Конкурс "Я иду на урок"

Законы сохранения импульса и полной механической энергии

Что такое истина?
Соответствие наших суждений явлениям.
Дени Дидро

Общая характеристика урока

Тип урока	Комплексное применение знаний
Цель урока	Выработка умений самостоятельно применять знания, осуществляя их перенос в различные условия
Дидактическая задача	Обеспечение усвоения новых знаний  и способов действий в комплексе и системе
Рефлексивная деятельность ученика	Самоутверждение, самореализация и саморегуляция
Деятельность учителя по обеспечению рефлексии	Подача учебного материала с учётом зон ближайшего и актуального развития ученика
Показатели реального результата решения задачи	Выполнение поставленного  задания с применением комплекса знаний в учебной ситуации
Логика построения урока	Актуализация комплекса знаний → применение комплекса знаний в  ситуации учебной задачи → контроль и самоконтроль

 

Вариант 1

Оборудование: пластмассовая кассета из-под фотоплёнки^*; шипучие таблетки («Аспирин», «Эффералган» и т.п.); стакан с водой; два деревянных бруска; измерительная лента; пустая кювета; две кюветы с песком; лабораторные весы с разновесами.

Техника безопасности при выполнении экспериментальных заданий. Поскольку демонстрационные эксперименты этого урока связаны с разлётом составных частей «ракеты», необходимо соблюдать следующее:

– «ракету» собирают перед самым «запуском»;

– запуск производят в проход параллельно рядам аудитории либо вертикально вверх;

– в направлении запуска (разлёта) должна быть глухая капитальная стена.

I. Подготовительная часть. Актуализация комплекса знаний (15 мин)

(Учитель собирает из деревянных брусков «стартовый стол», помещает его в пустую кювету, снаряжает «ракету» и проводит демонстрационный запуск – разлёт частей ракеты, после чего предлагает учащимся записать закон сохранения полной механической энергии для данного случая и получить необходимые расчётные формулы.)

Учитель. Согласно закону сохранения полной механической энергии для вертикального запуска можно записать: – начальный импульс, масса, начальные скорость и максимальная высота подъёма соответственно.

Для определения начальной скорости υ₀ «ракеты» можно произвести её пуск горизонтально с высоты h. Дальность полёта s «снаряда» в этом случае равна

Отсюда начальная скорость

Закон сохранения полной механической

энергии для горизонтального пуска запишется в виде:

Очевидно, что при вертикальном запуске эта «ракета» поднялась бы на высоту Н, которую можно вычислить из соотношения

Полученная формула позволяет определить максимальную высоту подъёма H при заданных значениях s и h.

II. Основная часть. Порядок выполнения работы (20 мин)

1. Разместите «ракету» так, чтобы она летела в горизонтальном направлении. Запустите «ракету» и заметьте место её падения. Измерьте расстояние s_э. (При подготовке к уроку учителю следует определить оптимальную дальность полёта частей «ракеты» и на месте вероятного их падения поставить кюветы с песком.)

2. Измерьте начальную высоту h местоположения «ракеты».

3. Используя значение s_э, рассчитайте максимальную высоту подъёма «ракеты» H при вертикальном запуске по формуле

4. Установите на полученной высоте метку и проведите проверочный вертикальный запуск. Сравните результаты расчёта и эксперимента.

Вариант 2

I. Подготовительная часть. Актуализация комплекса знаний (15 мин)

(Учитель размещает «ракету» на деревянном бруске, помещает установку в пустую кювету и проводит горизонтальный демонстрационный запуск – разлёт, после чего предлагает учащимся записать закон сохранения импульса для данного случая и получить необходимые расчётные формулы.)

Учитель. Пусть m₁ и m₂, υ₀₁ и υ₀₂ есть соответственно массы и начальные скорости разлетающихся частей «ракеты». Согласно закону сохранения импульса и полной механической энергии для горизонтального пуска (разлёта) можно записать:

m₁υ₀₁ = m₂υ₀₂.

Начальные скорости соответственно равны:

где s₁ и s₂ – соответствующие дальности полёта частей «ракеты», а h – начальная высота её расположения. С учётом этого легко видеть, что:

m₁s₁ = m₂s₂.

II. Основная часть. Порядок выполнения работы (20 мин)

1. На лабораторных весах определите массы m₁ и m₂ составных частей ракеты.

2. Разместите «ракету» таким образом, чтобы её части разлетались в горизонтальных направлениях. Запустите «ракету» и заметьте места падения её частей. Измерьте расстояния s_э1 и s_э2.

3. Вычислите величины m₁s_э1 и m₂s_э2 и попарно сравните их между собой. Сделайте вывод.

Вариант 3

Оборудование: мягкая пластмассовая бутылка; две пластмассовые соломинки для коктейля, одна чуть потолще; пластилин; кусочек картона; клейкая лента-скотч; ножницы.

I. Сборка и запуск «ракеты»^**

1. В крышке бутылки сделайте отверстие по диаметру более тонкой соломинки. Вставьте в отверстие соломинку и закрепите её пластилином, чтобы из отверстия не выходил воздух.

2. Из второй соломинки сделайте «ракету» с хвостовым оперением из двух картонных треугольников, приклеенных скотчем к соломинке, и носовой частью из пластилина.

3. Насадите «ракету» на тонкую соломинку и с силой надавите на бутылку.

(Дальнейший ход урока, как в варианте 1.)

II. Оценка достоверности эксперимента. Контрольные вопросы (10 мин)

1. При каких условиях выполняются законы сохранения импульса и полной механической энергии?

2. Чем объясняется некоторое расхождение теории и эксперимента?

3. Выходят ли обнаруженные в опыте отклонения от законов сохранения импульса и полной механической энергии за пределы границ погрешностей измерений?

---

^* Выражаю искреннюю благодарность Вадиму Александровичу Муранову (ООШ № 19, г. Ногинск, Московская обл.) за идею эксперимента, продемонстрированного им на мастер-классах в рамках межрегионального практического семинара «Развитие творческого потенциала учителя в условиях реализации ПНПО» и профессионального конкурса «Учитель года», проходившего в п. Лазаревское, Б.Сочи, Краснодарского края в ноябре 2008 г. Модель ракеты собирается в пластмассовой кассете из-под фотоплёнки, внутрь которой наливается очень небольшое количество воды и помещается половина шипучей таблетки. Кассета плотно закрывается крышкой. Спустя некоторое время обе части «ракеты» разлетаются.

^** Большая книга экспериментов для школьников: Под ред. А.Мейяни: Пер. с ит. И.Э.Мотылёвой. – М.: Росмэн, 2001, с. 115.