и сила.

В. В сторону, противоположную движению тела.

6.Чему равен импульс тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 3 м/с?

А. 1,5 кг·м/с

Б. 9 кг·м/с

В. 6 кг·м/с

7.Как называется удар, при котором деформация сталкивающихся тел оказывается обратимой, т.е. исчезает после прекращения взаимодействия?

А. Абсолютно упругий удар.

Б. Абсолютно неупругий удар.

В. Центральный.

8. Какое из выражений соответствует закону сохранения импульса для случая взаимодействия двух тел?

А. = m

Б.

В. m =

9. Закон сохранения импульса выполняется…

А. Всегда.

Б. Обязательно при отсутствии трения в любых системах отсчета.

В. Только в замкнутой системе.

10. Примером реактивного движения является…

А. Явление отдачи при нырянии с лодки в воду.

Б. Явление увеличения веса тела, вызванное ускоренным движением

опоры или подвеса.

В. Явление притяжения тел Землей.

Ответы:

Вариант №1

Вариант №2

1. А 2. Б 3. В 4. А 5. Б 6. В 7. А 8. Б 9. В 10. А

1 задача – 0,5 балла

Максимум при выполнении всех заданий – 5 баллов

Приложение 2

Опорный конспект.

Дата ___________.

Тема урока: «Импульс тела. Закон сохранения импульса».

1. Импульс тела – это __________________________________________________

2. Расчетная формула для импульса тела:________________________________

3. Единицы измерения импульса тела:___________________________________

4. Направление импульса тела всегда совпадает с направлением ___________

5.Импульс силы – это __________________________________________________

6. Расчетная формула импульс силы :___________________________________

7. Единицы измерения импульс силы ___________________________________

8. Направление импульса силы всегда совпадает с направлением ______________________________________________________________________

9. Запишите второй закон Ньютона в импульсной форме:

______________________________________________________________________

10. Абсолютно упругий удар – это _______________________________________

______________________________________________________________________

11. Абсолютно неупругий удар – это _____________________________________

______________________________________________________________________

12. При абсолютно упругом ударе происходит ____________________________

______________________________________________________________________

16. Математическая запись закона: _______________________________________

17. Границы применимости закона сохранения импульса:

_____________________________________________________________________

18. Алгоритм решения задач на закон сохранения импульса:

1)____________________________________________________________________

2)____________________________________________________________________

3)____________________________________________________________________

4)____________________________________________________________________

19. Частные случаи закона сохранения импульса:

А) абсолютно упругое взаимодействие: Проекция на ось ОХ: 0,3 м/с, нагоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Какова скорость вагонов после того, как сработает сцепка?

____________

Ответ:

21. Применение закона сохранения импульса в технике и быту:

а)Реактивное движение – это ___________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Примеры реактивного движения: _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

в) явление отдачи_____________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

22. Применение закона сохранения импульса в природе:

23. Применение закона сохранения импульса в медицине:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

24. Это интересно:

1. Известна старинная легенда о богаче с мешком золотых, который, оказавшись на абсолютно гладком льду озера, замерз, но не пожелал расстаться с богатством. А ведь он мог спастись, если бы не был так жаден! Каким образом?__________________________________________________________________

2. В одной из серий мультфильма «Ну, погоди!» в безветренную погоду волк, для того, чтобы догнать зайца набирает в грудь побольше воздуха и дует в парус. Лодка разгоняется и … Возможно ли данное явление? Почему?

3.Герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен рассказывал: “Схватив себя за косичку, я из всех сил дернул вверх и без особого труда вытащил из болота и себя и своего коня, которого крепко сжал обеими ногами, как щипцами”.

Можно ли таким образом поднять себя? Почему?

Оценка за занятие ______________

Приложение 3

Листок рефлексии

Фамилия, имя__________________________________________

Группа________________________________________________

1.На уроке я работал(а)
2.Своей работой на уроке я
3.Урок для меня показался
4.За урок я
5.Мое настроение
6.Материал урока мне был

7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно
доволен (на) / не доволен(на)
коротким / длинным
не устал (а) / устал(а)
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно

Нарисуй свое настроение смайликом.

Подсчитайте полученное за урок количество баллов, оцените свою работу на уроке.

Если вы набрали:

от 19-27 баллов – оценка «отлично»

От 12– 18 баллов – оценка «хорошо»

От 5-11 балло – оценка «удовлетворительно»

Я набрал (а) ________баллов

Оценка _________

10 класс.УРОК: Импульс. Закон сохранения импульса.Реактивное движение.

Цель урока: создать условия для осознания и осмысления новой учебной информации по теме “Импульс. Закон сохранения импульса”.
Задачи
Учебные: дать понятие импульса материальной точки;импульса силы, определить понятие «замкнутая физическая система сформулировать закон сохранения импульса, показать его практическое применение; сформировать умение использовать закон сохранения импульса;
Развивающие: способствовать развитию у учащихся грамотной физической речи, мышления (умения обобщать и систематизировать, строить аналогии); развивать интерес к предмету, потребность в знаниях;
Воспитательные: содействовать патриотическому воспитанию, воспитанию ответственности, работоспособности, самостоятельности.
Тип урока: комбинированный.
Метод: объяснительно – иллюстративный.

Планируемые результаты формирования УУД.

1)Коммуникативные УУД:

Формирование умения отвечать на поставленный вопрос, аргументировать. Формировать умение работать в малых группах.(в парах)

2)Познавательные УУД:

3)Регулятивные УУД:

Адекватно оценивать свои достижения.

Осознавать возникшие трудности, искать их причины и пути преодоления.

4)Личностные УУД:

Формировать желания выполнять учебные действия.

Формировать гражданский патриотизм, любовь к Родине, чувство гордости за свою страну;

ХОД УРОКА 1.Орг. Момент 2.Формулировка цели урока. Сообщение делает ученик Покинуть поверхность Земли и подняться в небо мечтали еще древние греки. До наших дней сохранился миф об Икаре, который полетел к Солнцу на крыльях, склеенных воском, но воск растаял, и храбрец упал в море. От мифов до научных проектов прошли века.
Яркую страницу в историю отечественной науки вписал Н.И.Кибальчич (1853-1881) - ученый и революционер. Осужденный за участие в убийстве императора Александра II, Кибальчич из камеры смертников Петропавловской крепости за 10 дней до казни подал администрации тюрьмы описание своего изобретения. Но царские чиновники не обратили внимания на этот проект.
Жюль Верн, современник К.Э.Циолковского, следил за всеми техническими новинками того времени. Хотя ракеты были давно известны, писатель отправил свой корабль на Луну из пушки ("Из пушки на Луну", 1867). И никто из ученых не задумывался над использованием принципа реактивного движения для полетов в космос.
На пороге XX в. дорогу в космос указал К.Э.Циолковский (1857-1935) - ученый-мечтатель из Калуги. Он первым увидел в ракете не только игрушку, забаву, фейерверк для развлечения, а аппарат, который позволит человеку стать "гражданином Вселенной". Идеи Циолковского о космических полетах были настолько смелы и оригинальны, что современники считали их утопией, и никто по достоинству не смог оценить его труд "Исследования мировых пространств реактивными приборами" (1903). Прошли революции и войны, и в нашей стране стал расти интерес к проблеме ракетных двигателей.
В 1921 г. была создана опытно-конструкторская лаборатория для разработки ракет на бездымном порохе.
17 августа 1933 г. в Нахабине, под Москвой, осуществлен первый успешный запуск жидкостной ракеты "ГИДР-09", разработанной ФС.П.Королевым. Несколько лет Сергей Павлович Королев трудился на заводе "Прогресс" в городе Самара. Учитель: О каком движении будем сегодня говорить? Ответ: о Реактивном. Учитель: Для того чтобы понять принципы реактивного движения нужно ознакомиться с новой физической величиной-импульсом тела и с законом физики законом сохранения импульса. Запишите тему урока.

3.Изучение новой темы

А)Понятие импульса тела.

Учитель: сложно ли остановить движущуюся пулю? Да потому что она быстро летит. Сложно ли остановить движущийся грузовик? Да, потому что он тяжёлый.А если пуля ещё быстрее летит? Её ещё сложнее остановить, а грузовик в 2 раза больше то же сложнее остановить.

Меру того на сколько сложно остановить движущийся объект называются количеством движения или имульсом объекта

Что же такое импульс материальной точки?

Cлева изменение новой физической величины, которая называется

импульсом материальной точки.

Величину равную произведению массы точки на ее скорость

называют импульсом материальной точки.

В переводе с латинского языка: импульс- толчок. Понятие импульса

первым ввел Декарт в17веке, правда, он назвал его

"количеством движения"

Обозначают импульс - p=mV

p- векторная величина.

Импульс совпадает по направлению с вектором скорости точки.

Импульс измеряется p= (кг м/c)/

Если тело массой 1кг движется со скоростью 1м/с, это значит его

импульс равен 1кг м/c.

Всегда ли тело обладает импульсом?

Не всегда: если скорость тела равна нулю или масса тела равна

Любое движущееся тел, обладающее массой, обладает импульсом.

Давайте рассчитаем импульс пули массой 9 г движущейся со скоростью 200 м/с и импульс грузовика массой 20 000кг движущейся со скоростью 8 м/с(учитель расчитывает на доске, ученики в тетради)

Могут ли тела разной массы иметь одинаковый импульс?

Могут, если масса 1 тела будет меньше массы 2тела, а скорость 1 тела

во столько же раз будет больше скорости 2 тела и скорости этих тел

будут направлены в одну сторону, т.к. импульс - векторная величина.

Внимание на экран (Фрагмент" Импульс")

Обобщение закрепление:

1.как обозначается импульс?

2.как направлен импульс?

3.Рассчитайте импульс ракеты(самостоятельно)

Б) Понятие импульса силы:

учитель: Величина равная произведению силы, действующей на точку и

времени называется импульсом силы.

Импульс силы, действующей на точку равен изменению импульса

точки. → → →

Первичное закрепление знаний:

Эксперимент 2(на экране)

Два шарика равной массы висят на нитях. Первый шарик отклонили

на некоторый угол и отпустили. При взаимодействии второй

шарик отклонился на такой же угол, а первый остановился.

Что вы можете сказать о начальном импульсе первого шарика

и конечном импульсе второго?

Они одинаковые.

В)Закон сохранения импульса.

Учитель: Импульс обладает интересным свойством сохранения.

Но закон сохранения импульса выполняется только в

замкнутой системе.

Давайте найдём определение что такое замкнутая система в учебнике. Система тел называется замкнутой, если действуют

только внутренние силы системы.

Силы, с которыми тела системы взаимодействуют между собой,

являются внутренними силами системы.

Рассмотрим два тела массам m1 и m2, первое тело нагоняет второе,

скорость первого тела больше скорости второго тела. Тела

взаимодействуют друг с другом. Внешние силы отсутствуют.

Просмотр фрагмента фильма: (закон сохранения импульса)

Вопросы по фильму:

Может ли покоящееся тело после взаимодействия иметь импульс

больше, чем начальный импульс второго тела?

Нет, согласно закону сохранения импульса импульс системы постоянен.

Большое значение имеет закон сохранения импульса для исследования реактивного движения.
учитель просит учеников найти определение в учебнике Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой – либо его части. В результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс. Надуйте резиновый детский шар, не завязывая отверстия, выпустите его из рук. Что произойдет? Почему? Движение шарика является примером реактивного движения. Воздух в шаре создает давление на оболочку по всем направлениям. Если отверстие в шарике не завязывать, то из него начнет выходить воздух, при этом сама оболочка будет двигаться в противоположном направлении. Это следует из закона сохранения импульса: импульс шара до взаимодействия равен нулю, после взаимодействия они должны приобрести равные по модулю и противоположные по направлению импульсы, т. е. двигаться в противоположные стороны.

Г)Сообщение ученика о реактивном движении.

Реактивное движение используется людьми давно. Во время праздничного фейерверка мало кто задумывается, что такая красота невозможна без реактивного движения. Первые пороховые фейерверочные и сигнальные ракеты были применены в Китае в 10 веке.Реактивное движение давно прочно вошло в нашу жизнь, и занимает большое место в современной технике: космической, военной, на транспорте. Проявления реактивного движения (отдачу) приходится учитывать при конструировании оружия, в спорте: при катании на скейте и коньках, метании ядра и т.д.
Отдача – движение ствола или орудия в целом под давлением пороховых газов на дно орудия или оружия. Отдача производит движение его в сторону, обратную выстрелу, и давит на опору оружия - плечо стреляющего. Чем больше начальная скорость, масса снаряда и меньше масса орудия, тем отдача больше. Явление отдачи наблюдается при нырянии с лодки в воду или прыжке с лодки на берег, при соскакивании со скейта и т.д.Если стоя на роликовых коньках бросить вперёд мяч, то сам откатываешься назад. При одновременном броске двух мячей, приобретаемая скорость становится больше и дальность отката увеличивается. Результат отдачи зависит от массы и скорости отделяющегося тела или вещества. Наблюдаемое явление полностью согласуется с законом сохранения импульса. Явление отдачи мы наблюдаем в душе. При большом напоре душ отклоняется сильнее. Возникает значительная отдача при использовании мощного брандспойта. Реактивное движение свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам. Все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается 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) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму..Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений.«Бешеный огурец» - так в народе называют колючеплодник, это однолетнее декоративное растение-лиана семейства тыквенных. Распространён бешеный огурец главным образом в Причерноморье, на побережье, встречается почти во всей юго-восточной Европе. способен – особенно при случайном касании животными, ногой или рукой человека – стремительно, резко отрываться, отскакивать от плодоножки, с силой выбрасывая наружу под значительным давлением многочисленные семена, которые могут отлетать на довольно значительное расстояние в несколько метров.
Принцип реактивного движения применяется в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости. Поэтому для космических полетов могут быть использованы только ракеты.

Д) Рассказ учителя о движении ракеты.

Всякая ракета – это система двух тел. Она состоит из оболочки и содержащегося в ней топлива. Оболочка имеет форму трубы, один конец которой закрыт, а другой открыт и снабжен трубчатой насадкой с отверстием особой формы – реактивным соплом. Топливо при запуске ракеты сжигается и превращается в газ высокого давления и высокой температуры. Благодаря высокому давлению этот газ с большой скоростью вырывается из сопла ракеты. Оболочка ракеты устремляется при этом в противоположную сторону.

Если импульс выброшенных газов равен m г υ г, а импульс ракеты m р υ р, то из закона сохранения импульса: m р υ р = m г υ г .

υ р = Таким образом скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истечения газов υ г и чем больше отношение . Эта формула получена в предположении, что газ выбрасывается из ракеты мгновенно. На самом деле он вытекает не сразу, а постепенно. Поэтому истинная формула для скорости ракеты несколько отличается от выведенной нами. Впервые точная формула для скорости ракеты была выведена К.Э. Циолковским и потому носит его имя. Согласно расчетам, проведенным по формуле Циолковского, для сообщения ракете скорости, превышающей скорость истечения газов всего лишь в несколько раз, необходимо, чтобы начальная масса ракеты (вместе с топливом) превосходила конечную («сухую») в несколько десятков раз. Таким образом, львиную долю от всей массы ракеты на старте должна составлять масса рабочего тела (топлива).Современные технологии производства не могут позволить превысить скорости в 8 – 12 км/с.

4.Первичная проверка знаний: физический диктант .

Тема: «Импульс. Закон сохранения импульса».

1.Тело массой m 2 кг движется со скоростью 2 м/с. Каков импульс тела? (4)

2.Как называется физическая величина, равная произведению силы на время ее действия? (импульс силы)

3.Как направлен импульс тела?

4.На каком законе основано существование реактивного движения?

5.Приведитепример реактивного движения?

5.Подведение итогов урока. Выставление оценок за физический диктант.

Отвечают на вопросы устно:

1.какую физическую величину изучили?

2.Какой закон изучили?

3.Какую систему узнали?

Поурочная карта учеников.____________________________________________________________________

В настоящее время создается семейство ракет-носителей «Ангара» . За основу нового поколения носителей взят универсальный ракетный модуль с кислородно-керосиновыми двигателями. В серию «Ангара» войдут носители от легкого до тяжелого классов в диапазоне грузоподъемности от 1.5 т до 28 т. Перспективную РН тяжелого класса «Ангара-5А» (длина 54.3 – 63.9 м, диаметр 10.6 м, топливо – керосин + жидкий кислород, три ступени и разгонный блок «Бриз-М» или КВРБ, стартовые масса – 773 000 – 790 000 кг планируют запускать с 2015 г. с космодрома Байконур. Скорость нарастает от 0 до 8000 м/с. Средня скорость равна 4 000 м/с. Высота орбиты -370км. Время подъема равна 370/4=92. 5сек.	Задачи	Решение	Количество баллов
	Задача 1 :

	Задача 3: Составить закон сохранения импульса для ракеты.

космических исследований. Полупроводниковый диод, р-п – переход и его свойства. Применение полупроводниковых приборов. Задача на применение 1 закона термодинамики.

Импульс тела – это произведение массы тела на его скорость р = mv (кг * м/с) Импульс тела – количество движения. Изменение импульса тела равно изменению импульса силы. ∆p = F∆t
Сумма импульсов тел до взаимодействия равно сумме импульсов после взаимодействия ИЛИ: Геометрическая сумма импульсов тел в замкнутой системе остается постоянной. m1v1 + m2v2 = const

Закон сохранение импульса лежит в основе реактивного движения – это движение, при котором часть тела отделяется, а другая получает дополнительное ускорение.
Реактивное движение в технике: НАПРИМЕР (в самолетах и в ракетах)
Реактивное движение в природе: НАПРИМЕР(моллюски, осьминоги). Большое значение имеет космическая информация для дальнейшего развития науки и техники. Космические исследования, по-видимому, приведут в ближайшем будущем и к революционным преобразованиям во многих областях техники и технологии, а также в медицине. Результаты разработок в области космической техники найдут применение при проведении промышленных и сельскохозяйственных работ, при исследовании глубин Мирового океана и при полярных исследованиях, в спортивных состязаниях, при изготовлении геологического оборудования и в других областях. Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами).Электронно-дырочный переход - это область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n-области к дырочной p-области). Применяют полупроводниковые приборы: в автотранспортном комплексе. электронное зажигание. электронный блок управления. светодиоды: датчики, фары, светофоры и т.п. глобальная система позиционирования. сотовые телефоны

6 Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Свободное падение тел. Вес тела. Невесомость. Магнитное поле. Магнитная индукция, линии магнитной индукции. Сила Ампера и её применение. Задача на применение формул работы или мощности постоянного тока.

Закон всемирного тяготения Ньютона - закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Этот закон был открыт Ньютоном около 1666 года. Он гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы и, разделёнными расстоянием, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила тяжести - сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела. Свободное падение - равнопеременное движение под действием силы тяжести, когда другие силы, действующие на тело, отсутствуют или пренебрежимо малы. Вес - сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести P=mg. Невесомость - состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой (вес тела), возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела, отсутствует. Магнитное поле - силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Магнитная индукция - векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд, движущийся со скоростью.
Линии магнитной индукции - линии, касательные к которым направлены также как и вектор магнитной индукции в данной точке поля.

7 Явление электромагнитной индукции, использование этого явления. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Работа. Мех. энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения мех. энергии. Э.З: Измерение общего сопротивления электрической цепи при последовательном соединении. Электромагнитная индукция -явление возникновения электрического тора в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Она была открыта Майклом Фараделем. Явление эл. Мак. индукции используется в электро и радиотехнических устройствах: генераторах, трансформаторах, дросселях и др. Закон электромагнитной индукции Фарадея является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов. Закон гласит : для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус. Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей ток.. Мех. работа - это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек), тела или системы В физике мех. энергия описывает сумму потенциальной и кинетической энергий, имеющихся в компонентах механической системы. Мех. энергия - это энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу. Закон сохранения мех. энергии утверждает, что если тело или система подвергается действию только консервативных сил (как внешних, так и внутренних), то полная механическая энергия этого тела или системы остаётся постоянной. В изолированной системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется. Потенциальная это потенциал тела, она олицетворяет то какую работу МОЖЕТ совершить тело! А кинетическая это та сила которая уже совершает работу.Закон сохранения энергии - закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии. Потенциальная энергия - энергия которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Кинетическая энергия - случае, когда тело движется под влиянием силы, оно уже не только может, но и совершает какую-то работу

8 Механические колебания, характеристики мех. колебаний: амплитуда, период, частота. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля катушки. Задача на применение закона сохранения импульса Механическим колебанием называют точно или приближенно повторяющееся движение, при котором тело смещается то в одну, то в другую сторону от положения равновесия. Если система способна совершать колебательные движения, то она называется колебательной. Свойства колебательной системы: Система имеет положение устойчивого равновесия. При выведении системы из положения равновесия, в ней возникает внутренняя возвращающая сила. Система обладает инертностью. Поэтому она не останавливается в положении равновесия, а проходит его. Колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил, называются свободными . Все свободные колебания затухают.(например: колебание струны, после удара )Колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил, называются вынужденными (например: колебание металлической заготовки при работе кузнеца молотом ). Резонанс - явление, при котором амплитуда вынужденных колебаний имеет максимум при некотором значении частоты вынуждающей силы. Часто это значение близко к частоте собственных колебаний, фактически может совпадать, но это не всегда так и не является причиной резонанса. Самоиндукция - это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС(самоиндукциея). Индуктивность - коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией.

9 Мех. волны. Длина волны, скорость распространения волны и соотношения между ними. Термоядерная реакция. Применение атомной энергии. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики. Э.З: определение показателя преломления стеклянной пластины. Мех. волны - это распространяющиеся в упругой среде возмущения (отклонения частиц среды от положения равновесия). Если колебания частиц и распространение волны происходят в одном направлении, волну называют продольной, а если эти движения происходят в перпендикулярных направлениях, - поперечной. Продольные волны, сопровождаемые деформациями растяжения и сжатия, могут распространяться в любых упругих средах: газах, жидкостях и твердых телах. Поперечные волны распространяются в тех средах, где появляются силы упругости при деформации сдвига, т. е. в твердых телах. При распространении волны происходит перенос энергии без переноса вещества. Скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде, называют скоростью волны. Она определяется упругими свойствами среды. Расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней, называется длиной волны (ламбда). Длина волны - расстояние, которое волна успевает преодолеть двигаясь в пространстве со скоростью света за один период, который в свою очередь - величина, обратная частоте. Чем выше частота - тем короче длина волны. Термоядерная реакция - разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счет кинетической энергии их теплового движения. Развитие индустриального общества опирается на постоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии.(Резко сокращает использование природных ресурсов

10 Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее экспериментальные доказательства: диффузия, броуновское движение. Основные положения МКТ. Масса, размеры молекул. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Задача на применение формулы мех. работы

Диффузия - это явление распространения частиц одного вещества между частицами другого

Броуновское движение - это движение нерастворимы в жидкости частиц под действиям молекул жидкости Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения: .Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов. .Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало. m 0 - масса молекулы (кг). Размер молекулы очень мал. Электродвижущая сила сил , то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока.

Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

11 Электромагнитные волны и из свойства. Принцип радиосвязи. Изобретение радио, современные средства связи. Температура и ее измерение Абсолютная температура. Температура – мера средней кинетической энергии движение молекул. Э.З: Измерение оптической силы собирающей линзы.

Электродвижущая сила - скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил , то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока. Устройство общих схем организации радиосвязи. Характеристика радиосистемы передачи информации, в которой сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве. Радио - разновидность беспроводной передачи информации, при которой в качестве носителя информации используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве. 7 мая 1895 года русский физик Александр Степанович Попов (1859 - 1905/06) продемонстрировал первый в мире радиоприемник. Современные средства связи -это телефон, рация и тд. Температура - физическая величина, характеризующая тепловое состояние тел. Температура измеряется в градусах.

Абсолютная температура - это безусловная мера температуры и одна из главных характеристики

термодинамики. Температура - мера средней кинетической энергии молекул, энергия

пропорциональна температуре.

12 Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый и второй законы термодинамики. Генератор переменного тока. Трансформатор. Производство и передача электроэнергии, энергосбережение в быту и на производстве. Э.З: Измерение ускорения свободного падения в данной точке земли.

В термодинамике движение тела как целого не рассматривается, речь идет о перемещении частей макроскопического тела друг относительно друга. В результате может меняться объем тела, а его скорость остается равной нулю. Работа в термодинамике определяется так же, как и в механике, но она равна не

изменению кинетической энергии тела, а изменению его внутренней энергии. Внутренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) - полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии. Первый закон термодинамики Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.

Второй закон термодинамики . Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.генератор переменного тока это прибор производящий переменный ток

Трансформатор- это Устройство, служащее для понижения или повышения тока или напряжения. Энергосбережение – создание новых технологий которые потребляют меньше энергии(новые лампы и пр.)

Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей. Тепловые двигатели и экология. Радиолокация, применение радиолокации. Экспериментальное задание: измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

Тепловой двигатель - устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры.

Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы A´, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя:

Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, возрастание потребления угля, нефти и газа в промышленности и на бытовые нужды увеличивает возможности удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых машинах химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана природы от вредного влияния продуктов сгорания. Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду“связано с действием различных факторов.

Радиолока́ция - область науки и техники, объединяющая методы и средства локации (обнаружения и измерения координат) и определения свойств различных объектов с помощью радиоволн.

Ракеты с радиолокационным наведением оснащаются для выполнения боевых задач специальными автономными устройствами. Океанские суда используют радиолокационные системы для навигации. На самолетах радиолокаторы используют для решения ряда задач, в том числе для определения высоты полета относительно земли.

Импульс силы и импульс тела

Как было показано, второй закон Ньютона может быть записан в виде

Ft=mv-mv o =p-p o =D p.

Векторную величину Ft, равную произведению силы на время ее действия, называют импульсом силы . Векторную величину р=mv, равную произведению массы тела на его скорость, называют импульсом тела .

В СИ за единицу импульса принят импульс тела массой 1 кг, движущегося со скоростью 1 м/с, т.е. единицей импульса является килограммметр в секунду (1 кг·м/с).

Изменение импульса тела D p за время t равно импульсу силы Ft, действующей на тело в течение этого времени.

Понятие импульса является одним из фундаментальных понятий физики. Импульс тела является одной из величин, способных при определенных условиях сохранять свое значение неизменным (но модулю, и по направлению).

Сохранение полного импульса замкнутой системы

Замкнутой системой называют группу тел, не взаимодействующих ни с какими другими телами, которые не входят в состав этой группы. Силы взаимодействия между телами, входящими в замкнутую систему, называют внутренними . (Внутренние силы обычно обозначают буквой f).

Рассмотрим взаимодействие тел внутри замкнутой системы. Пусть два шара одинакового диаметра, изготовленные из разных веществ (т. е. имеющие разные массы), катятся по идеально гладкой горизонтальной поверхности и сталкиваются друг с другом. При ударе, который мы будем считать центральным и абсолютно упругим, изменяются скорости и импульсы шаров. Пусть масса первого шара m 1 , его скорость до удара V 1 , а после удара V 1 "; масса второго шара m 2 , его скорость до удара v 2 , после удара v 2 ". Согласно третьему закону Ньютона, силы взаимодействия между шарами равны по модулю и противоположны по направлению, т.е. f 1 =-f 2 .

Согласно второму закону Ньютона, изменение импульсов шаров в результате их соударения равно импульсам сил взаимодействия между ними, т. е.

m 1 v 1 "-m 1 v 1 =f 1 t (3.1)

m 2 v 2 "-m 2 v 2 =f 2 t (3.2)

где t - время взаимодействия шаров.
Почленно сложив выражения (3.1) и (3.2), найдем, что

m 1 v 1 "-m 1 v 1 +m 2 v 2 "-m 2 v 2 =0.

Следовательно,

m 1 v 1 "+m 2 v 2 "=m 1 v 1 +m 2 v 2

или иначе

p 1 "+p 2 "=p 1 +p 2 . (3.3)

Обозначим р 1 "+р 2 "=р" и р 1 +р 2 =p.
Векторную сумму импульсов всех тел, входящих в систему, называют полным импульсом этой системы . Из (3.3) видно, что р"=р, т.е. р"-р=D р=0, следовательно,

p=p 1 +p 2 =const.

Формула (3.4) выражает закон сохранения импульса в замкнутой системе , который формулируют так: полный импульс замкнутой системы тел остается постоянным при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
Иными словами, внутренние силы не могут изменить полного импульса системы ни по модулю, ни по направлению.

Изменение полного импульса незамкнутой системы

Группу тел, взаимодействующих не только между собой, но и с телами, не входящими в состав этой группы, называют незамкнутой системой . Силы, с которыми на тела данной системы действуют тела, не входящие в эту систему, называют внешними (обычно внешние силы обозначают буквой F).

Рассмотрим взаимодействие двух тел в незамкнутой системе. Изменение импульсов данных тел происходит как под действием внутренних сил, так и под действием внешних сил.

Согласно второму закону Ньютона, изменения импульсов рассматриваемых тел у первого и второго тел составляют

D р 1 =f 1 t+F 1 t (3.5)

D р 2 =f 2 t+F 2 t (3.6)

где t - время действия внешних и внутренних сил.
Почленно сложив выражения (3.5) и (3.6), найдем, что

D (p 1 +p 2)=(f 1 +f 2)t +(F 1 +F 2)t (3.7)

В этой формуле р=р 1 +р 2 - полный импульс системы, f 1 +f 2 =0 (так как по третьему закону Ньютона (f 1 =-f 2), F 1 +F 2 =F - равнодействующая всех внешних сил, действующих на тела данной системы. С учетом сказанного формула (3.7) принимает вид

D р=Ft. (3.8)

Из (3.8) видно, что полный импульс системы изменяется только под действием внешних сил. Если же система замкнутая, т. е. F=0, то D р=0 и, следовательно, р=const. Таким образом, формула (3.4) является частным случаем формулы (3.8), которая показывает, при каких условиях полный импульс системы сохраняется, а при каких - изменяется.

Реактивное движение.
Значение работ Циолковского для космонавтики

Движение тела, возникающее вследствие отделения от него части его массы с некоторой скоростью, называют реактивным .

Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних для данной системы сил, т. е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Первоначально система покоится, т. е. ее полный импульс равен нулю. Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то (так как полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным) система получает скорость, направленную в противо-положную сторону. Действительно, так как m 1 v 1 +m 2 v 2 =0, то m 1 v 1 =-m 2 v 2 , т. е.

v 2 =-v 1 m 1 /m 2 .

Из этой формулы следует, что скорость v 2 , получаемая системой с массой m 2 , зависит от выброшенной массы m 1 и скорости v 1 ее выбрасывания.

Тепловой двигатель, в котором сила тяги, возникающая за счет реакции струи вылетающих раскаленных газов, приложена непосредственно к его корпусу, называют реактивным. В отличие от других транспортных средств устройство с реактивным двигателем может двигаться в космическом пространстве.

Основоположником теории космических полетов является выдающийся русский ученый Циолковский (1857 - 1935). Он дал общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, доказал необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов. Идеи Циолковского успешно осуществлены в СССР при постройке искусственных спутников Земли и космических кораблей.

Основоположником практической космонавтики является советский ученый академик Королев (1906 - 1966). Под его руководством был создан и запущен первый в мире искусственный спутник Земли, состоялся первый в истории человечества полет человека в космос. Первым космонавтом Земли стал советский человек Ю.А. Гагарин (1934 - 1968).

Вопросы для самоконтроля:

Как записывают второй закон Ньютона в импульсной форме?
Что называют импульсом силы? импульсом тела?
Какую систему тел называют замкнутой?
Какие силы называют внутренними?
На примере взаимодействия двух тел в замкнутой системе покажите, как устанавливают закон сохранения импульса. Как его формулируют?
Что называют полным импульсом системы?
Могут ли внутренние силы изменить полный импульс системы?
Какую систему тел называют незамкнутой?
Какие силы называют внешними?
Установите формулу, показывающую, при каких условиях полный импульс системы изменяется, а при каких - сохраняется.
Какое движение называют реактивным?
Может ли оно происходить без взаимодействия движущегося тела с окружающей средой?
На каком законе основано реактивное движение?
Каково значение работ Циолковского для космонавтики?