Импульс тела. Решение задач - Динамика

Цели: ввести новую физическую характеристику - импульс.

Демонстрации: упругое столкновение шаров различной массы.

Ход урока

I. Новый материал

План изложения нового материала:

1. Демонстрация упругого столкновения шаров.

2. Понятие импульса.

3. Импульс силы.

1. В самом начале урока учитель демонстрирует несколько опытов упругого столкновения двух шаров разной массы. Можно продемонстрировать, как начинает двигаться изначально неподвижная тележка, если на нее бросить деревянный или металлический брусок.

- Как описать взаимодействие тел в данных опытах?

- Удобно ли использовать для этого законы Ньютона?

2. Найдем взаимосвязь между действующей силой F, временем ее действия t, и изменением скорости тела.

Пусть на тело массой m, которое покоится, начинает действовать сила F. Тогда из второго закона Ньютона ускорение этого тела будет а. Причем:

F = mа,

с другой стороны:

Значит, подставив в первое выражение значение ускорения, получаем:

или:

Обозначим произведение m · v через р: р = mv.

Произведение массы тела на его скорость называется импульсом тела.

Импульс р - векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором скорости тела. Любое тело, которое движется, обладает импульсом.

Как любая физическая величина, импульс измеряется в определенных единицах:

Если тело массой 1 кг движется со скоростью 1 м/с, это значит, что его импульс и равен единице.

Исторически понятие импульса ввел Декарт, правда, величину р = mv он назвал «количеством движения».

3. Получив формулу F · t = m · v, и введя понятие «импульс тела», ничего не было сказано о смысле левой части. В то же время ученики часто спрашивают о смысле левой части равенства. Можно объяснить, что в физике произведение силы на время действия называют импульсом силы. Импульс силы всегда показывает, как изменяется импульс тела за данное время.

Наверное, подобные замечания не приведут к усложнению материала, а, скорее, лучше прояснят суть вопроса.

II. Решение задач

Оставшееся на уроке время лучше посвятить решению задач. Это позволит лучше усвоить не только понятие импульса тела, но и развить навыки практической деятельности.

Одну-две первые задачи желательно коллективно разобрать у доски, чтобы в дальнейшем учащиеся могли правильно подходить к решению поставленных задач при самостоятельной работе.

Задача 1

Поливочная машина с водой имеет массу 6 т и движется со скоростью 36 км/ч. После работы масса машины стала 3 т. Сравнить импульсы машины, если она возвращается в гараж со скоростью 54 км/ч.

Дано:

Решение:

(Ответ: p1 = 60000 км·м/с; р2 = 45000 км·м/с.)

Задача 2

Тело массой 400 г начинает равноускоренное движение из состояния покоя и за время t = 10 с проходит путь 200 м. Определить импульс тела в конце 10-й секунды.

Дано:

Решение:

Таким образом:

(Ответ: p = 16 км·м/с.)

Для самостоятельного решения ученикам можно предложить решить четыре следующие задачи:

Задача 1

Импульс шара, который катится по горизонтальной плоскости, равен 20 кг·м/с. Определить скорость шара, если его масса равна 200 г. (Ответ: v = 100 м/с.)

Задача 2

Как изменится импульс тела, если его скорость увеличится в 4 раза, а масса уменьшится в два раза? (Ответ: Импульс этого тела увеличится в 2 раза.)

Задача 3

Пуля при вылете из ружья приобретает скорость 800 м/с. Определить массу пули, если ее импульс при вылете равен 8 кг·м/с. (Ответ: m = 10 г = 0,01 кг.)

Задача 4 .

Тело массой 4 кг начинает равноускоренно двигаться под действием силы в 20 Н. Определить скорость тела через 10 с. (Ответ: v = 50 м/с.)

Домашнее задание

1. § 10 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 65-66.