Применение закона сохранения импульса в технике презентация. Презентация по физике "Импульс тела

04.05.2024

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Импульс. Закон сохранения импульса. Презентация выполнена Учителем физики ГБОУ СОШ № 507 Павлюк А.И Санкт-Петербург 2011г

О неизменности в мире … «Я принимаю, что во Вселенной … есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает». В XVII веке впервые были указаны величины, сохраняющиеся в тех или иных явлениях.

Импульс. Закон сохранения импульса. Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Применение закона сохранения импульса – реактивное движение.

Объясните явления…

Второй закон Ньютона F=ma a = v- v 0 / t Ft = mv - mv 0 p = m v - импульс тела p = кг м/с СИ Ft - импульс силы. mv - mv 0 – изменение им пульса тела

Второй закон Ньютона в импульсной форме: Импульс силы равен изменению импульса тела. Импульс - векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором скорости.

Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой (не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют замкнутую систему. Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему может меняться в результате их взаимодействия друг с другом. Для описания существует очень важный закон – закон сохранения импульса.

Закон сохранения им пульса: Векторная сумма импульсов замкнутой системы тел не изменяется.

Абсолютно упругий удар - модель соударения, при которой полная кинетическая энергия системы сохраняется 1.одинаковые тела обмениваются проекциями скорости на линию, соединяющую их центры. 2. скорости тел различной массы зависят от соотношения масс тел.

Для математического описания простейших абсолютно упругих ударов, используется: закон сохранения импульса закон сохранения энергии абсолютно упругий удар тел не равных масс Импульсы складываются векторно, а энергии скалярно! абсолютно упругий удар тел равных масс

Центральный абсолютно упругий удар Когда оба шара имеют одинаковые массы (m 1 = m 2), первый шар после соударения останавливается (v 1 = 0), а второй движется со скоростью v 2 = v 1 , т. е. шары обмениваются скоростями (импульсами) Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров.

После нецентрального упругого соударения шары разлетаются под некоторым углом друг к другу Если массы шаров одинаковы, то векторы скоростей шаров после нецентрального упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу

Абсолютно неупругий удар - удар, в результате которого компоненты скоростей тел становятся равными При абсолютно неупругом ударе, выполняется закон сохранения импульса, но не выполняется закон сохранения механической энергии (часть кинетической энергии соудареямых тел, в результате неупругих деформаций переходит в тепловую)

Реактивное движение Реактивное движение - это движение, которое возникает при отделении от тела некоторой его части с определенной скоростью. Особенностью этого движения является то, что тело может ускоряться и тормозить без какой-либо внешней взаимодействия с другими телами.

Реактивное движение, например, выполняет ракета. Продукты сгорания при вылете получают относительно ракеты некоторую скорость. Согласно закону сохранения импульса, сама ракета получает такой же импульс, как и газ, но направленый в другую сторону. Закон сохранения импульса нужен для расчета скорости ракеты.

ЗАДАЧА: До запуска ракеты M р υ р =0 , m г υ г =0 После запуска С какой скоростью будет двигаться ракета, если средняя скорость выхлопных газов 1 км/с, а масса горючего составляет 80% от всей массы ракеты? м р υ р m г υ г

Реактивное движение в живой природе: Реактивное движение присуще медузам, кальмарам, осьминогам и другим живым организмам.

Реактивное движение можно обнаружить и в мире растений. В ю жных странах и на нашем побережье Черного моря произрастает растение под названием «бешеный огурец» . При созревании семян внутри плода создается высокое давление в результате чего плод отделяется от подложки, а семена с большой силой выбрасываются наружу. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет «бешеный огурец» более чем на 12 метров.

В технике реактивно движение встречается на речном транспорте (катер с водометным двигателем), в авиации, космонавтике, военном деле.

Легкий шар движущийся со скоростью 10 м/с, налетает на покоящийся тяжелый шар и между шарами происходит абсолютно упругий удар. После удара шары разлетаются в противоположные стороны с одинаковыми скоростями. Во сколько раз различаются массы шаров Решение:

Брусок массой 600 г, движущийся со скоростью 2 м/с, сталкивается с неподвижным бруском массой 200 г. Определите изменение кинетической энергии первого бруска после столкновения. Удар считать центральным и абсолютно упругим. Решение:

Два шарика массы которых соответственно 200 г и 600 г, висят, соприкасаясь, на одинаковых вертикальных нитях длиной 80 см. Первый шар отклонили на угол 90° и отпустили. Каким будет отношение кинетических энергий тяжелого и легкого шариков тотчас после их абсолютно упругого центрального удара. Решение:

Шарик массой 100 г, летящий горизонтально со скоростью 5 м/с, абсолютно упруго ударяется о неподвижный шар массой 400 г, висящий на нити длиной 40 см. Удар центральный. На какой угол отклонится шар, подвешенный на нити после удара Решение.

Нецентральное соударение двух шаров разных масс, один из которых до соударения находился в состоянии покоя: Рассмотрим примеры 1 – импульсы до соударения; 2 – импульсы после соударения; 3 – диаграмма импульсов. Обратим внимание: проекции импульсов обоих шаров после соударения на ось OY должны быть одинаковы по модулю и иметь разные знаки, чтобы их сумма равнялась нулю.

Рассмотрим примеры 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.

Рассмотрим примеры На принципе отдачи основано реактивное движение. В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты.

Продолжим повторение теории! Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела 2 2 mv E k Теорема о кинетической энергии тела: работа приложенной к телу равнодействующей силы равна изменению его кинетической энергии A = E k 2 – Е k 1 Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень E p = mg h Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией 2 2kx E p

Продолжим повторение теории! 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.

Образовательный портал «Мой университет» — www. moi-universitet. ru Факультет «Реформа образования» — www. edu — reforma. ru 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.

Рассмотрим пример На основе законов механики математически точно описывается «поведение» бильярдных шаров, столкновения которых друг с другом и со стенками бильярдного стола можно считать абсолютно упругими. При этом соударения могут быть центральными и нецентральными Центральное соударение Нецентральное соударение

Переходим к практике Задача. Под каким углом могут разлететься два тела одинаковой массы после упругого нецентрального столкновения? Построим диаграмму импульсов Применим закон сохранения импульса в векторном виде с учётом равенства масс: По закону сохранения энергии при равных массах: 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°.

Д/з: Образовательный портал «Мой университет» — www. moi-universitet. ru

Ход урока

1. Организационный этап (1мин)

Доклад дежурного. Пожелание активно поработать и проявить свои лучшие способности.

2. Изучение нового материала. (23мин)

Ребята тема нашего урока “Импульс тела. Закон сохранения импульса”

Вступление .

Изучение нового материала разрешите начать с высказывания Леонардо да Винчи (1452 -1519) его мы знаем как художника, но он был не только великим живописцем, но и великим математиком, механиком и инженером, которому обязаны важными открытиями самые разнообразные отрасли физики.

Высказывание “Знание - дочь опыта”; “Истолкователем природы является опыт. Он не обманывает никогда…”; “Теория - полководец, практика - солдаты”. Но эксперимент сам по себе, без применения математического аппарата, остается наблюдением.

“Никакое человеческое исследование не может претендовать на то, чтобы быть истинной наукой, если оно не использует математических доказательств, и нет никакой уверенности там, где нельзя применить одну из математических наук”.

Сегодня на уроке мы с вами не только будем ставить опыты, но и доказывать их математически.

Введение понятия импульса

Зная основные законы механики, в первую очередь три закона Ньютона, казалось бы, можно решить любую задачу о движении тел. Ребята, я вам продемонстрирую опыты, а вы подумайте можно ли в этих случаях используя только законы Ньютона решить задачи?

Проблемный эксперимент.

Опыт №1. Скатывание легкоподвижной тележки с наклонной плоскости. Она сдвигает тело, находящееся на ее пути.

Взаимодействие тележки (кратковременное столкновение тележки и тела, удар) очень мало и поэтому силу их взаимодействия определить трудно.

Опыт №2. Скатывание нагруженной тележки

Опыт№3 Изменения угла наклона плоскости для увеличения скорости нагруженной тележки

Тело сдвигается на большее расстояние.

Вывод :

Законы Ньютона позволяют решать задачи связанные с нахождением ускорения движущегося тела, если известны все действующие на тело силы, но часто бывает очень сложно определить действующие на тело силы . Как это было в наших опытах.

Просмотр содержимого документа
«Урок - презентация по физике: "Импульс. Закон сохранения импульса" »

Импульс.

Учитель физики МКОУ Зональная СОШ

Безуглов Виктор Викторович

Усвоить понятие импульса тела
Изучить закон сохранения импульса
Выделить объекты и процессы с точки зрения целого и частей
Составлять учебную задачу на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено, и того, что еще неизвестно
Развить способность брать на себя инициативу в организации совместного действия
Научиться решать задачи на закон сохранения

1. При быстром движении магнита над шариком шарик едва сдвигается с места, при медленном движении магнита над шариком шарик начинает двигаться вслед за магнитом.

3. Пуля массой 10 г, движущаяся со скоростью 5 м/с, может быть остановлена листом картона. Пулю массой 10 г, движущуюся со скоростью 900 м/с, нельзя остановить даже с помощью трех толстых досок.
4. Отдача при выстреле из орудия, ружья.

1. Результат взаимодействия тел зависит не только от значения силы, но и от времени ее действия.
2. Для характеристики движения тела важны значения массы и скорости движения.
3.В замкнутой системе тел импульс системы сохраняется.

I - импульс силы.
Импульс силы равен произведению вектора силы на время её действия.
Направление импульса силы совпадает с направлением силы.
[ I ]=[ F ]  [ t ]= ньютон  секунда = Н  с

p - импульс тела (Рене Декарт, 1596-1650)
Импульс тела равен произведению массы тела на скорость его движения.
Направление импульса тела совпадает с направлением скорости тела.
[ p ]=[ m ]  [  ]=
килограмм  метр в секунду =(кг  м)/с

Законы Ньютона позволяют решать задачи связанные с нахождением ускорения движущегося тела, если известны все действующие на тело силы. Но часто бывает очень сложно определить действующие на тело силы.
Поэтому для решения многих задач используют еще одну важнейшую физическую величину- импульс тела

Импульс силы равен изменению импульса тела (второй закон Ньютона в импульсной форме).

В соответствие с третьим законом Ньютона силы F 1 и F 2 равны по модулю и направлены в противоположные стороны:
F 1 = -F 2
По 2 закону : m 1 a 1 =- m 2 a 2
Ускорение : a 1 = (v / 1 – v 1 ) / t ; a 2 = (v / 2 - v 2 ) / t
m 1 (v / 1 – v 1 ) / t = - m 2 (v / 2 – v 2 ) / t сократим уравнение на t
Получим: m 1 (v / 1 - v 1 ) = -m 2 (v / 2 - v 2 )
Или: m 1 v / 1 – m 1 v 1 =- m 2 v / 2 + m 2 v 2
Сгруппируем члены уравнения:
m 1 v / 1 + m 2 v / 2 = m 1 v 1 + m 2 v 2
Учитывая, что m v = р
р / 1 +р / 2 = р 1 + р 2
Правые части уравнений представляют собой суммарный импульс шаров после их взаимодействия, а левые–до взаимодействия
Проекции на Ось Х: m 1 v 1 х + m 2 v 2х = m 1 v / 1х + m 2 v / 2 х

Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел между собой.

Реактивное движение – движение всего тела за счёт отделения от него части тела.
Для ракеты формула имеет вид,
где М и m – массы ракеты и газа соответственно, u и  - скорости ракеты и газа соответственно
К.Э. Циолковский

Ракеты, реактивные двигатели в авиации, космонавтике
Водометные катера.
Движение живых существ: кальмаров, каракатиц, осьминогов

С какой скоростью будет двигаться ракета, если средняя скорость выхлопных газов 1 км/с, а масса горючего составляет 80% от всей массы ракеты?

С лодки массой 200 кг, движущейся со скоростью 1 м/с, прыгает мальчик массой 50 кг в горизонтальном направлении со скоростью 7 м/с (относительно берега). Какова скорость лодки после прыжка мальчика, если мальчик прыгает с кормы в противоположную сторону движению лодки.

По железнодорожному полотну движется платформа с песком массой 20 т со скоростью 1м/с. Её догоняет горизонтально летящий со скоростью 800м/с снаряд массой 50 кг и врезается в песок без взрыва. С какой скоростью будет двигаться платформа с застрявшем в песке снарядом?

На гладком льду стоит спортсмен (его масса 80 кг) на коньках и держит в руках ядро массой 8 кг. Затем он бросает ядро горизонтально; последнее приобретает при этом скорость 20м/с относительно льда. С какой скоростью будет двигаться спортсмен после толчка?

Решение задач на отдачу

УСЛОВИЕ:

Чему равна v 1 отдачи ружья m 1 = 4 кг при выстреле из него пули m 2 =5 г с v 2 = 300 м/с?

Снаряд m 1 = 100 кг, летящий с v 1 =500м/с, попадает в вагон с песком m 2 = 10 т и застревает в нем. Какую скорость v’ 2 приобретает вагон, если он двигался навстречу снаряду с v 2 = 10м/с?

УСЛОВИЕ:
Снаряд, летящий со скоростью 500 м/с, разорвался на два осколка. Скорость первого осколка массой 5 кг возросла на 200 м/с в направлении движения снаряда. Определите скорость второго осколка, если его масса 4 кг.

§ 21,22
упр. 20(2), 21(1)
учебник А. В. Перышкин, Е. М. Гутник “Физика-9”.
По желанию можно нарисовать рисунки по изученной теме

В. Я. Лыков Эстетическое воспитание при обучении физике. Книга для учителя. -Москва “ПРОСВЯЩЕНИЕ”1986.
В. А. Волков Поурочные разработки по физике 9 класс. - Москва “ ВАКО”2004.
А. А. Харитонова История физики учебное пособие - Саранск 2003.
Под редакцией профессора Б. И. Спасского. Хрестоматия по физике. -МОСКВА “ПРОСВЯЩЕНИЕ”1987.
И. И. Мокрова Поурочные планы по учебнику А. В. Перышкина “Физика. 9класс”. - Волгоград 2003.

Подписи к слайдам:

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24
Алгоритм решения задач по теме «Законы сохранения» 1) Внимательно изучите условие задачи, поймите физическую сущность явлений и процессов, рассматриваемых в задаче, уясните основной вопрос задачи. 2) Мысленно представьте ситуацию, описанную в задаче, выясните цель решения, четко выделите данные и неизвестные величины. 3) Запишите краткое условие задачи. Одновременно выразите все величины в единицах СИ. 4) Сделайте чертеж, на котором отобразите ситуацию до и после события. 5) Запишите закон сохранения импульса (в проекции на выбранную ось) проверив систему на замкнутость или (и) закон сохранения энергии в соответствии с тем, что отобразили на чертеже (с одной стороны равенства что было «до», с другой что «после»). Выберите нулевой уровень потенциальной энергии. 6) Решите уравнение или систему уравнений относительно неизвестной величины, т.е. решите задачу в общем виде. 7) Если не все величины известны, то для нахождения их можете применить алгоритм решения задач по теме «Динамика». 8) Найдите искомую величину. 9) Определите единицу величины. Проверьте, подходит ли она по смыслу.10) Рассчитайте число.11) Проверьте ответ на «глупость» и запишите его.
до
m1
m2
Закон сохранения импульса
m1V1+m2V2=(m1+m2)V
X
В проекции на ось Х:
m1V1+m2V2=(m1+m2)V
V=
m1V1+m2V2
m1+m2
m1V1-m2V2=(m1+m2)V
V=
m1V1-m2V2
m1+m2
m1
m2
V1
V2
V
V1
V2
V
1) Мальчик догоняет тележку (бежит навстречу тележке) и запрыгивает на нее. Дальше они двигаются вместе. Масса мальчика m1, масса тележки m2. Скорость мальчика V1 , скорость тележки V2 . Алгоритм
после
до
после
2) На вагонетку массой 800 кг, катящуюся по горизонтальному пути со скоростью 0,2 м/с, насыпали сверху 200 кг щебня. На сколько уменьшилась скорость вагонетки? Алгоритм
до:
после:
Решение:
Дано:m1=800 кг =0,2 м/с m2=200 кг
X
m1
m2
m1+m2
ox:
Ответ: скорость уменьшилась на 0,04 м/с
размерность
3) Рыбак массой 60 кг переходит с носа на корму лодки. На сколько переместится лодка длиной 3 м и массой 120 кг относительно воды? алгоритм
Решение:
до:
после:
Дано:m1= 60 кгl= 3 мm2= 120 кгS - ?
ox: 0=-m1V1+(m1+m2)V2
считаем движение рыбака и лодки равномерным
подставляем в уравнение
0= -m1 +(m1+m2)
l
t
s
t
S= =1 м
60*3
180
m1l=(m1+m2)S
S=
m1l
m1+m2
Ответ: лодка переместилась на 1 м.
V1=
l
t
V2=
s
t
m2
m1
m1
m2
V1
V2
1
1
=>
=>
x
4) Охотник стреляет с легкой надувной лодки. Какую скорость приобретает лодка в момент выстрела, если масса охотника с лодкой равна 70 кг, масса дроби 35 г и средняя начальная скорость дроби 320 м/с? Ствол ружья во время выстрела образует угол 60° к горизонту. алгоритм
Решение:
до:
после:
Дано:m1= 70 кгm2= 0,035 кгV2= 320 м/сα = 60°V1 - ?
ox: 0= -m1V1+m2V2cosα
m1V1=m2V2cosα
V1= =0,08 м/с
0,035*320*Ѕ
70
V1=
m2V2 cos α
m1
размерность
Ответ: лодка приобретает скорость 0,08 м/с
α
m1
V1
m2
V2
X
5) Граната, летевшая в горизонтальном направлении со скоростью 10 м/с, разорвалась на два осколка массами 1 кг и 1,5 кг. Скорость большого осколка после разрыва горизонтально возросла до 25 м/с. Определите скорость и направление движения меньшего осколка. алгоритм
Решение:
после:
до:
(m1+m2)V = - m1V1+m2V2
m1V1 = m2V2 – (m1+m2)V
V1=
m2V2 – (m1+m2)V
m1
V1= = 12,5 м/с
1,5 * 25 – (1+1,5) * 10
1
Ответ: скорость меньшего осколка 12,5 м/с.
Дано:V= 10 м/сm1= 1 кгm2= 1,5 кгV2= 25 м/сV1 - ?
V
m2
m1
V1
V2
X
Закон сохранения импульса в проекции на ось X:
6) Пуля летит горизонтально со скоростью 400м/с пробивает стоящий на горизонтальной шероховатой поверхности коробку и продолжает движение в прежнем направлении со скоростью ѕ V0. Масса коробки в 40 раз больше массы пули. Коэффициент трения скольжения между коробкой и поверхностью М= 0,15. На какое расстояние переместилась коробка к моменту, когда ее скорость уменьшится на 20%. Алгоритм Динамика (ЕГЭ)
Дано: = 400м/с = ѕm2= 40m1μ=0,15 =0,8S - ?
=>
I.
Решение:
до:
после:
Запишем закон сохранения импульса
=>
=>
Запишем II закон Ньютона
II.
ox:
oy:
=>
=>
Ответ: 0,75м.
7) Тело массой 3 кг, свободно падает с высоты 5 м. Найти потенциальную и кинетическую энергию тела на расстоянии 2 м от поверхности земли. алгоритм
Решение:
до:
после:
Дано:m= 3 кгh= 5 кгh’= 2 кгEp’, Ek’- ?
h’
h
Ep=mgh, Ek=0
Ep=3 * 9,8 * 5=150 Дж
Ep’=mgh’
Ep’= 3 * 9,8 * 2=60
По закону сохранения энергии:
Ep= Ep’ + Ek’
Ek= 90 Дж
Ответ: Ep’=60 дж; Ek’=90 дж
Ep=0
8) Камень подброшен вертикально вверх с начальной скоростью 10 м/с. На какой высоте h кинетическая энергия камня равна его потенциальной энергии? алгоритм
Решение:
до:
после:
Дано: = 10 м/сh - ?
h
Закон сохранения энергии
h= = 2,5 м.
100
4 * 9.8
Ответ: h= 2,5 м.
=>
Ep=0
9) Груз массой 25 кг висит на шнуре длиной 2,5 м. На какую наибольшую высоту можно отвести в сторону груз, чтобы при дальнейших свободных качаниях шнур не оборвался? Максимальная сила натяжения, которую выдерживает шнур не обрываясь, равна 550 Н. алгоритм
Решение:
Дано:m= 25 кг = 2,5 мTmax= 550 Нh - ?
y
Ep=mgh, Ek=0
mg
1
h
a
T
2
T
По закону сохранения энергии при переходе из точки 1 в точку 2
Ep=Ek
=>
Значит, необходимо найти скорость в т. 2
По II закону Ньютона в т. 2
Проекция на oy:
, где
Значит
Ответ: 1,5 м.
Динамика
Ep=0
10) Цирковой артист массой 60 кг падает в натянутую сетку с высоты 4 м. С какой силой действует на артиста сетка, если она прогибается при этом на 1 м? алгоритм
По закону сохранения энергии
потенциальная энергия деформированной сетки
до:
после:
Ответ: 6000 Н
Вычислим:
Ek=0
Ep=mg(h+x)
Дано:m= 60 кгh= 4 м x = 1 мF - ?
X
Ep=0
h
до:
после:
На артиста действует сила упругости со стороны сетки
=>
F=
2 * 60 * 9,8(4+1)
1
=6000 Н
11) Маятник массой m отклонен на угол α от вертикали. Какова сила натяжения нити при прохождении маятником положения равновесия? алгоритм
Решение:
Дано:mαT - ?
1
h
a
T
mg
y
2
T
По второму закону Ньютона в т. 2:
Проекция на oy:
=>
=>
1
По закону сохранения энергии при переходе т. 1 в т. 2 Ep=Ek
=>
Подставим в
=>
Подставляем в и получаем
1
T=m(2g(1-cosα)+g)=mg(2-2cosα+1)=mg(3-2cosα)
Динамика
Ep=0
12) С поверхности земли со скоростью 8 м/с брошено тело под углом 60° к горизонту. Найти величину его скорости на высоте 1,95 м. алгоритм
Дано: = 8 м/сh= 1,95 мα= 60° - ?
Решение:
=>
h
после:
до:
Проверим сможет ли достичь тело высоты h1
вопрос задачи имеет смысл
=>
=>
=>
Ответ: 5 м/с.
y
x
Ep=0
13) Тело скользит без трения по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 5 м/с и въезжает подвижную горку высотой H=1,2 м. На какую высоту поднимается тело по горке, если масса горки в 5 раз больше массы тела? алгоритм
Дано: = 5м/сH= 1,2 мm2= 5m1h - ?
Решение:
h
после:
Для нахождения V1 запишем закон сохранения импульса
=>
=>
Скорость на m1
Ответ: 1,04 м.
до:
Запишем закон сохранения энергии
Ep=0
14) Два тела массой по 1/18 кг движутся навстречу друг другу. Скорость первого тела 4 м/с, второго - 8 м/с. Какое количество теплоты выделится в результате абсолютно неупругого удара тел? алгоритм
Дано: = 4 м/с = 8 м/сm1=m2= 1/18 кг Q - ?
Решение:
x
до:
после:
По закону сохранения энергии выделившееся количество тепла равно убыли механической (в нашем случае кинетической энергии)
Найдем конечную скорость из закона сохранения импульса
В проекции на OX:
=>
т.к. m1=m2
Отсюда:
Заменим m1=m2=m
Ответ: 2 Дж
15) На некоторой высоте планер имел скорость 10 м/с. Определить величину скорости планера при его снижении на 40 метров. Сопротивлением воздуха пренебречь Алгоритм
Дано: = 10 м/сh1-h2= 40 м - ?
Решение:
до:
после:
Закон сохранения энергии
Ответ: 30 м/с.
Ep=0
16) Два тела массы m1 и m2 прикреплены к нитям одинаковой длины с общей точкой подвеса и отклонены – одно влево, другое вправо – на один и тот же угол. Тела одновременно отпускают. При ударе друг о друга они слипаются. Определите отношение высоты, на которую тела поднимутся после слипания, к высоте, с которой они начали свое движение вниз. Алгоритм
Дано:m1m2
до:
после:
Шары подняли => сообщили Ep
т.к. углы равны, то и высоты равны
Перед ударом Ep шаров перешло в Ek
значит
Удар неупругий, значит в момент удара
Далее
x
Ep=0
Закон сохранения импульса в проекции на OX:
=>
В момент подъема шаров выполняется ЗСЭ
Отсюда:
Ответ:
назад
17)Упругий удар алгоритм
до:
после:
I
Тело m2 подняли на высоту h сообщили ему Ep. Перед ударом Ep превратилась в Ek.
=>
II
В момент удара выполняется ЗСИ и ЗСЭ
1
=>
Решаем систему
Значит,
=>
подставим в 1
далее
Ep=0
=>
III
После удара шары поднимаются на высоту h1 и h2 . Выполняется ЗСЭ
=>
=>
назад
18) Тяжелый шарик соскальзывает без трения по наклонному желобу, образующему «мертвую петлю» радиусом R. С какой высоты шарик должен начать движение, чтобы не оторваться от желоба в верхней точке траектории? Алгоритм
Дано:Rh - ?
Решение:
По закону сохранения энергии
=>
=>
=>
Для нахождения V в точке 2 запишем II закон Ньютона
Спроецируем на OY:
- центростремительное ускорение
в предельном случае
=>
подставим в 1
Ответ: 2,5R
Динамика
Ep=0
19) Два упругих шарика подвешены на тонких нитях рядом так, что они находятся на одной высоте и соприкасаются. Массы шариков m1 = 10г и m2 = 15г. Шарик массой m1 отклонился на угол α= 60°. Определить, каким должно быть отношение длины нитей, чтобы второй маятник отклонился на больший угол. Соударение считать абсолютно упругим. Алгоритм (Олимпиада)
Дано:m1 = 0,01кгm2 = 0,015кгα = 60°
Решение:
Разделим задачу на 3 этапа:
I Отклоним шарик массой m1
Закон С. Э.
=>
Найдем
=>
Значит
II В момент удара выполняется ЗСЭ и ЗСИ
=>
далее
Ep=0
Решим систему
=>
2
1
Подставим в
1
2
=>
=>
Значит
=>
III Подъемы шаров после удара
З.С.Э.
Значит
отсюда
или
Ответ:
назад
20) К динамометру прикреплена невесомая пружина жесткостью k= 100 Н/м, на которой висит неподвижная невесомая чаша. На чашу с высоты h= 20 см падает кусок пластилина с нулевой начальной скоростью. Пластилин прилипает к чаше, при этом максимальное показание динамометра F= 5 Н. Чему равна масса пластилина. Алгоритм (ЕГЭ)
Дано:k= 100Н/мh= 0,2 м = 0F= 5 нm- ?
Решение:
Выберите нулевой уровень потенциальной энергии
Ep=0
до:
после:
Запишем закон сохранения энергии
отсюда
где
Ответ: 0,05 кг
21) Брусок массой m1=500г, соскальзывает по наклонной плоскости с высоты 0,8 м и, двигаясь по горизонтальной плоскости, сталкивается с неподвижным бруском массой m2= 300г. Считая столкновение абсолютно неупругим, определите изменение общей кинетической энергии бруска в результате столкновения. Трением при движении можно пренебречь. Считать, что наклонная плоскость плавно переходит в горизонтальную. Алгоритм (ЕГЭ)
Дано:m1= 0,5 кгm2= 0,3 кгh= 0,8 м = 0Fтр= 0ΔEk= ?
до:
после:
I. При соскальзывании бруска закон сохранения энергии
=>
II. Столкновение. Неупругий удар
Выполняется ЗСИ, ЗСЭ не выполняется
=>
Ответ: Ek уменьшилось на 1,5 Дж
Ep=0
22) Шар, подвешенный на нити длиной 90 см, отводят от положения равновесия на угол 60° и отпускают. В момент прохождения шаром положения равновесия в него попадает пуля, летящая на встречу шару со скоростью 300 м/с, которая пробивает шар и вылетает горизонтально со скоростью 200 м/с, после чего шар продолжает движение в прежнем направлении и отклоняется на угол 39°. Определите отношение масс шара и пули (Массу шара считать неизменной, диаметр шара – пренебрежительно малым, по сравнению с длиной нити, cos 39°= 7/9) Алгоритм (ЕГЭ)
Дано: = 0,9α = 60° =300м/с =200м/сβ = 39°cos 39° = 7/9
Решение:
Ep=0
Задайте нулевой уровень потенциальной энергии
Разобьем задачу на 3 этапа:
I. Шар из состояния I в состояние II.
Закон сохранения энергии:
=>
=>
=>
Определим h1
=>
=>
=>
=>
далее
II. Момент удара:
Выполняется ЗСИ, не выполняется ЗСЭ
ЗСИ в проекции на ось X
III. Шар поднимается и отклоняется на угол 39°
ЗСЭ:
Вычислим
Ответ: 100
назад
23) На гладком горизонтальном столе лежит шар массой М=240 г, прикрепленный к пружине жесткостью k=40 кН/м. Другой конец пружины закреплен. В шар попадает пуля массой m=10 г, имеющая в момент удара начальная скорость 400 м/с, направленную вдоль оси пружины. Пуля застревает в шаре. Определите амплитуду колебаний шара после удара. Алгоритм
Дано:М= 0,24 кгk= Н/мm= 0,01 кг =400 м/с xm - ?
Решение:
Ep=0
Определим нулевой уровень потенциальной энергии
Разделим задачу на 2 этапа:
I. Момент удара
Выполняется ЗСИ, не выполняется ЗСЭ
=>
Скорость шара и пули
=>
II. При движении шара его Ek превращается в момент полного сжатия пружины в Ep
=>
=>
Ответ: 0,04 м.
после:
до:
24) Начальная скорость снаряда, выпущенного вертикально вверх, равна 160 м/с. В точке максимального подъема снаряд разорвался на 2 осколка, массы которых относятся как 1:4. Осколки разлетелись в вертикальных направлениях, причем меньший осколок полетел вниз и упал на землю со скоростью 200 м/с. Определите скорость, которую имел в момент удара о землю больший осколок. Сопротивлением воздуха пренебречь. Алгоритм(ЕГЭ)
Дано: =160 м/с = = 200 м/с
Решение:
Решение задачи разбиваем на 3 этапа
I. Снаряд летит вверх
после:
до:
Закон сохранения энергии
=>
=>
II. Момент разрыва снаряда
Закон сохранения импульса:
=>
=>
=>
после:
до:
Для первого осколка закон сохранения энергии
=>
=>
=>
далее
Ep=0
=>
=>
III. Для второго осколка (без сопротивления ветра)
после:
до:
Ответ: 162,8 м/с
назад
Алгоритм решения задач «Динамика»Сделайте чертеж. Изобразите тело, все действующие на него силы, покажите направление ускорения, выберите оси.Запишите второй закон Ньютона в векторном виде.Спроецируйте вектора полученного уравнения на оси и получите скалярные уравнения.Решите уравнение (систему уравнений) относительно искомой величины.
6, 9, 11, 18

Слайд 2

Цели урока:

Вывести и сформулировать закон сохранения импульса; Рассмотреть примеры применения закона сохранения импульса; Рассмотреть применение закона сохранения импульса при решении задач.

Слайд 3

Знать:

Формулировку закона сохранения импульса; Математическое выражение закона сохранения импульса; Применение закона сохранения импульса. Уметь: Выводить закон сохранения импульса; Формулировать закон сохранения импульса; Применять закон сохранения импульса при решении задач.

Слайд 4

РАЗМИНКА

Что такое импульс тела? Записать математическое выражение импульса тела. В каких единицах измеряется импульс тела?

Слайд 5

Импульс – векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость. (кг · м / с)

Слайд 6

Что мы называем импульсом силы? Записать математическое выражение импульса силы. В каких единицах измеряется импульс силы?

Слайд 7

Импульсом силы называют произведение силы на время ее действия Изменение импульса тела равно произведению силы на время ее действия: (Н·с)

Слайд 8

Закон сохранения импульса

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

Слайд 9

Циолковский Константин Эдуардович (1857–1935)

Российский ученый и изобретатель, основоположник современной космонавтики. Труды в области аэро- и ракетодинамики, теории самолета и дирижабля.

Слайд 10

Применение закона сохранения импульса

На принципе отдачи основано реактивное движение. В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты.

Слайд 11

ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА

Слайд 12

Проявление закона сохранения импульса

При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела.

Слайд 13

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Человек сидит в лодке, покоящейся на поверхности озера. В какой-то момент он встаёт и идёт с кормы на нос. Что произойдёт при этом с лодкой? Объясните явление на основе закона сохранения импульса.