Видеоурок «Закон сохранения импульса. Решение задач»
В разделе Физика 6 уроков
Содержание:
§ 1  Закон сохранения импульса

В замкнутых системах выполняется закон сохранения импульса:

Система называется замкнутой, если внешние силы на неё не действуют, либо их действие взаимно компенсировано. Внешние силы – силы, с которыми на материальные точки тела механической системы действуют внешние тела. Внутренние силы – силы взаимодействия между материальными точками телами механической системы.

§ 2  Решение задач по теме урока

Задача 1: На спокойной воде озера стоит лодка длиной L = 3 м и массой M = 120 кг перпендикулярно к берегу, обращенная к нему носом. На корме лодки стоит рыбак массой m = 60 кг. На какое расстояние S лодка отплывет от берега, если рыбак перейдет с кормы на нос? Трением о воду и воздух пренебречь.

Решение: Запишем краткую запись. Нарисуем рисунки, отражающие условие задачи.

Считаем, что человек идет по лодке с постоянной скоростью. Лодка в этом случае также будет двигаться равномерно, но в противоположную сторону.

Учитывая, что человек движется относительно лодки и вместе с лодкой, скорость человека относительно берега:

Система «лодка-человек» является замкнутой, так как внешние силы (сила тяжести и выталкивающая сила) компенсируют друг друга. Силой сопротивления воды пренебрегаем. Для замкнутой системы тел справедлив закон сохранения импульса. Поскольку до начала перемещения человека импульс системы равен нулю, то закон сохранения импульса запишем в виде:

Проецируем уравнение (3) на ось ОХ) с учетом (1) и (2), получим

Из уравнения (4) получим расчетную формулу для определения расстояния, на которое отплывет от берега лодка.

Ответ: Лодка отплывет от берега на 1 м, если рыбак перейдет с кормы на нос лодки

Задача 2: Снаряд массой m = 10 кг, летящий со скоростью u = 200 м/с разорвался в верхней точке траектории на две части. Меньшая часть массой m1 = 2 кг получила скорость u1 = 300 м/с в направлении, перпендикулярном прежнему. Найти направление и скорость большей части снаряда.

Импульс снаряда в верхней точке

Считая снаряд до и после взрыва замкнутой системой, запишем закон сохранения импульса в векторной форме:

Начало отсчета поместим в точку взрыва, ось ОХ) направим горизонтально по направлению скорости снаряда в верхней точке, а ось ОУ) – вертикально.

Проекции уравнения (3) на оси

Разделим уравнение (5) на уравнение (4), учитывая, что sina = 1 получим:

Из (4) уравнения получим u2

Ответ: Скорость тяжелого осколка снаряда, ее направление составляет угол 170 к горизонту.

Задача 3. Из орудия массой m = 0,5 т, установленного на платформе массой M = 2 т, производят выстрел снарядом массой m = 10 кг, который получает скорость u = 500 м/с под углом a = 600 к горизонту. На какое расстояние откатится платформа в результате отдачи, если коэффициент трения платформы о рельсы m = 0,01.

Решение: Запишем краткую запись и переведем имеющиеся числовые данные в систему СИ. Нарисуем рисунок, отражающий условие задачи.

Рассмотрим систему, состоящую из платформы с орудием и снаряда. Вдоль горизонтального направления в момент выстрела для этой системы выполняется закон сохранения импульса.

В результате отдачи платформа вместе с орудием откатывается в противоположную сторону вдоль оси ОХ). Для определения расстояния, на которое откатится платформа с орудием в результате отдачи, воспользуемся уравнением кинематики:

Из уравнения (5) получим:

Чтобы определить ускорение а, запишем второй закон Ньютона для платформы с орудием:

Проекции уравнения (7) на оси ОХ) и ОУ):

По определению

с учетом (9):

Из уравнения (6) с учетом формул (4) и (12) получим значение расстояния, на которое откатится платформа с орудием в результате отдачи:

Ответ:Расстояние, на которое откатится платформа с орудием в результате отдачи, равно 0,1 м.

§ 3  Краткий итог урока

ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ:

1. Выделить тела, образующие замкнутую систему.

2. Рассмотреть силы, действующие на замкнутую систему извне, и силы взаимодействия между телами системы.

3. По возможности определить импульс каждого тела до и после взаимодействия.

4. Определить систему отсчета. Если внешние силы не уравновешены, то есть систему строго нельзя считать замкнутой, следует выбрать направление осей координат так, чтобы в проекции на одну из осей сумма внешних сил была равна нулю.

5. Записать закон сохранения импульса в векторной форме, а затем спроектировать полученное уравнение на выбранные оси координат.

Список использованной литературы:
  1. Касьянов В.А. Физика. 10 кл. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват учрежден. – 3-е изд. перераб. Касьянов В.А. – М.: Дрофа, 2012. – 271 с.: илл.
  2. Мякишев Г.Я. Физика. 10 кл. учеб. для общеобразоват учрежден. Базовый и профильный уровень: – 3-е изд. перераб. / Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под. ред. Николаева В.И. , Парфентьевой Н.А. – 19-е изд. М.: Просвещение, 2010. – 366 с.: илл.
  3. Мякишев Г.Я. Физика. 10 кл. учеб. для общеобразоват учрежден. Базовый и профильный уровень: – 3-е изд.перераб. / Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.; под. ред. Николаева В.И., Парфентьевой Н.А. – 19-е изд. М.: Просвещение, 2010. – 366 с.: илл.
  4. Касаткина И.Л. Репетитор по физике: механика, молекулярная физика, термодинамика. Касаткина И.Л. Изд-е 14-е / Под. ред. Т.В Шкиль. – Ростов н/Дону: Феникс, 2013. – 852с.: илл.
  5. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И. Орлов В.А. Контрольные и проверочные работы по физике. -М.: Дрофа, 2000 190 с.
  6. Методическое письмо «О преподавании учебного предмета «Физика» в условиях введения федерального компонента государственного стандарта общего образования».
  7. http://school-collection.edu.ru/catalog/res/752f332e-054b-a355-c265-5a1290721d60/view/

Подпишись и будь в курсе новых событий и новостей!