Impulserhaltungssatz für die Strahlbewegungsformel. Gesetz der Impulserhaltung

Wenn Körper interagieren, kann der Impuls eines Körpers teilweise oder vollständig auf einen anderen Körper übertragen werden. Wenn auf ein System von Körpern keine äußeren Kräfte anderer Körper einwirken, wird ein solches System aufgerufen geschlossen.

In einem geschlossenen System bleibt die Vektorsumme der Impulse aller im System enthaltenen Körper für alle Wechselwirkungen der Körper dieses Systems untereinander konstant.

Dieses grundlegende Naturgesetz heißt Gesetz der Impulserhaltung . Es ist eine Folge des zweiten und dritten Newtonschen Gesetzes.

Betrachten wir zwei beliebige interagierende Körper, die Teil eines geschlossenen Systems sind. Wir bezeichnen die Wechselwirkungskräfte zwischen diesen Körpern mit und nach dem dritten Newtonschen Gesetz

Wenn diese Körper im Laufe der Zeit interagieren T, dann sind die Impulse der Wechselwirkungskräfte gleich groß und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet:

Wenden wir Newtons zweites Gesetz auf diese Körper an:

Wo und sind die Impulse der Körper im Anfangszeitpunkt und sind die Impulse der Körper am Ende der Interaktion? Aus diesen Beziehungen folgt, dass sich durch die Wechselwirkung zweier Körper ihr Gesamtimpuls nicht verändert hat:

Impulserhaltungssatz:

Betrachtet man nun alle möglichen Paarwechselwirkungen von Körpern, die in einem geschlossenen System enthalten sind, können wir schlussfolgern, dass die inneren Kräfte eines geschlossenen Systems seinen Gesamtimpuls, d. h. die Vektorsumme des Impulses aller in diesem System enthaltenen Körper, nicht ändern können.

Reis. 1.17.1 veranschaulicht den Impulserhaltungssatz am Beispiel außermittige Wirkung zwei Kugeln unterschiedlicher Masse, von denen eine vor dem Zusammenstoß ruhte.

In Abb. dargestellt. 1.17.1 können die Impulsvektoren der Kugeln vor und nach dem Stoß projiziert werden Koordinatenachsen OCHSE Und OY. Der Impulserhaltungssatz gilt auch für Projektionen von Vektoren auf jede Achse. Insbesondere aus dem Impulsdiagramm (Abb. 1.17.1) folgt, dass die Projektionen der Vektoren und Impulse beider Kugeln nach dem Stoß auf die Achse erfolgen OY müssen im Modul identisch sein und haben verschiedene Zeichen so dass ihre Summe gleich Null ist.

Gesetz der Impulserhaltung In vielen Fällen können damit die Geschwindigkeiten interagierender Körper ermittelt werden, auch wenn die Werte der wirkenden Kräfte unbekannt sind. Ein Beispiel wäre Strahlantrieb .

Beim Abfeuern einer Waffe a Rückstoß– Das Projektil bewegt sich vorwärts und die Waffe rollt zurück. Das Projektil und die Waffe sind zwei interagierende Körper. Die Geschwindigkeit, die ein Geschütz beim Rückstoß erreicht, hängt nur von der Geschwindigkeit des Projektils und dem Massenverhältnis ab (Abb. 1.17.2). Wenn die Geschwindigkeiten des Geschützes und des Projektils mit und und ihre Massen mit bezeichnet werden M Und M Dann können wir auf der Grundlage des Impulserhaltungssatzes Projektionen auf die Achse schreiben OCHSE

Basierend auf dem Prinzip des Gebens Strahlantrieb. IN Rakete Beim Verbrennen von Treibstoff werden auf eine hohe Temperatur erhitzte Gase mit hoher Geschwindigkeit relativ zur Rakete aus der Düse ausgestoßen. Bezeichnen wir die Masse der emittierten Gase mit M und die Masse der Rakete nach dem Austritt von Gasen M. Dann können wir für das geschlossene System „Rakete + Gase“ auf der Grundlage des Impulserhaltungssatzes (in Analogie zum Problem des Abfeuerns einer Waffe) schreiben:

Wo V– die Geschwindigkeit der Rakete nach dem Ausstoß von Gasen. IN in diesem Fall Es wird angenommen, dass die Anfangsgeschwindigkeit der Rakete Null war.

Die resultierende Formel für die Raketengeschwindigkeit gilt nur unter der Bedingung, dass die gesamte Masse des verbrannten Treibstoffs aus der Rakete ausgestoßen wird gleichzeitig. Tatsächlich erfolgt der Abfluss während der gesamten Zeit der beschleunigten Bewegung der Rakete allmählich. Jede weitere Gasportion wird aus der Rakete ausgestoßen, die bereits eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat.

Um eine genaue Formel zu erhalten, muss der Prozess des Gasaustritts aus einer Raketendüse genauer betrachtet werden. Lassen Sie die Rakete rechtzeitig ab T hat Masse M und bewegt sich mit Geschwindigkeit (Abb. 1.17.3 (1)). Über einen kurzen Zeitraum Δ T Bei der momentanen Relativgeschwindigkeit der Rakete wird ein bestimmter Teil des Gases aus der Rakete ausgestoßen T + Δ T wird eine Geschwindigkeit haben und seine Masse wird gleich sein M + Δ M, wobei Δ M < 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна –ΔM> 0. Geschwindigkeit der Gase im Inertialsystem OCHSE wird gleich sein: Wenden Sie das Gesetz der Impulserhaltung an. Zu einem bestimmten Zeitpunkt T + Δ T Der Impuls der Rakete ist gleich und der Impuls der ausgestoßenen Gase ist gleich . Zu einem bestimmten Zeitpunkt T Der Impuls des gesamten Systems war gleich: Unter der Annahme, dass das System „Rakete + Gase“ geschlossen ist, können wir schreiben:

Der Wert kann vernachlässigt werden, da |Δ M| << M. Division beider Seiten der letzten Beziehung durch Δ T und Übergang zum Grenzwert bei Δ T→0, wir erhalten:

Abbildung 1.17.3.

Eine Rakete, die sich im freien Raum (ohne Schwerkraft) bewegt. 1 – im Moment der Zeit T. Raketenmasse M, ihre Geschwindigkeit

2 – Rakete zu einem bestimmten Zeitpunkt T + Δ T. Raketenmasse M + Δ M, wobei Δ M < 0, ее скорость масса выброшенных газов –ΔM> 0, relative Gasgeschwindigkeit, Gasgeschwindigkeit im Inertialsystem

Größe ist der Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit. Die Menge wird aufgerufen Schubkraft Die reaktive Schubkraft wirkt von der Seite der ausströmenden Gase auf die Rakete; sie ist entgegengesetzt zur Relativgeschwindigkeit gerichtet. Verhältnis
drückt Newtons zweites Gesetz für einen Körper variabler Masse aus. Wenn Gase streng nach hinten aus der Raketendüse ausgestoßen werden (Abb. 1.17.3), dann hat dieser Zusammenhang in Skalarform die Form:

Wo u– Relativgeschwindigkeitsmodul. Mit der mathematischen Operation der Integration können wir aus dieser Beziehung erhalten FormelZiolkowskifür die Endgeschwindigkeit υ der Rakete:

wo ist das Verhältnis der Anfangs- und Endmasse der Rakete.

Daraus folgt, dass die Endgeschwindigkeit der Rakete die relative Geschwindigkeit des Gasaustritts übersteigen kann. Daher kann die Rakete beschleunigt werden hohe Geschwindigkeiten, notwendig für Raumflüge. Dies kann jedoch nur durch den Verbrauch einer erheblichen Treibstoffmasse erreicht werden, die einen großen Teil der ursprünglichen Masse der Rakete ausmacht. Um beispielsweise die erste Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen, beträgt υ = υ 1 = 7,9·10 3 m/s u= 3·10 3 m/s (Gasströmungsgeschwindigkeiten während der Kraftstoffverbrennung liegen in der Größenordnung von 2–4 km/s) Ausgangsmasse einstufige Rakete sollte ungefähr das 14-fache der Endmasse betragen. Um die Endgeschwindigkeit zu erreichen, gilt υ = 4 u Das Verhältnis sollte 50 betragen.

Durch den Einsatz kann eine deutliche Reduzierung der Raketenabschussmasse erreicht werden mehrstufige Raketen, wenn sich die Raketenstufen trennen, wenn der Treibstoff ausbrennt. Die Massen an Behältern, die Treibstoff, verbrauchte Triebwerke, Steuerungssysteme usw. enthielten, werden vom Prozess der anschließenden Raketenbeschleunigung ausgeschlossen. Auf dem Weg zur Schaffung wirtschaftlicher mehrstufiger Raketen entwickelt sich die moderne Raketenwissenschaft.

MINISTERIUM FÜR ALLGEMEINE UND BERUFLICHE BILDUNG DER REGION ROSTOW

STAATLICHE BILDUNGSEINRICHTUNG DES SEKUNDARBEREICHS

BERUFSBILDUNG DER REGION ROSTOW

„SALSKY INDUSTRIETECHNIK“

METHODISCHE ENTWICKLUNG

Trainingseinheit

in der Disziplin „Physik“

Thema: "Impuls. Gesetz der Impulserhaltung. Strahlantrieb".

Vom Lehrer entwickelt: Titarenko S.A.

Salsk

2014

Thema: „Impuls. Gesetz der Impulserhaltung. Strahlantrieb".

Dauer: 90 Minuten.

Unterrichtsart: Kombinierter Unterricht.

Lernziele:

lehrreich:

die Rolle von Erhaltungsgesetzen in der Mechanik aufdecken;

Geben Sie den Begriff „Körperimpuls“, „geschlossenes System“, „reaktive Bewegung“ an;

Bringen Sie den Schülern bei, physikalische Größen (Körperimpuls, Kraftimpuls) zu charakterisieren, ein logisches Schema bei der Ableitung des Impulserhaltungssatzes anzuwenden, das Gesetz zu formulieren, es in Form einer Gleichung zu schreiben, das Prinzip der reaktiven Bewegung zu erklären;

wenden Sie bei der Lösung von Problemen das Gesetz der Impulserhaltung an;

fördern den Erwerb von Methodenwissen wissenschaftliches Wissen Natur, modernes physikalisches Weltbild, dynamische Naturgesetze (Gesetz der Impulserhaltung);

lehrreich:

lernen, wie man einen Arbeitsplatz vorbereitet;

Disziplin wahren;

die Fähigkeit entwickeln, erworbenes Wissen bei der Durchführung anzuwenden selbstständige Aufgaben und anschließende Formulierung der Schlussfolgerung;

ein Gefühl des Patriotismus in Bezug auf die Arbeit russischer Wissenschaftler auf dem Gebiet der Bewegung eines Körpers mit variabler Masse (Strahlbewegung) zu kultivieren - K. E. Tsiolkovsky, S. P. Korolev;

Entwicklung:

den Horizont der Studierenden erweitern, indem sie interdisziplinäre Verbindungen herstellen;

die Fähigkeit entwickeln, die physikalische Terminologie bei der frontalen mündlichen Arbeit korrekt zu verwenden;

bilden:

wissenschaftliches Verständnis der Struktur der materiellen Welt;

die universelle Natur des durch interdisziplinäre Verbindungen gewonnenen Wissens;

methodisch:

die kognitive und kreative Aktivität anregen;

Erhöhen Sie die Motivation der Schüler durch verschiedene Methoden Unterrichten: verbale, visuelle und moderne technische Mittel, um Bedingungen für das Erlernen des Stoffes zu schaffen.

Als Ergebnis des Studiums des Materials in dieser Lektion muss der Schüler
wissen/verstehen :
- die Bedeutung des Impulses eines materiellen Punktes als physikalische Größe;
- eine Formel, die das Verhältnis des Impulses zu anderen Größen (Geschwindigkeit, Masse) ausdrückt;
- Klassifizierungszeichen eines Impulses (Vektorgröße);
- Einheiten der Impulsmessung;
- Newtons zweites Gesetz in Impulsform und seine grafische Interpretation; das Gesetz der Impulserhaltung und die Grenzen seiner Anwendung;
- der Beitrag russischer und ausländischer Wissenschaftler, die den größten Einfluss auf die Entwicklung dieses Zweigs der Physik hatten;

in der Lage sein:
- die Ergebnisse von Beobachtungen und Experimenten beschreiben und erklären;
- Beispiele für die Ausprägung des Impulserhaltungssatzes in Natur und Technik nennen;
- Wenden Sie das erworbene Wissen an, um physikalische Probleme unter Verwendung des Konzepts des „Impulses eines materiellen Punktes“, des Impulserhaltungssatzes, zu lösen.

Bildungstechnologien:

fortschrittliche Lerntechnologie;

Technologie des Eintauchens in das Unterrichtsthema;

IKT.

Lehrmethoden:

verbal;

visuell;

erklärend und anschaulich;

heuristisch;

Problem;

analytisch;

Selbsttest;

gegenseitige Überprüfung.

Bilden: theoretische Lektion.

Organisationsformen Bildungsaktivitäten : kollektiv, kleine Gruppen, individuell.

Interdisziplinäre Verbindungen:

Physik und Mathematik;

Physik und Technik;

Physik und Biologie;

Physik und Medizin;

Physik und Informatik;

Intrasubjektbezogene Verbindungen:

Newtons Gesetze;

Gewicht;

Trägheit;

mechanisches Uhrwerk.

Ausrüstung:

PC, Bildschirm,

Tafel, Kreide,

Luftballon, Trägheitsautos, Wasserspielzeug, Aquarium mit Wasser, Segner-Radmodell.

Ausrüstung:

didaktisch:

Nachschlagewerke für Studierende, Testaufgaben, Reflexionsbogen;

methodisch:

Arbeitsprogramme a, kalenderthematischer Plan;

methodisches Handbuch für Lehrer zum Thema „ Impuls. Gesetz der Impulserhaltung. Beispiele für Problemlösungen“;

Informationsunterstützung:

PC mit installiertem Windows-Betriebssystem und Microsoft Office;

Multimedia-Projektor;

Microsoft PowerPoint-Präsentationen, Videos:

- Manifestation des Impulserhaltungssatzes beim Zusammenstoß von Körpern;

- Rückstoßeffekt;

Arten unabhängige Arbeit:

Klassenzimmer: Lösung von Problemen bei der Verwendung von FSI , mit Begleitnotizen arbeiten;

außerhalb des Lehrplans: Arbeiten mit Notizen und weiterführender Literatur .

Fortschritt der Lektion:

I. Einführungsteil

1. Organisationszeit – 1-2 Minuten.

a) Überprüfung der Anwesenden, der Unterrichtsbereitschaft der Schüler, der Verfügbarkeit von Uniform usw.

2. Bekanntgabe des Themas, seiner Motivation und Zielsetzung – 5-6 Min.

a) Bekanntgabe der Arbeitsregeln im Unterricht und Bekanntgabe der Bewertungskriterien;

b) d Hausaufgabe;

c) anfängliche Motivation für Lernaktivitäten (Einbindung der Studierenden in den Prozess der Zielsetzung).

3. Aktualisieren Hintergrundwissen(Frontalaufnahme) – 4-5 Min.

II. Hauptteil- 60min.

1. Studium neuen theoretischen Materials

a) Präsentation neuer Vorlesungsstoffe nach Plan:

1). Definition der Begriffe: „Körperimpuls“, „Kraftimpuls“.

2). Lösung qualitativer und quantitativer Probleme zur Berechnung des Impulses eines Körpers, des Kraftimpulses und der Massen interagierender Körper.

3). Gesetz der Impulserhaltung.

4). Grenzen der Anwendbarkeit des Impulserhaltungssatzes.

5). Algorithmus zur Lösung von Problemen auf ZSI. Sonderfälle des Impulserhaltungssatzes.

6). Anwendung des Impulserhaltungssatzes in Wissenschaft, Technik, Natur, Medizin.

b) Durchführung von Demonstrationsexperimenten

c) Ansehen einer Multimedia-Präsentation.

d) Festigung des Stoffes während des Unterrichts (Lösung von Problemen bei der Nutzung digitaler Informationen, Lösung qualitativer Probleme);

e) Ausfüllen der Begleitschreiben.

III. Kontrolle der Materialaufnahme – 10 Min.

IV. Betrachtung. Zusammenfassend – 6-7 Min. (Zeitreserve 2 Min.)

Vorbereitende Vorbereitung der Studierenden

Den Studierenden wird die Aufgabe gestellt, eine multimediale Präsentation und Botschaft zu den Themen „Das Gesetz der Impulserhaltung in der Technik“, „Das Gesetz der Impulserhaltung in der Biologie“, „Das Gesetz der Impulserhaltung in der Medizin“ vorzubereiten.

Während des Unterrichts.

I. Einführungsteil

1. Organisatorischer Moment.

Überprüfung der Fehlzeiten und der Unterrichtsbereitschaft der Schüler.

2. Bekanntgabe des Themas, seiner Motivation und Zielsetzung .

a) Bekanntgabe der Arbeitsregeln im Unterricht und Bekanntgabe der Bewertungskriterien.

Unterrichtsregeln:

Auf Ihren Schreibtischen liegen unterstützende Notizen, die zum Hauptarbeitselement der heutigen Lektion werden.

Die unterstützende Gliederung gibt das Thema der Lektion und die Reihenfolge an, in der das Thema studiert wird.

Darüber hinaus werden wir heute im Unterricht verwenden Bewertungssystem, d.h. Jeder von Ihnen wird versuchen, mit seiner Arbeit in der Unterrichtsstunde möglichst viele Punkte zu erzielen, Punkte werden für richtig gelöste Aufgaben, richtige Antworten auf Fragen, richtige Erklärung beobachteter Phänomene vergeben, insgesamt können Sie für die Unterrichtsstunde maximal Punkte erzielen 27 Punkte, also die richtige, vollständige Antwort. Jede Frage ist 0,5 Punkte wert, die Lösung des Problems ist 1 Punkt wert.

Die Anzahl Ihrer Punkte für die Lektion berechnen Sie selbst und notieren diese auf der Reflexionskarte., also wenn Sie tippen von 19-27 Punkten – „ausgezeichnet“; von 12–18 Punkten – „gut“; von 5-11 Punkten – Bewertung „befriedigend“.

b)Hausaufgaben:

Vorlesungsmaterial erlernen.

Sammlung physikalischer Probleme, hrsg. A.P. Rymkevich Nr. 314, 315 (S. 47), Nr. 323,324 (S. 48).

V) anfängliche Motivation für Lernaktivitäten (Einbindung der Studierenden in den Zielsetzungsprozess):

Ich möchte Ihre Aufmerksamkeit auf ein interessantes Phänomen lenken, das wir Impact nennen. Die Wirkung eines Schlages überraschte einen Menschen immer. Warum drückt ein schwerer Hammer, der auf einem Amboss auf ein Metallstück gelegt wird, dieses nur gegen die Unterlage, während derselbe Hammer es mit einem Hammerschlag flach macht?

Was ist das Geheimnis des alten Zirkustricks, wenn ein vernichtender Hammerschlag auf einen massiven Amboss der Person, auf deren Brust dieser Amboss angebracht ist, keinen Schaden zufügt?

Warum können wir einen fliegenden Tennisball leicht mit der Hand fangen, aber eine Kugel nicht fangen, ohne unsere Hand zu beschädigen?

In der Natur gibt es mehrere physikalische Größen, die konserviert werden können; wir werden heute über eine davon sprechen: den Impuls.

Impuls bedeutet ins Russische übersetzt „Stoßen“, „Schlag“. Dies ist eine der wenigen physikalischen Größen, die bei der Wechselwirkung von Körpern erhalten bleiben können.

Bitte erläutern Sie die beobachteten Phänomene:

ERFAHRUNG Nr. 1: Auf dem Demonstrationstisch stehen 2 Spielzeugautos, Nr. 1 ruht, Nr. 2 bewegt sich, durch Interaktion ändern beide Autos ihre Bewegungsgeschwindigkeit – Nr. 1 gewinnt an Geschwindigkeit, Nr. 2 verringert die Geschwindigkeit seiner Bewegung. (0,5 Punkte)

ERFAHRUNG Nr. 2: Autos bewegen sich aufeinander zu, nach einer Kollision ändern sie ihre Geschwindigkeit . (0,5 Punkte)

Was denken Sie: Was sind die Ziele unseres heutigen Unterrichts? Was sollen wir lernen? (Erwartete Antwort der Schüler: Machen Sie sich mit der physikalischen Größe „Impuls“ vertraut, lernen Sie, sie zu berechnen, finden Sie die Beziehung dieser physikalischen Größe zu anderen physikalischen Größen.)(0,5 Punkte)

3. Aktualisierung des Wissensbestands.

Sie und ich wissen bereits, dass, wenn eine bestimmte Kraft auf einen Körper ausgeübt wird, dies zur Folge hat.....(der Körper ändert seine Position im Raum (führt eine mechanische Bewegung aus))

Eine Antwort auf eine Frage bringt 0,5 Punkte (maximal 7 Punkte für die richtige Antwort auf alle Fragen).

Definieren Sie mechanische Bewegung.

Beispielantwort: Eine Änderung der Position eines Körpers im Raum relativ zu anderen Körpern wird als mechanische Bewegung bezeichnet.

Was materieller Punkt?

Beispielantwort: Ein materieller Punkt ist ein Körper, dessen Abmessungen unter den Bedingungen eines bestimmten Problems vernachlässigt werden können (die Abmessungen der Körper sind klein im Vergleich zum Abstand zwischen ihnen oder der Körper legt eine Strecke zurück, die viel größer ist als die geometrischen Abmessungen des Körpers selbst).

-Geben Sie Beispiele für wesentliche Punkte.

Beispielantwort: ein Auto auf dem Weg von Orenburg nach Moskau, ein Mann und der Mond, eine Kugel an einem langen Faden.

Was ist Masse? Seine Maßeinheiten sind in SI?

Beispielantwort: Masse ist ein Maß für die Trägheit eines Körpers, Skalar physikalische Größe, bezeichnet Lateinischer Buchstabe m, SI-Einheiten sind kg (Kilogramm).

Was bedeutet der Ausdruck: „Der Körper ist träge“, „Der Körper ist weniger träge“?

Beispielantwort: träger – ändert die Geschwindigkeit langsam, weniger träge – ändert die Geschwindigkeit schneller.

Definieren Sie die Kraft, benennen Sie ihre Maßeinheiten und Grundeinheiten

Eigenschaften.

Beispielantwort: Kraft ist eine vektorielle physikalische Größe, die ein quantitatives Maß für die Wirkung eines Körpers auf einen anderen ist (ein quantitatives Maß für die Wechselwirkung von zwei oder mehr Körpern), gekennzeichnet durch Modul, Richtung, Angriffspunkt, gemessen in SI in Newton ( N).

-Welche Kräfte kennst du?

Beispielantwort: Schwerkraft, elastische Kraft, Bodenreaktionskraft, Körpergewicht, Reibungskraft.

Wie Sie verstehen: Die Resultierende der auf den Körper ausgeübten Kräfte ist gleich

10 N?

Beispielantwort: Die geometrische Summe der auf den Körper wirkenden Kräfte beträgt 10 N.

Was passiert mit einem materiellen Punkt unter dem Einfluss einer Kraft?

Beispielantwort: Der materielle Punkt beginnt, die Geschwindigkeit seiner Bewegung zu ändern.

Wie hängt die Geschwindigkeit eines Körpers von seiner Masse ab?

Beispielantwort: Weil Ist die Masse ein Maß für die Trägheit eines Körpers, ändert ein Körper mit größerer Masse seine Geschwindigkeit langsamer, ein Körper mit geringerer Masse ändert seine Geschwindigkeit schneller.

Welche Bezugssysteme werden als Inertialsysteme bezeichnet?

Beispielantwort: Trägheitsbezugssysteme sind solche Bezugssysteme, die sich geradlinig und gleichmäßig bewegen oder ruhen.

Geben Sie das erste Gesetz von Newton an.

Beispielantwort: Es gibt solche Bezugssysteme, gegenüber denen translatorisch bewegte Körper ihre Geschwindigkeit konstant halten oder ruhen, wenn keine anderen Körper auf sie einwirken oder die Wirkungen dieser Körper kompensiert werden.

- Formulieren Sie Newtons drittes Gesetz.

\Beispielantwort: Die Kräfte, mit denen die Körper aufeinander einwirken, sind gleich groß und entlang einer Geraden in entgegengesetzte Richtungen gerichtet.

State Newtons zweites Gesetz.

Wo Und Geschwindigkeiten von 1 und 2 Bällen vor der Interaktion, Und - Geschwindigkeit der Bälle nach der Interaktion, Und - Masse an Kugeln.

Wenn wir die letzten beiden Gleichungen in die Formel des dritten Newtonschen Gesetzes einsetzen und die Transformationen durchführen, erhalten wir:

, diese.

Der Impulserhaltungssatz wird wie folgt formuliert: Die geometrische Summe der Impulse eines geschlossenen Systems von Körpern bleibt für jede Wechselwirkung der Körper dieses Systems untereinander ein konstanter Wert.

Oder:

Wenn die Summe der äußeren Kräfte Null ist, bleibt der Impuls des Körpersystems erhalten.

Die Kräfte, mit denen die Körper des Systems miteinander interagieren, werden als intern bezeichnet, und die Kräfte, die von Körpern erzeugt werden, die nicht zu einem bestimmten System gehören, werden als extern bezeichnet.

Ein System, auf das keine äußeren Kräfte einwirken oder die Summe der äußeren Kräfte Null ist, wird als geschlossen bezeichnet.

In einem geschlossenen System können Körper nur Impulse austauschen, der Gesamtwert der Impulse ändert sich jedoch nicht.

Anwendungsgrenzen des Impulserhaltungssatzes:

Nur in geschlossenen Systemen.

Wenn die Summe der Projektionen äußerer Kräfte in eine bestimmte Richtung gleich Null ist, können wir in der Projektion nur in diese Richtung schreiben: pstart X = pend X (das Gesetz der Erhaltung der Impulskomponente).

Wenn die Dauer des Wechselwirkungsprozesses kurz ist und die bei der Wechselwirkung auftretenden Kräfte groß sind (Aufprall, Explosion, Schuss), kann in dieser kurzen Zeit der Impuls äußerer Kräfte vernachlässigt werden.

Ein Beispiel für ein geschlossenes System entlang der horizontalen Richtung ist eine Kanone, aus der ein Schuss abgefeuert wird. Das Phänomen des Rückstoßes (Rollback) einer Waffe beim Abfeuern. Feuerwehrleute erleben die gleiche Wirkung, wenn sie einen kräftigen Wasserstrahl auf ein brennendes Objekt richten und Schwierigkeiten haben, die Feuerlöschdüse festzuhalten.

Heute sollen Sie Methoden zur Lösung qualitativer und quantitativer Probleme zu diesem Thema erlernen und lernen, diese in der Praxis anzuwenden.

Obwohl dieses Thema von vielen geliebt wird, hat es seine eigenen Besonderheiten und Schwierigkeiten. Die Hauptschwierigkeit besteht darin es gibt keine Single universelle Formel, die zur Lösung des einen oder anderen Problems zu diesem Thema verwendet werden könnten. Bei jedem Problem ist die Formel anders, und Sie müssen sie erhalten, indem Sie die Bedingungen des vorgeschlagenen Problems analysieren.

Um Ihnen die korrekte Lösung von Problemen zu erleichtern, empfehle ich die Verwendung ALGORITHMUS ZUR LÖSUNG VON PROBLEMEN.

Sie müssen es nicht auswendig lernen, Sie können es als Leitfaden verwenden, indem Sie in Ihr Notizbuch schauen, aber wenn Sie Probleme lösen, wird es sich nach und nach von selbst einprägen.

Ich möchte Sie gleich warnen: Ich berücksichtige keine Probleme ohne Bild, auch wenn sie richtig gelöst werden!

Wir werden uns also überlegen, wie mit dem vorgeschlagenen PROBLEMLÖSUNGSALGORITHMUS Probleme gelöst werden sollten.

Beginnen wir dazu mit einer schrittweisen Lösung des ersten Problems: (Aufgaben in Gesamtansicht)

Betrachten wir einen Algorithmus zur Lösung von Problemen unter Verwendung des Impulserhaltungssatzes. (mit dem Algorithmus schieben, in den Begleitnotizen zu den Zeichnungen notieren)

Algorithmus zur Lösung von Problemen zum Impulserhaltungssatz:

Erstellen Sie eine Zeichnung, in der Sie die Richtungen der Koordinatenachse und die Geschwindigkeitsvektoren der Körper vor und nach der Wechselwirkung angeben.

2) Schreiben Sie den Impulserhaltungssatz in Vektorform auf;

3) Schreiben Sie den Impulserhaltungssatz in der Projektion auf die Koordinatenachse auf;

4) Drücken Sie aus der resultierenden Gleichung die unbekannte Größe aus und ermitteln Sie ihren Wert.

PROBLEME LÖSEN (Sonderfälle von FSI auf unabhängige Entscheidung Aufgabe #3):

(richtige Lösung zu 1 Problem – 1 Punkt)

1. 200 kg Sand wurden auf einen 800 kg schweren Wagen geschüttet, der mit einer Geschwindigkeit von 0,2 m/s auf einer horizontalen Schiene rollte.

Wie hoch war die Geschwindigkeit des Trolleys danach?

2. Ein 20 Tonnen schweres Auto bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit 0,3 m/s, überholt ein 30 Tonnen schweres Auto, bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 0,2 m/s.

Wie hoch ist die Geschwindigkeit der Autos nach Aktivierung der Kupplung?

3. Welche Geschwindigkeit erreicht eine auf Eis liegende gusseiserne Kanonenkugel, wenn eine horizontal fliegende Kugel mit einer Geschwindigkeit von 500 m/s von ihr abprallt und sich mit einer Geschwindigkeit von 400 m/s in die entgegengesetzte Richtung bewegt? Geschossgewicht 10 g, Kerngewicht 25 kg. (Die Aufgabe ist eine Backup-Aufgabe, d. h. sie wird gelöst, wenn noch Zeit übrig ist)

(Die Lösung der Probleme wird auf dem Bildschirm angezeigt, die Studierenden überprüfen ihre Lösung anhand der Norm, analysieren Fehler)

Sehr wichtig hat das Gesetz der Impulserhaltung für die Untersuchung des Strahlantriebs.

UnterStrahlantriebVerstehen Sie die Bewegung eines Körpers, die auftritt, wenn ein Teil davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper getrennt wird. Dadurch erhält der Körper selbst einen entgegengesetzt gerichteten Impuls.

Blasen Sie einen Gummi-Kinderballon auf, ohne die Löcher zuzubinden, und lassen Sie ihn von Ihren Händen los.

Was wird passieren? Warum? (0,5 Punkte)

(Antwortvorschlag: Die Luft in der Kugel erzeugt Druck auf die Schale in alle Richtungen. Wenn das Loch in der Kugel nicht verschlossen ist, beginnt Luft herauszukommen, während sich die Schale selbst in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dies folgt aus dem Impulserhaltungssatz: der Impuls des Balls vor der Wechselwirkung gleich Null, nach der Interaktion müssen sie Impulse gleicher Größe und entgegengesetzter Richtung erhalten, d. h. sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen.)

Die Bewegung eines Balls ist ein Beispiel für die Strahlbewegung.

Video Jet-Antrieb.

Es ist nicht schwierig, funktionsfähige Modelle von Strahltriebwerken herzustellen.

Im Jahr 1750 demonstrierte der ungarische Physiker J.A. Segner sein Gerät, das zu Ehren seines Schöpfers „Segner-Rad“ genannt wurde.

Ein großes „Segner-Rad“ kann aus einem großen Milchbeutel hergestellt werden: Machen Sie ein Loch in den Boden der gegenüberliegenden Wände des Beutels, indem Sie den Beutel mit einem Bleistift durchstechen. Binden Sie zwei Fäden oben an die Tasche und hängen Sie die Tasche an eine Art Querstange. Verschließen Sie die Löcher mit Bleistiften und gießen Sie Wasser in den Beutel. Anschließend die Stifte vorsichtig entfernen.

Erklären Sie das beobachtete Phänomen. Wo kann es verwendet werden? (0,5 Punkte)

(Erwartete Antwort der Schüler: Zwei Düsen platzen in entgegengesetzter Richtung aus den Löchern und es entsteht eine Reaktionskraft, die das Paket dreht. Das Segner-Rad kann in einer Anlage zur Bewässerung von Blumenbeeten oder Beeten verwendet werden.)

Nächstes Modell: sich drehender Ballon. Führen Sie in einen aufgeblasenen Kinderballon, bevor Sie das Loch mit einem Faden zubinden, einen rechtwinklig gebogenen Saftschlauch hinein. Gießen Sie Wasser in einen Teller, der kleiner als der Durchmesser der Kugel ist, und senken Sie die Kugel dort ab, sodass das Rohr auf der Seite liegt. Die Luft entweicht aus dem Ball und der Ball beginnt unter dem Einfluss der Reaktionskraft durch das Wasser zu rotieren.

ODER: In einen aufgeblasenen Kinderballon, bevor Sie das Loch mit einem Faden zubinden, einen rechtwinklig gebogenen Saftschlauch einführen, die gesamte Struktur an den Faden hängen, wenn die Luft beginnt, den Ball durch den Schlauch zu verlassen, beginnt der Ball drehen..

Erklären Sie das beobachtete Phänomen. (0,5 Punkte)

Video „Jet-Antrieb“

Wo gilt der Impulserhaltungssatz??? Unsere Jungs werden uns bei der Beantwortung dieser Frage helfen.

Studentenberichte und Präsentationen.

Themen der Botschaften und Präsentationen:

1. „Anwendung des Impulserhaltungssatzes in Technik und Alltag“

2. „Anwendung des Impulserhaltungssatzes in der Natur.“

3. „Anwendung des Impulserhaltungssatzes in der Medizin“

Evaluationskriterien:

Inhalt des Materials und sein wissenschaftlicher Charakter – 2 Punkte;

Zugänglichkeit der Präsentation – 1 Punkt;

Kenntnis des Materials und sein Verständnis – 1 Punkt;

Design – 1 Punkt.

Die maximale Punktzahl beträgt 5 Punkte.

Versuchen wir nun, die folgenden Fragen zu beantworten: (1 Punkt für jede richtige Antwort, 0,5 Punkte für eine unvollständige Antwort).

"Das ist interessant"

1. In einer der Episoden des Zeichentrickfilms „Nun, warte mal!“ Bei ruhigem Wetter saugt der Wolf, um den Hasen einzuholen, mehr Luft in die Brust und bläst in das Segel. Das Boot beschleunigt und... Ist das möglich? dieses Phänomen?

(Erwartete Antwort der Schüler: Nein, da das Wolf-Segel-System geschlossen ist, was bedeutet, dass der Gesamtimpuls Null ist, ist das Vorhandensein einer äußeren Kraft erforderlich, damit sich das Boot beschleunigt bewegen kann. Nur äußere Kräfte können den Impuls ändern des Systems. Wolf - Luft - innere Kraft.

2. Der Held von E. Raspes Buch, Baron Münchhausen, sagte: „Nachdem ich meinen Zopf gepackt hatte, zog ich ihn mit aller Kraft nach oben und zog mich und mein Pferd ohne große Schwierigkeiten aus dem Sumpf, den ich mit beiden Beinen festhielt.“ , wie mit einer Zange.“

Ist es möglich, sich auf diese Weise zu erziehen? ?

(Erwartete Antwort der Schüler: Nur äußere Kräfte können den Impuls eines Körpersystems ändern. Heben Sie sich daher auf diese Weise an es ist verboten, weil in diesem System nur innere Kräfte wirken. Vor der Wechselwirkung war der Impuls des Systems Null. Aktion interne Kräfte kann den Impuls des Systems nicht ändern, daher wird der Impuls nach der Wechselwirkung Null sein).

3. Es gibt eine alte Legende über einen reichen Mann mit einem Sack voll Gold, der sich im Absoluten befand glattes Eis See, erstarrte, wollte sich aber nicht von seinem Reichtum trennen. Aber er hätte gerettet werden können, wenn er nicht so gierig gewesen wäre!

(Vorgeschlagene Antwort der Schüler: Es genügte, den Goldbeutel von sich wegzuschieben, und der reiche Mann selbst würde gemäß dem Gesetz der Impulserhaltung in die entgegengesetzte Richtung über das Eis gleiten.)

III. Kontrolle der Materialaufnahme:

Testaufgaben (Anhang 1)

(Die Prüfung erfolgt auf Papierbögen, zwischen die Kohlepapier gelegt wird; am Ende der Prüfung ist eine Kopie für den Lehrer, die andere für den Tischnachbarn, gegenseitige Überprüfung) (5 Punkte)

IV. Betrachtung. Zusammenfassend (Anlage 2)

Zum Abschluss der Lektion möchte ich sagen, dass die Gesetze der Physik zur Lösung vieler Probleme angewendet werden können. Heute haben Sie im Unterricht gelernt, wie man eines der grundlegendsten Naturgesetze in die Praxis umsetzt: das Gesetz der Impulserhaltung.

Ich bitte Sie, das Blatt „Reflexion“ auszufüllen, auf dem Sie die Ergebnisse der heutigen Lektion darstellen können.

Liste der verwendeten Literatur:

Literatur für Lehrer

hauptsächlich:

Ed. Pinsky A.A., Kabardina O.F. Physik Klasse 10: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen und Schulen mit vertiefendes Studium Physik: Profilebene. - M.: Bildung, 2013 .

Kasyanov V.A. Physik. 10. Klasse: Lehrbuch für Allgemeinbildungny Einrichtungen. – M.: Bustard, 2012.

Physik 7-11. Bibliothek mit visuellen Hilfsmitteln. Elektronische Ausgabe. M.: „Trappe“, 2012

zusätzlich:

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B., Sotsky N. N. Physik-10: Verlag 15. – M.: Bildung, 2006.

Myakishev G. Ya. Mechanik - 10: Ed. 7. Stereotyp. – M.: Bustard, 2005.

Rymkevich A. P. Physik. Problembuch-10 – 11: Ed. 10. Stereotyp. – M.: Bustard, 2006.

Saurov Yu. A. Unterrichtsmodelle-10: Buch. für den Lehrer. – M.: Bildung, 2005.

Kuperstein Yu. S. Physik-10: Grundhinweise und differenzierte Probleme. – St. Petersburg: September 2004.

Verwendete Internetressourcen

Literatur für Studierende:

Myakishev G.Ya. Physik. 10. Klasse: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen: Grund- und Profilebenen. – M.: Prosveshcheniye, 2013 .

Gromov S.V. Physik-10.M. „Aufklärung“ 2011

Rymkevich P.A. Sammlung von Problemen der Physik. M.: „Bustard“ 2012.

Anhang 1

Option 1.

1.Welche der folgenden Größen ist skalar?

A. Masse.

B. Körperimpuls.

B. Stärke.

2. Ein Körper der Masse m bewegt sich mit Geschwindigkeit. Wie groß ist der Impuls des Körpers?

B. M

IN.

3. Wie heißt eine physikalische Größe, die dem Produkt einer Kraft und der Zeit ihrer Wirkung entspricht?

A. Körperimpuls.

B. Kraftprojektion.

B. Kraftimpuls.

4. In welchen Einheiten wird der Kraftimpuls gemessen?

A. 1 N s

B. 1 kg

V. 1 N

5.Welche Richtung hat der Körperimpuls?

A. Hat die gleiche Richtung wie die Kraft.

B. In der gleichen Richtung wie die Geschwindigkeit des Körpers.

6. Wie groß ist die Impulsänderung eines Körpers, wenn 5 Sekunden lang eine Kraft von 15 N auf ihn einwirkt?

A. 3 kg m/s

B. 20 kg m/s

B. 75 kg m/s

7.Wie heißt der Schlag in welchem Teil? kinetische Energie Kollidierende Körper führen zu ihrer irreversiblen Verformung und verändern die innere Energie der Körper?

A. Absolut nicht elastische Wirkung.

B. Absolut elastischer Stoß

V. Zentral.

8. Welcher Ausdruck entspricht dem Impulserhaltungssatz für den Fall der Wechselwirkung zweier Körper?

A. = M

IN. M =

9. Auf welchem Gesetz beruht die Existenz der Strahlbewegung?

A. Newtons erstes Gesetz.

B. Das Gesetz der universellen Gravitation.

B. Gesetz der Impulserhaltung.

10. Ein Beispiel für einen Strahlantrieb ist

A. Das Phänomen des Rückstoßes beim Abfeuern einer Waffe.

B. Verbrennung eines Meteoriten in der Atmosphäre.

B. Bewegung unter dem Einfluss der Schwerkraft.

Anhang 1

Option 2.

1.Welche der folgenden Größen ist ein Vektor?

A. Körperimpuls.

B. Masse.

V. Zeit.

2.Welcher Ausdruck bestimmt die Impulsänderung eines Körpers?

A. M

B. T

IN. M

3. Wie heißt eine physikalische Größe, die dem Produkt aus der Masse eines Körpers und seinem Vektor entspricht? momentane Geschwindigkeit?

A. Kraftprojektion.

B. Kraftimpuls.

B. Körperimpuls.

4. Wie heißt die Impulseinheit eines Körpers, ausgedrückt durch die Grundeinheiten des Internationalen Systems?

A. 1 kg m/s

B. 1kg m/s 2

B. 1kg m 2 /s 2

5.Wohin ist die Impulsänderung des Körpers gerichtet?

A. In der gleichen Richtung wie die Geschwindigkeit des Körpers.

B. In der gleichen Richtung wie die Kraft.

B. Auf die der Körperbewegung entgegengesetzte Seite.

6. Wie groß ist der Impuls eines 2 kg schweren Körpers, der sich mit einer Geschwindigkeit von 3 m/s bewegt?

A. 1,5 kg m/s

B. 9 kg m/s

B. 6 kg m/s

7.Wie nennt man einen Aufprall, bei dem die Verformung kollidierender Körper reversibel ist, d.h. verschwindet nach Beendigung der Interaktion?

A. Absolut elastischer Stoß.

B. Absolut unelastischer Stoß.

V. Zentral.

8. Welcher Ausdruck entspricht dem Impulserhaltungssatz für den Fall der Wechselwirkung zweier Körper?

A. = M

IN. M =

9. Der Impulserhaltungssatz ist erfüllt...

A. Immer.

B. Obligatorisch, wenn in keinem Bezugssystem Reibung herrscht.

B. Nur in einem geschlossenen System.

10. Ein Beispiel für einen Strahlantrieb ist...

A. Das Phänomen des Rückstoßes beim Tauchen vom Boot ins Wasser.

B. Das Phänomen des erhöhten Körpergewichts, verursacht durch beschleunigte Bewegung

Unterstützung oder Aufhängung.

B. Das Phänomen der Anziehung von Körpern durch die Erde.

Antworten:

Option 1

Option Nr. 2

1. A 2. B 3. C 4. A 5. B 6. C 7. A 8. B 9. C 10. A

1 Aufgabe – 0,5 Punkte

Die maximale Punktzahl für die Erledigung aller Aufgaben beträgt 5 Punkte.

Anlage 2

Grundlegende Zusammenfassung.

Datum ___________.

Unterrichtsthema: „Körperimpuls. Gesetz der Impulserhaltung.

1. Körperimpuls ist ___________________________________________________

2. Berechnungsformel für Körperimpuls:________________________________

3. Maßeinheiten des Körperimpulses: ________________________________________

4. Die Richtung des Körperimpulses stimmt immer mit der Richtung von ___________ überein.

5.Impulskraft - Das __________________________________________________

6. Berechnungsformel für Impulskraft :___________________________________

7. Maßeinheiten Kraftimpuls ___________________________________

8. Die Richtung des Kraftimpulses stimmt immer mit der Richtung überein ______________________________________________________________________

9. Schreiben Sie Newtons zweites Gesetz in Impulsform:

______________________________________________________________________

10. Absolut elastischer Stoß ist _______________________________________

______________________________________________________________________

11. Absolut unelastischer Stoß ist _____________________________________

______________________________________________________________________

12. Bei einem absolut elastischen Stoß entsteht ____________________________

______________________________________________________________________

16. Mathematische Notation des Gesetzes: _______________________________________

17. Grenzen der Anwendbarkeit des Impulserhaltungssatzes:

_____________________________________________________________________

18. Algorithmus zur Lösung von Problemen zum Impulserhaltungssatz:

1)____________________________________________________________________

2)____________________________________________________________________

3)____________________________________________________________________

4)____________________________________________________________________

19. Sonderfälle des Impulserhaltungssatzes:

A) absolut elastische Wechselwirkung: Projektion auf der OX-Achse: 0,3 m/s, holt ein 30 Tonnen schweres Auto ein, das sich mit einer Geschwindigkeit von 0,2 m/s bewegt. Wie hoch ist die Geschwindigkeit der Autos nach Aktivierung der Kupplung?

____________

Antwort:

21. Anwendung des Impulserhaltungssatzes in Technik und Alltag:

A) Jet-Antrieb ist ___________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Beispiele für Strahlantriebe: _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

c) das Phänomen des Rückstoßes______________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

22. Anwendung des Impulserhaltungssatzes in der Natur:

23. Anwendung des Impulserhaltungssatzes in der Medizin:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

24. Das ist interessant:

1. Es gibt eine alte Legende über einen reichen Mann mit einem Sack voll Gold, der, als er sich auf dem absolut glatten Eis eines Sees befand, erstarrte, sich aber nicht von seinem Reichtum trennen wollte. Aber er hätte gerettet werden können, wenn er nicht so gierig gewesen wäre! Auf welche Weise?__________________________________________________________________

2. In einer der Episoden des Zeichentrickfilms „Nun, warte mal!“ Bei ruhigem Wetter saugt der Wolf, um den Hasen einzuholen, mehr Luft in die Brust und bläst in das Segel. Das Boot beschleunigt und... Ist dieses Phänomen möglich? Warum?

3. Der Held von E. Raspes Buch, Baron Münchhausen, sagte: „Nachdem ich meinen Zopf gepackt hatte, zog ich ihn mit aller Kraft nach oben und zog mich und mein Pferd ohne große Schwierigkeiten aus dem Sumpf, den ich mit beiden Beinen festhielt.“ , wie mit einer Zange.“

Ist es möglich, sich auf diese Weise zu erziehen? Warum?

Unterrichtsnote ______________

Anhang 3

Reflexionsblatt

Familienname__________________________________________

Gruppe________________________________________________

1.Ich habe während des Unterrichts gearbeitet
2. Durch meine Arbeit in Klasse I
3. Die Lektion schien mir
4. Für die Lektion I
5. Meine Stimmung
6. Das Unterrichtsmaterial war für mich

7.Hausaufgaben scheinen mir

aktiv passiv
zufrieden/unzufrieden
kurz lang
nicht müde / müde
es wurde besser/es wurde schlimmer
klar / nicht klar
nützlich nutzlos
interessant langweilig
einfach schwierig
interessant / nicht interessant

N Zeichne deine Stimmung mit einem Emoticon.

Berechnen Sie die Punktzahl, die Sie für die Lektion erhalten haben, und bewerten Sie Ihre Arbeit in der Lektion.

Wenn Sie Folgendes eingegeben haben:

von 19-27 Punkten – „ausgezeichnet“

Von 12–18 Punkten – „gut“

Von 5-11 Punkten – Bewertung „befriedigend“.

Ich habe ________ Punkte erzielt

Grad _________

Lektion Nr. 14

Thema. Körperimpuls. Gesetz der Impulserhaltung. Strahlantrieb.

Ziel: das Wissen der Schüler über physikalische Größen – Körperimpuls und Kraftimpuls und die Verbindung zwischen ihnen – zu verbessern; helfen, das Gesetz der Impulserhaltung zu verstehen; Kenntnisse über Strahlantriebe entwickeln.

Unterrichtsart: Lektion im Erlernen neuen Wissens.

Ausrüstung: Stahlkugel, Magnet, Glas Wasser, Blatt Papier, identische Kugeln (2 oder 4) an Fäden, Luftballon, Tablett, Kinderauto, Glas Wasser und Wasserhahn.

^ Unterrichtsplan

Unterrichtsschritte	Zeit, min	Methoden und Formen der Klassenarbeit
I. Organisationsphase	2
II. Aktualisierung des Referenzwissens	5	Frontalvermessung
III. Vermittlung des Themas, des Zwecks und der Ziele der Lektion	2	Festlegung des Unterrichtszwecks entsprechend dem Themenstudienplan
IV. Motivation für Lernaktivitäten	2	Begründete Erklärung
V. Wahrnehmung und erstes Verständnis von neuem Material	20	Erklärung des Lehrers mit Elementen heuristischer Konversation
VI. Neues Material konsolidieren	10	Selbsttest
VII. Fassen Sie die Lektion zusammen und melden Sie die Hausaufgaben	4	Erklärung des Lehrers, Anweisung

^ Unterrichtsfortschritt

Organisationsphase
Grundkenntnisse aktualisieren und korrigieren

Der Lehrer betont, dass die Konzepte und physikalischen Größen, mit denen die Schüler im Unterricht vertraut werden, für sie neu sind. Um eine sichere Grundlage für das Studium des Themas zu schaffen, sollten Sie die Studierenden bitten, frühere Materialien durchzusehen.

Fragen an die Klasse

Geben Sie Newtons erstes Gesetz der Dynamik an.
State Newtons zweites Gesetz der Dynamik.
Formulieren Sie Newtons drittes Gesetz der Dynamik.
Welches Körpersystem heißt isoliert oder geschlossen?

Vermittlung des Themas, des Zwecks und der Ziele der Lektion

Der Lehrer gibt das Thema der Lektion bekannt und lädt die Schüler ein, sich mit dem an der Tafel geschriebenen Lernplan vertraut zu machen. Anschließend fordert er die Schüler auf, den Unterrichtszweck selbstständig zu formulieren und nimmt gegebenenfalls Anpassungen ihrer Antworten vor.

Themenstudienplan

Kraftimpuls.
Körperimpuls.
Isoliertes Telefonsystem Gesetz der Impulserhaltung.
Strahlantrieb. Die Bewegung einer Rakete ähnelt einem Strahlantrieb.

Motivation für Lernaktivitäten

Newtons Gesetze ermöglichen es uns grundsätzlich, alle Probleme im Zusammenhang mit der Wechselwirkung von Körpern zu lösen. Allerdings ist es oft recht schwierig, die Wechselwirkungskräfte zu ermitteln, und ohne diese ist es unmöglich, die vom Körper erlangte Beschleunigung und dementsprechend seine Geschwindigkeit und Verschiebung zu ermitteln. Um solche Probleme zu lösen, wurden in der Mechanik spezielle Konzepte und Größen eingeführt und mit ihrer Hilfe der Zusammenhang zwischen ihnen hergestellt. Es stellte sich heraus, dass sich die Zahlenwerte der eingeführten Größen während der Wechselwirkung von Körpern nicht ändern, daher werden die wichtigsten Beziehungen zwischen erhaltenen Größen als Erhaltungssätze bezeichnet. Der Energieerhaltungssatz in verschiedenen Interpretationen wurde bereits früher diskutiert. Jetzt ist es an der Zeit, sich mit dem Impulserhaltungssatz vertraut zu machen.

Wie die Newtonschen Gesetze sind Erhaltungssätze das Ergebnis einer theoretischen Verallgemeinerung von Forschungsergebnissen. Dies sind die Grundgesetze der Physik, die äußerst wichtig sind, da sie nicht nur in der Mechanik gelten,AberUnd Vandere Zweige der Physik.

Wahrnehmung und erstes Verständnis von neuem Material

1. Kraftimpuls

Unter dem Begriff „Impuls“ (von lateinisch „Impuls " - Stoß) In der Mechanik versteht man den Kraftimpuls und den Impuls eines Körpers.

Frage an die Klasse. Glauben Sie, dass das Ergebnis einer Interaktion von der Zeit abhängt oder nur von der Stärke der Interaktion bestimmt wird?

Demonstration 1. Legen Sie eine Stahlkugel auf eine horizontale Fläche und bewegen Sie schnell einen Magneten darüber. Der Ball wird sich kaum bewegen (Abb. 1,A). Wiederholen Sie den Versuch, indem Sie den Magneten langsam passieren. Der Ball bewegt sich hinter dem Magneten (Abb. 1, b).

Demonstration 2. Legen Sie ein Blatt Papier auf die Tischkante und stellen Sie ein Glas Wasser darauf. Wenn man langsam an der Scheibe zieht, bewegt sich das Glas mit (Abb. 2,A), und wenn Sie am Flügel ziehen, wird er unter dem Glas hervorgezogen, aber das Glas bleibt an Ort und Stelle (Abb. 2, b).

^ Frage an die Klasse. Was zeigen diese Experimente?

Die Wechselwirkung von Körpern hängt nicht nur von der Kraft ab, sondern auch vom Zeitpunkt ihrer Wirkung. Um die Wirkung der Kraft zu charakterisieren, wurde daher ein besonderes Merkmal eingeführt – der Impuls der Kraft.

^ Kraftimpuls - eine physikalische Größe, die ein Maß für die Wirkung einer Kraft über einen bestimmten Zeitraum und numerisch ist gleich dem Produkt aus Kraft und Zeit eeAktionen:
.

Die SI-Einheit ist die Newtonsekunde (N∙ s). Der Kraftimpuls ist eine Vektorgröße: Die Richtung des Kraftimpulses stimmt mit der Richtung der auf den Körper wirkenden Kraft überein.

^2. Körperimpuls

Stellen wir uns vor, dass ein 40 g schwerer Ball mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s geworfen wird. Ein solcher Ball kann gestoppt werden, indem man ihn durch eine dicke Pappe oder einen dicken Stoff ersetzt. Aber wenn der Ball mit einer Geschwindigkeit von 800 m/s aus einem Gewehr geschossen wird, dann sogar mit Hilfeex dicke Bretter es ist fast unmöglich, es zu stoppen.

^ Frage an die Klasse. Welche Schlussfolgerung lässt sich aus diesem Beispiel ziehen?

Um Bewegungen zu charakterisieren, reicht es nicht aus, nur Körpermasse und Geschwindigkeit zu kennen. Daher als eine der Maßnahmen mechanisches Uhrwerk Körperimpuls (oder Schwung) wird eingeführt.

^ Körperimpuls - eine physikalische Größe, die ein Maß für die mechanische Bewegung ist und numerisch durch das Produkt aus der Masse eines Körpers und der Geschwindigkeit seiner Bewegung bestimmt wird:
.

Die SI-Einheit ist Kilogrammmeter pro Sekunde (kg).∙m/s) . Der Impuls eines Körpers ist eine Vektorgröße, seine Richtung stimmt mit der Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit des Körpers überein.

Wenn der Körper Masse hatMbewegt sich mit der Geschwindigkeit v und interagiert dann im Laufe der Zeit mit Kraft mit einem anderen Körper F , dann bewegt sich der Körper während dieser Wechselwirkung mit der Beschleunigung a:

,
.

Die letzte Formel zeigt den Zusammenhang zwischen dem Kraftimpuls und der Impulsänderung des Körpers.

Somit ist die Impulsänderung des Körpers gleich dem Impuls der Wechselwirkungskraft.

^ 3. Isoliertes Telefonsystem. Gesetz der Impulserhaltung

Isoliert (odergeschlossenes) Körpersystem - Dies ist ein System von Körpern, die nur miteinander interagieren und nicht mit Körpern interagieren, die nicht Teil dieses Systems sind.

Es gibt keine isolierten Körpersysteme im eigentlichen Sinne; dies ist eine Idealisierung. Alle Körper auf der Welt interagieren. In einer Reihe von Fällen können reale Systeme jedoch als isoliert betrachtet werden, wobei die in diesem Fall unwichtigen Wechselwirkungen von der Betrachtung ausgeschlossen werden.

Demonstration 3. Elastischer Stoß zweier an Fäden aufgehängter Kugeln gleicher Masse (Abb. 3).

Bei der Untersuchung des elastischen Aufpralls zweier identischer Kugeln kann das Kugelsystem daher als isoliert betrachtet werden, da im Moment des Aufpralls die Schwerkraft der Kugeln durch die Reaktionskräfte der Fäden, die Widerstandskräfte der Luft, ausgeglichen werden Die Kugeln sind klein und können vernachlässigt werden.

Nennen Sie Beispiele für andere Systeme, die als isoliert betrachtet werden können.

Wenden wir uns noch einmal dem System der Kugeln mit Massen zuT 1 UndT 2 , die zum Anfangszeitpunkt im gewählten Trägheitsbezugssystem Geschwindigkeiten haben Und , dann nach einem Moment T Sie können sehen, dass sich ihre Geschwindigkeiten als Ergebnis der Interaktion geändert haben Und .

Nach Newtons zweitem Gesetz:

Denn nach Newtons drittem Gesetz

Aus dem resultierenden Ausdruck geht hervor, dass die Vektorsumme der Impulse der im geschlossenen System enthaltenen Körper konstant bleibt. Dies ist das Gesetz der Impulserhaltung.

^ 4. Jet-Antrieb. Raketenbewegung wie Jet-Antrieb

Das Gesetz der Impulserhaltung erklärt die reaktive Bewegung.

^ Strahlantrieb - Dies ist die Bewegung eines Körpers, die aus der Trennung eines Teils von ihm oder der Freisetzung eines Stoffes durch ihn mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zum Körper resultiert.

Demo 4 . Blasen Sie den Ballon auf und lassen Sie ihn dann los. Der Ball bewegt sich aufgrund der aus ihm „strömenden“ Gase.

Demonstration 5. Stellen Sie ein Kinderauto in das Tablett und stellen Sie mit einem Wasserhahn ein Glas Wasser darauf. Wenn Sie den Wasserhahn öffnen, beginnt Wasser aus dem Glas zu fließen und die Maschine setzt sich in Bewegung.

^ Klassenzuordnung. Nennen Sie Beispiele für Strahlantriebe. (Der Strahlantrieb erfolgt durch mehrere tausend Kilometer pro Stunde fliegende Flugzeuge, Geschosse der bekannten Katjuscha-Raketen und Weltraumraketen. Der Strahlantrieb ist beispielsweise bei Tintenfischen, Tintenfischen und Kraken inhärent.)

Schauen wir uns Abb. an. 4. Jede Rakete besteht aus einem rohrförmigen Körper 1, der an einem Ende geschlossen ist. Am zweiten Ende befindet sich eine Düse 2. Jede Rakete hat Treibstoff 3. Wenn eine Rakete stationär ist, ist ihr Gesamtimpuls Null: Treibstoff und Körper sind bewegungslos. Wir gehen davon aus, dass der Raketentreibstoff sofort verbrennt. RaMitheiße Gase 4 unter großem Druck platzten sie heraus.

In diesem Fall bewegt sich der Raketenkörper entgegen der Bewegung heißer Gase.

Lassen MG υ G - Projektion des Gasimpulses auf die AchseOU, A M Zuυ Zu- Projektion des Impulses des Raketenkörpers. Nach dem Impulserhaltungssatz ist die Summe der Impulse des Raketenkörpers und der austretenden Gase gleich dem Gesamtimpuls der Rakete beim Start, der bekanntlich Null ist. Dementsprechend 0 = M R υ R + M Zu υ Zu

M Zu υ Zu = - M Gυ G

Daraus folgt, dass der Raketenkörper einen Impuls in der gleichen Stärke erhält wie die aus der Düse austretenden Gase. Somit,

Hier zeigt das „-“-Zeichen an, dass die Geschwindigkeitsrichtung des Raketenkörpers der Geschwindigkeitsrichtung der austretenden Gase entgegengesetzt ist. Um eine Rakete in eine bestimmte Richtung zu bewegen, muss daher der von der Rakete ausgestoßene Gasstrom entgegengesetzt zur bestimmten Bewegungsrichtung gerichtet sein. Wie wir sehen können, bewegt sich die Rakete ohne Interaktion mit anderen Körpern und kann sich daher im Weltraum bewegen.

^ Klassenzuordnung. Beantworten Sie nach der Analyse der letzten Formel die Frage: Wie kann man die Geschwindigkeit einer Rakete erhöhen?

Die Geschwindigkeit einer Rakete kann auf zwei Arten erhöht werden:

Erhöhen Sie die Geschwindigkeit der aus der Raketendüse strömenden Gase.
die Masse des verbrannten Kraftstoffs erhöhen.

Die zweite Methode führt zu einer Verringerung der Nutzmasse der Rakete – der Masse des Körpers und der Masse der von ihr transportierten Ladung.

VI. Neues Material konsolidieren

^ Selbsttest

Markieren Sie die Ihrer Meinung nach richtige Antwort.

Der Impuls des Körpers heißt:

^A Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Beschleunigung

B Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Geschwindigkeit

IN Produkt aus der auf den Körper wirkenden Kraft und der Geschwindigkeit des Körpers

G Produkt aus der auf den Körper einwirkenden Kraft und der Zeit ihrer Einwirkung

Geben Sie die Impulseinheit des Körpers an.

Geben Sie die Einheit des Kraftimpulses an.

Die Impulsänderung des Körpers ist gleich:

A das Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Geschwindigkeit

B Unterschied zwischen der Anfangs- und Endgeschwindigkeit eines Körpers

IN Kraftimpuls

G Veränderung des Körpergewichts pro Zeiteinheit

Strahlbewegung tritt auf:

^A bei der Abwehr von Körpern

B Bewegung verschiedener Körperteile relativ zum Körperschwerpunkt

^B den Körper in Teile teilen

G Trennung eines Teils seiner Masse von einem Körper mit einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit relativ zum Rest

Bestimmen Sie, in welchen Bezugssystemen der Impulserhaltungssatz erfüllt ist.

A Trägheit B geschlossen

B Nicht träge D Beliebig

Wählen Sie ein Beispiel aus, das den Jet-Antrieb demonstriert.

^A Tintenfischbewegung

B Pendelschaukel

IN Flug der Motte

G Fallende Blätter von Bäumen

Die Rakete steigt gleichmäßig senkrecht nach oben. Bestimmen Sie, wie und warumDer Impuls der Rakete ändert sich.

A Verringert sich, wenn die Masse der Rakete abnimmt

B Ändert sich nicht, da Masse und Geschwindigkeit abnehmen Bewegung nimmt zu

IN Steigt, je höher die Rakete über den Boden steigt

G Ändert sich nicht, da die Geschwindigkeit konstant ist

Angebenkorrekte Erfassung des Impulserhaltungssatzes.

1	2	3	4	5	6	7	8	9
B	IN	G	IN	G	IN	A	A	A

VII. Zusammenfassung und Nachricht der Lektion Hausaufgaben

Der Lehrer fasst den Unterricht zusammen und bewertet die Aktivitäten der Schüler.

Hausaufgaben

Lernen theoretisches Material laut Lehrbuch.
Charakterisieren Sie reaktive Bewegung als physikalisches Phänomen nach einem verallgemeinerten PlanWirken eines physikalischen Phänomens.
Denken Sie über eine Demonstration eines Strahlantriebs nach, beschreiben und erklären Sie ihn.

Gesetz der Impulserhaltung

Im Unterabschnitt (5.8) wurde der Impulsbegriff eines beliebigen Körpers eingeführt und Gleichung (5.19) erhalten, die die Impulsänderung unter Einwirkung äußerer Kräfte beschreibt. Da ist die Impulsänderung nur bedingt äußere Kräfte dann ist Gleichung (5.19) praktisch, um die Wechselwirkungen mehrerer Körper zu beschreiben. In diesem Fall werden interagierende Körper als ein komplexer Körper (Körpersystem) betrachtet. Das lässt sich zeigen Impuls eines komplexen Körpers (Körpersystem) ist gleich der Vektorsumme der Impulse seiner Teile:

p = p 1 +p 2 +…(9.13)

Für ein Körpersystem wird eine Gleichung der Form (5.13) ohne Änderungen geschrieben:

dp = F dt.(9.14)

Impulsänderung Das Körpersystem ist gleich dem Impuls der auf es einwirkenden äußeren Kräfte.

Schauen wir uns einige Beispiele an, die die Wirkungsweise dieses Gesetzes veranschaulichen.

In Abb. 9.10, und die Athletin steht mit dem rechten Fuß auf dem Skateboard und stößt sich mit dem linken vom Boden ab. Die bei einem Stoß erreichte Geschwindigkeit hängt von der Kraft des Stoßes und von der Zeit ab, in der diese Kraft wirkt.

In Abb. 9.10, b zeigt einen Speerwerfer. Die Geschwindigkeit, die ein Speer einer bestimmten Masse erreicht, hängt von der von der Hand des Athleten ausgeübten Kraft und der Zeit ab, in der sie ausgeübt wird.

Reis. 9.10. a) Sportlerin auf einem Skateboard; b) Speerwerfer

Reis. 9.11.

Kugelstoßen

Deshalb hebt der Athlet vor dem Speerwurf seine Hand weit nach hinten. Ein ähnlicher Vorgang wird am Beispiel eines Sportlers beim Kugelstoßen näher analysiert, Abb. 9.11.

Aus Gleichheit (9.14) folgt eine wichtige Sache für praktische Anwendung eine Konsequenz namens Gesetz der Impulserhaltung. Betrachten wir ein System von Körpern, auf das keine äußeren Kräfte einwirken. Ein solches System heißt geschlossen.

Man nennt ein System von Körpern, die nur miteinander interagieren und nicht mit anderen Körpern interagieren geschlossen.

Für ein solches System gibt es keine äußeren Kräfte (F= 0 und dp = 0). Deshalb findet es statt Gesetz der Impulserhaltung.

Vektorsumme der Impulse von Körpern, Eingebunden in ein geschlossenes System bleibt unverändert (Gerettet).

Mit anderen Worten, für zwei beliebige Zeitpunkte sind die Impulse des geschlossenen Regelkreises gleich:

p 1 =p 2(9.15)

Der Impulserhaltungssatz ist ein grundlegendes Naturgesetz, das keine Ausnahmen kennt. Es wird sowohl im Makrokosmos als auch im Mikrokosmos absolut streng eingehalten.

Natürlich ist ein geschlossenes System eine Abstraktion, da es in fast allen Fällen äußere Kräfte gibt. Bei einigen Arten von Wechselwirkungen mit sehr kurzer Dauer kann das Vorhandensein äußerer Kräfte jedoch vernachlässigt werden, da für ein kurzes Wirkungsintervall der Kraftimpuls als gleich Null angesehen werden kann:

F dt 0→dp 0.

Kurzfristige Prozesse umfassen

Kollisionen bewegter Körper

Zerfall des Körpers in Teile (Explosion, Schuss, Wurf).

Beispiele

In Actionfilmen gibt es oft Szenen, in denen eine Person nach dem Einschuss einer Kugel im weiteren Verlauf der Aufnahme zurückgeschleudert wird. Auf dem Bildschirm sieht es ziemlich beeindruckend aus. Lassen Sie uns prüfen, ob dies möglich ist? Lassen Sie die Masse der Menschen M= 70 kg und befindet sich im Moment des Einschlags in Ruhe. Nehmen wir an, dass die Masse der Kugel gleich ist t = 9 g und seine Geschwindigkeit v = 750 m/s. Wenn wir davon ausgehen, dass eine Person nach dem Treffer durch eine Kugel beginnt, sich zu bewegen (in Wirklichkeit kann dies durch die Reibungskraft zwischen den Sohlen und dem Boden verhindert werden), dann können wir für das Mensch-Kugel-System das Erhaltungsgesetz schreiben von Schwung: p 1 = S. 2. Bevor die Person von einer Kugel getroffen wird, bewegt sie sich nicht und gemäß (9.9) erfolgt der Impuls des Systems ð 1 = m∙v+0. Wir gehen davon aus, dass die Kugel im Körper stecken bleibt. Dann der letzte Schwung des Systems R 2 = (M + t)∙i, Wo Und- die Geschwindigkeit, die eine Person erhält, wenn sie von einer Kugel getroffen wird. Wenn wir diese Ausdrücke in das Gesetz der Impulserhaltung einsetzen, erhalten wir:

Das erhaltene Ergebnis zeigt, dass von einem mehrere Meter weit fliegenden Menschen keine Rede sein kann (ein Körper, der mit einer Geschwindigkeit von 0,1 m/s nach oben geschleudert wird, steigt übrigens nur auf eine Höhe von 0,5 mm!).

2) Kampf der Eishockeyspieler.

Zwei Hockeyspieler wiegen M 1 Und M 2 bewegen sich mit entsprechender Geschwindigkeit aufeinander zu Vers 1, Vers 2(Abb. 9.12). Bestimmen Sie die Gesamtgeschwindigkeit ihrer Bewegung unter Berücksichtigung der Kollision absolut unelastisch(Bei einem absolut unelastischen Aufprall „koppeln“ sich die Körper und bewegen sich als Ganzes weiter).

Reis. 9.12. Absolut unelastischer Zusammenstoß von Hockeyspielern

Wenden wir den Impulserhaltungssatz auf ein System bestehend aus zwei Hockeyspielern an. Systemimpuls vor Kollision p 1 =M 1 ∙v 1- M 2 v 2. Wegen der Geschwindigkeit gibt es in dieser Formel ein „-“-Zeichen v 1 Und v 2 aufeinander gerichtet sind. Geschwindigkeitsrichtung v 1 gilt als positiv, und die Richtung der Geschwindigkeit v 2- negativ. Nach einem unelastischen Stoß bewegen sich die Körper mit gemeinsamer Geschwindigkeit v und Dynamik des Systems ð 2 = (M l + M 2)∙v. Schreiben wir den Impulserhaltungssatz und ermitteln wir die Geschwindigkeit v:

Geschwindigkeitsrichtung v wird durch sein Vorzeichen bestimmt.

Achten wir auf einen wichtigen Umstand: Der Impulserhaltungssatz kann nur auf angewendet werden freie Körper. Wenn die Bewegung eines der Körper durch äußere Verbindungen begrenzt wird, bleibt der Gesamtimpuls nicht erhalten.

Strahlantrieb

Die reaktive Bewegung basiert auf der Anwendung des Impulserhaltungssatzes. Dies ist die Bezeichnung für die Bewegung eines Körpers, die auftritt, wenn ein Teil davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper getrennt wird. Betrachten Sie den Strahlantrieb einer Rakete. Lassen Sie die Rakete und ihre Masse zusammen mit dem Treibstoff M ruht. Der Anfangsimpuls der Rakete mit Treibstoff ist gleich null. Beim Verbrennen eines Teils der Kraftstoffmasse T Es entstehen Gase, die mit einer Geschwindigkeit und Geschwindigkeit durch die Düse ausgestoßen werden. Nach dem Impulserhaltungssatz ist der Gesamtimpuls der Rakete und des Treibstoffs erhalten: p 2 = p 1→ t∙i +(M - m)∙v = 0, wo v- die von der Rakete empfangene Geschwindigkeit. Aus dieser Gleichung finden wir: v = ─t∙i /(M ─ t). Wir sehen, dass die Rakete eine auf sie gerichtete Geschwindigkeit erreicht entgegengesetzten Richtung Gasfreisetzung. Während der Treibstoff verbrennt, erhöht sich die Geschwindigkeit der Rakete kontinuierlich.

Ein Beispiel für einen Strahlantrieb ist der Rückstoß eines Gewehrschusses. Lassen Sie ein Gewehr, dessen Masse m 1 = 4,5 kg, schießt eine Kugel mit einem Gewicht ab t 2 = 11 g, mit hoher Geschwindigkeit ausgeworfen v 1 = 800 m/s. Aus dem Impulserhaltungssatz können wir die Rückstoßgeschwindigkeit berechnen:

Diese erhebliche Rückstoßgeschwindigkeit tritt auf, wenn das Gewehr nicht an der Schulter gehalten wird. In diesem Fall erhält der Schütze einen kräftigen Schlag mit dem Hintern. Bei richtiger Schusstechnik drückt der Schütze das Gewehr an seine Schulter und der gesamte Körper des Schützen absorbiert den Rückstoß. Bei einer Schützenmasse von 70 kg beträgt die Rückstoßgeschwindigkeit in diesem Fall 11,8 cm/s, was durchaus akzeptabel ist.