Решение задач на законы сохранения импульса и энергии (10-й класс)

Цели урока:

Образовательные:

• создание условий для глубокого усвоения системы знаний по законам сохранения в механике;
• закрепление навыков решения физических задач.

Развивающие:

• развитие коммуникативных компетенций в процессе групповой деятельности;
• формировать умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала по основам механики,
• развитие познавательных интересов в процессе приобретения знаний и умений по теме.

Воспитательные:

• воспитание понимания необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении проблем естественнонаучного содержания;
• воспитание чувства личной ответственности за результаты совместной деятельности.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, доска.

Дидактический материал: карточки-задания для групповой работы.

Задачи урока:

• повторить основные теоретические положения по теме “Законы сохранения в механике”;
• закрепить навыки решения задач.

Ход урока

2. Повторение закона сохранения импульса (вызвать учащихся к доске).

Презентация. Cлайд № 2

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому.

Слайд № 3

Слайд № 4

3. Рассмотрим примеры. Слайд № 5

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.

Cлайд № 6

На принципе отдачи основано реактивное движение. В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты. Cлайд № 7

4. Повторим закон сохранения энергии (вызвать учащихся к доске).  Cлайд № 8–9

Закон сохранения энергии в механических процессах

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной

А – кинетическая энергия шара;

В – потенциальная энергия шара;

С – полная механическая энергия шара.

5. Решим задачу Х. Гюйгенса: нахождение минимальной прочности легкой нерастяжимой нити, удерживающей тело массой m при его вращении в вертикальной плоскости. Cлайд № 10

6. Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда неизвестны действующие силы. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел. Слайд № 11

Ударом (соударением, столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения.

Часто используются две модели ударного взаимодействия –

абсолютно упругий удар

и абсолютно неупругий удар.

Неупругие и упругие соударения

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.

Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара.

На основе законов механики математически точно описывается “поведение” бильярдных шаров, столкновения которых друг с другом и со стенками бильярдного стола можно считать абсолютно упругими. Слайд № 13

При этом соударения могут быть центральными и нецентральными

Центральное соударение

7. Решим задачу: Под каким углом могут разлететься два тела одинаковой массы после упругого нецентрального столкновения? Слайд № 14

Построим диаграмму импульсов.

Применим закон сохранения импульса в векторном виде с учётом равенства масс: 

Первое из этих равенств означает, что векторы скоростей образуют треугольник, а второе – что для этого треугольника справедлива теорема Пифагора, то есть он прямоугольный. Искомый угол – это угол между катетами, т.е. он равен 90°.

8. Групповая работа: решение задач по карточкам.

Класс разбивается на несколько групп (в зависимости от количества учащихся), каждой группе даётся карточка с задачами.

9. Проверка решения задач, корректировка решения (по необходимости).

10. Подведение итогов урока, выставление оценок

11. Домашнее задание – оформить решение любой задачи с карточки в виде презентации, подготовить объяснение для класса.

Карточки-задания для групповой работы. (Приложение)