Усі уроки фізики 10 клас І семестр - Рівень стандарт - 2018 рік

Розділ І. Механічний рух

3. ЕЛЕМЕНТИ СТАТИКИ ТА ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ

УРОК № 41 / I.3-4. ПРУЖНІ ТА НЕПРУЖНІ ЗІТКНЕННЯ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

Мета: 1) поглибити знання учнів про закони збереження в механічних процесах (енергії, імпульсу), удосконалити навички з розв'язання задач на застосування законів збереження енергії та імпульсу;

2) продовжити формування математичної компетентності учнів: умінь перетворювати формули, аналізувати математичні закономірності та застосовувати вивчені закони для пояснення природних явищ;

3) продовжити формування самостійності мислення, сприяти розвитку вмінь спілкування, взаємодопомоги, формування навичок колективної роботи, продовжити роботу з розвитку уваги учнів, самостійності та цілеспрямованості.

Очікувані результати: учні знають поняття кінетичної та потенціальної енергій тіла, поняття консервативних сил, повної енергії тіла, закони збереження імпульсу та енергії в механічних процесах; застосовують закон збереження енергії для розв'язання задач, пояснюють причини реактивного руху тіл у природі, техніці.

Устаткування: інтерактивний плакат до уроку.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 0,5 хв

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 5 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель організує перевірку домашніх задач, коментує неправильні відповіді учнів, за необхідності пропонує розв'язання домашніх задач

Формування самоосвітньої компетентності: організація прийомів самонавчання, гнучкості застосування отриманих знань

Учні слухають учителя, однокласників, аналізують свої помилки, допущені при виконанні домашньої роботи, виявляють прогалини у своїх знаннях

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ (ЦОР) 5 хв

Діяльність учителя

Компетентності

Діяльність учнів

Учитель пропонує учням згадати про види енергії, види механічної енергії, формули, за якими обчислюється потенціальна та кінетична енергії, поняття імпульсу

Тренування пам'яті, розвиток уваги, формування природничої та мовленнєвої компетентностей, умінь цілепокладання

Учні згадують поняття та формули, які вивчали в молодших класах, з'ясовують для себе, які знання необхідно отримати при вивченні теми уроку

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ (ЦОР) 25 хв

1. Пружні та непружні зіткнення

Зі свого досвіду ви знаєте, що напомпований баскетбольний м’яч добре відскакує від підлоги, тоді як здутий - практично не відскакує. З цього ви могли зробити висновок, що удари різних тіл можуть бути різними. Для того щоб схарактеризувати удари, вводять абстрактні поняття абсолютно пружного та абсолютно непружного ударів. На цьому уроці вивчатимемо різні зіткнення.

· Зіткнення, при яких не зберігається кінетична енергія зіштовхуваних тіл, називають непружними.

· З-поміж усіх можливих непружних зіткнень є один винятковий випадок, коли тіла в результаті зіткнення злипаються і рухаються далі як одне ціле. Такий непружний удар називають абсолютно непружним (рис. 1).

Рис. 1. Абсолютно непружне зіткнення

Розглянемо приклад абсолютно непружного удару. Нехай куля масою m летіла в горизонтальному напрямку зі швидкістю і зіткнулася з нерухомим ящиком з піском масою M, підвішеним на нитці. Куля застрягла в піску, і далі ящик з кулею почав рухатись. У процесі удару кулі та ящика зовнішні сили, що діють на цю систему, — це сила тяжіння, напрямлена вертикально вниз, сила натягу нитки, напрямлена вертикально вверх, якщо час удару кулі був настільки малим, що нитка не встигла відхилитися. Отже, можна вважати, що імпульс сил, що діють на тіло під час удару, дорівнював нулю, що означає, що справедливим є закон збереження імпульсу:

Умова, що куля застрягла в ящику, і є ознакою абсолютно непружного удару. Перевіримо, що відбулося з кінетичною енергією в результаті цього удару. Початкова кінетична енергія кулі:

Кінцева кінетична енергія кулі та ящика:

Проста алгебра показує нам, що в процесі удару кінетична енергія змінилася:

Отже, початкова кінетична енергія кулі менша за кінцеву на деяку позитивну величину. Як це відбулося? У процесі удару між піском і кулею діяли сили опору. Різниця кінетичних енергій кулі до і після зіткнення якраз і дорівнює роботі сил опору. Іншими словами, кінетична енергія кулі пішла на нагрівання кулі і піску.

· Якщо в результаті зіткнення двох тіл зберігається кінетична енергія, то такий удар називають абсолютно пружним.

Прикладом абсолютно пружних ударів можуть слугувати зіткнення більярдних кульок. Розглянемо найпростіший випадок такого зіткнення — центральне зіткнення.

· Центральним називають зіткнення, при якому швидкість однієї кулі проходить через центр мас другої кулі (рис. 2).

Рис. 2. Центральний удар кульок

Нехай одна кулька перебуває в стані спокою, а друга налітає на неї з якоюсь швидкістю що, відповідно до нашого означення, проходить через центр другої кульки. Якщо зіткнення центральне й пружне, то при зіткненні виникають сили пружності, що діють уздовж лінії зіткнення. Це призводить до зміни горизонтального складника імпульсу першої кульки і до виникнення горизонтального складника імпульсу другої кульки. Після удару друга кулька отримує імпульс, напрямлений вправо, а перша кулька може рухатися як вправо, так і вліво — це залежатиме від відношення між масами кульок. Розглянемо ситуацію, коли маси кульок різні.

Закон збереження імпульсу (в проекції на вісь Ox) виконується за будь-якого зіткнення кульок:

У випадку абсолютно пружного удару також виконується закон збереження енергії:

Отримуємо систему з двох рівнянь з двома невідомими величинами. Розв’язавши її, отримаємо відповідь.

Швидкість першої кулі після удару дорівнюватиме

Зауважимо, що ця швидкість може бути як позитивною, так і негативною, залежно від того, маса якої кульки більша. Крім того, можна виокремити випадок, коли кульки однакові. Тоді після удару перша кулька зупиниться. Швидкість другої кульки, як раніше було сказано, вийде позитивною за будь-якого співвідношення мас кульок:

Розглянемо випадок нецентрального удару в спрощеному вигляді — коли маси кульок рівні. Тоді, із закону збереження імпульсу ми можемо записати:

А оскільки кінетична енергія зберігається, то:

Нецентральным буде удар, при якому швидкість кульки, що налітає, не проходитиме через центр нерухомої кульки (рис. 3). Із закону збереження імпульсу видно, що швидкості кульок складають паралелограм. А оскільки зберігається кінетична енергія, то виходить, що буде не паралелограм, а квадрат.

Рис. 3. Нецентральний удар за однакових мас

Отже, при абсолютно пружному нецентральному ударі, коли маси кульок рівні, вони завжди розлітаються під прямим кутом одна до одної.

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ (ЦОР) 5 хв

Задача 1

Визначте втрату кінетичної енергії за непружного центрального удару двох кульок масами m1 та m2, що рухалися до зіткнення зі швидкостями v1 і v2.

Задача 2

Нерухома частинка масою m1 зазнає непружного удару від рухомої частинки масою m2, і далі злиплі частинки продовжують спільний рух. Яка максимальна частина енергії частинки, що налетіла, може перейти у внутрішню енергію?

Задача 3

З пневматичного пістолета стріляють у коробку сірників, що лежить на відстані s = 0,3 м від краю стола. Кулька масою m = 10-3 кг, яка летить горизонтально зі швидкістю v0 = 150 м/c, пробиває коробку і вилітає зі швидкістю v = 0,6v0. Маса коробки M = 0,05 кг. При якому значенні коефіцієнта тертя між коробкою і столом коробка впаде зі столу?

VI. РЕФЛЕКСІЯ

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, формули, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Розв’язати задачу.

Куля масою m1 = 4 кг рухається зі швидкістю v1 = 5 м/c — назустріч іншій кулі масою m2 = 1 кг. Після центрального непружного удару загальна швидкість злиплих куль дорівнює u = 3 м/c. Визначте початкову швидкість другої кулі.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити