I. Động lượng.
1. Xung lượng của lực.
a] Ví dụ.
+ Cầu thủ đá mạnh vào quả bóng, quả bóng đang đứng yên sẽ bay đi.
+ Hòn bi-a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi hướng.
Như vậy thấy lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn, có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.
b] Xung lượng của lực.
Khi một lực →
F
tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ∆t thì
tích →
F
∆t được định nghĩa là
xung lượng của lực →
F
trong khoảng thời gian ∆t ấy.
Ở định nghĩa này, ta giả thiết
lực →
F
không đổi trong thời gian ấy.
Đơn vị của xung lượng của lực là N.s
tác dụng của xung lượng của lực.
GV yêu cầu HS nêu định nghĩa gia tốc.
Giới thiệu khái niệm động lượng.
Yêu cầu HS nêu định nghĩa và đơn vị động lượng.
Yêu cầu HS cho biết hướng của véc tơ động lượng.
Yêu cầu HS trả lời C1, C2.
Hướng dẫn để HS xây dựng phương trình 23.3a.
Yêu cầu HS nêu ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình 23.3a.
Hướng dẫn HS làm bài tập thí dụ.
Yêu cầu HS nêu ý nghia cảu cách phát biểu khác của định luật II NiuTơn. nghĩa gia tốc → a Nêu định nghĩa động lượng.
Nêu đơn vị động lượng.
Nêu hướng của véc tơ động lượng.
Trả lời C1 và C2
Xây dựng phương trình 23.3a.
Phát biểu ý nghĩa các đại lượng trong phương trình 23.3a.
Vận dụng làm bài tập ví dụ.
Nêu ý nghĩa của cách phát biểu khác của định luật II.
a] Tác dụng của xung lượng của lực.
Theo định luật II Newton ta có :
m → a = → F hay m t v v ∆ −→ → 1 2 = → F Suy ra : m → 2 v - m → 1 v = → F ∆t b] Động lượng. Động lượng → p của một vật là một véc tơ cùng hướng với vận tốc và được xác định bởi công
thức → p = m → v Đơn vị động lượng là kgm/s
c] Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực.
Ta có : 2 → p - 1 → p = → F ∆t hay → ∆p = → F ∆t
Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
Phát biểu này được xem như là một cách diễn đạt của định luật II Newton.
Ý nghĩa : Lực tác dụng đủ mạnh
thể gây ra biến thiên động lượng của vật.
Phát phiếu học tập số 1[5 phút]
Một quả bóng khối lượng 200g đập vuông góc vào tường với vận tốc 5m/s và bật ngược trở lại với vận tốc 4m/s. Tính:
a] Độ biến thiên động lượng của quả bóng.
b] Xung lực của tường tác dụng lên bóng nếu thời gian va chạm là 0,05s.
Hoạt động 2[5 phút]: Củng cố, dặn dò.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Yêu cầu HS tóm tắt lại các kiến thức trong bài.
Yêu cầu HS giải các bài tập 8, 9 trang 127.
Tóm tắt những kiến thức đã hóc trong bài.
Giải các bài tập 8, 9 trang 127.
Tiết 2 :
Hoạt động 1[3 phút]:
Đặt vấn đề: Khi một vật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi.Vậy
trong hệ cô lập nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác có thay đổi không?
Hs băn khoăn lựa chọn dự đoán.
Để biết được dự đoán nào đúng chúng ta sẽ tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng.
Hai vật có khối lượng lần lượt là m1, m2 , vật 1 chuyển động trên một mặt phẳng ngang
nhẫn với vận tốc 1
v
đến va chạm vào vật 2 đang nằm yên trên mặt phẳng ngang ấy.
Sau va chạm hai vật nhập làm một, chuyển động với cùng vận tốc
v
. Xác định
v
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Một máy bay có khối lượng 160tấn đang bay với vận tốc 870km/h. Tính động lượng của máy bay ?
A.38,66.106kg.m/s. C.38,66.107kg.m/s B.139,2.105kg.m/s. D.1392kg.m/s
Câu 2:Một quả bong đang bay ngang với động lượng P
thì đập vuông góc vào
một bức tường thẳng đứng,bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường có cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bong là:
A. 0 B.p p C. 2 p D. -2 p
Câu 3: Toa xe thứ nhất có khối lượng 3tấn chạy với vận tốc 4m/s đến va chạm đàn hồi với một toa xe thứ hai đang đứng yên có khối lượng 5tấn làm toa này chuyển động với vận tốc 3m/s.Sau va chạm,toa thứ nhất chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu? Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của toa thứ nhất.
A.9m/s. B.1m/s. C.–9m/s. D . -1m/s.
2.HS: Ôn lại các định luật II và III Niu tơn.
Hoạt động 2[5 phút]:Củng cố kiến thức xuất phát và xác định nhiệm vụ nhận thức
Hoạt động GV Hoạt động HS
Ôn tập lại kiến thức đã học ở tiết trước:
Nêu định nghĩa động lượng và cách diễn đạt thứ hai của định luật II NiuTơn.
Cho hs xem đoạn video bắn súng.
Tại sao khi bắn súng, súng bị giật lùi về phía sau?
Định nghĩa động lượng và cách diễn đạt thứ hai của định luật II NiuTơn
Khi ta nhảy từ thuyền nhỏ lên bờ, tại sao thuyền giật lùi lại?
Để trả lời được các câu hỏi này chúng ta cùng tìm hiểu phần còn lại của bài: Động lượng.Định luật bảo toàn động lương.
Hs băn khoăn suy nghĩ
Đặt vấn đề: Định luật bảo toàn giúp ta
hiểu sâu sắc về chuyển động của một hệ và
vận dụng có hiệu qủa trong việc giải nhiều bài toán cơ học. Việc giải bài tập về các định luật bảo toàn không những giúp cho các em nắm vững định luật mà còn làm quen với phương pháp giải một số bài toán cơ học khác với phương pháp động lực học dùng các định luật Niutơn. Khi giải bài toán xác định chuyển động của các vật trong hệ thì hệ vật đó phải ở trong một điều kiện nhất định mà Vật Lí gọi là hệ côlập [hệ kín]. Vậy hệ kín là hệ như thế nào?
Hoạt động 3[7 phút]:Làm quen với khái niệm hệ cô lập
Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung
GV: Thông báo hệ côlập [hệ kín] Hãy cho ví dụ về hệ cô lập
Nhận xét, chính xác hóa vấn đề. Trong các hiện tượng như nổ, va chạm, các nội lực xuất hiện thường rất lớn so với các ngoại lực thông thường nên hệ vật có thể coi gần đúng là hệ kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng. Hệ tên lửa và khí khi tên lửa phụt khí….
HS: Tiếp thu và ghi nhận khái niệm hệ cô lập. Cho ví dụ về hệ cô lập Hệ vật rơi rự do - Trái đất Hệ 2 vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang
II.Định luật bảo toàn động lượng 1.Hệ cô lập:
Một hệ nhiều vật gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng hoặc các ngoại lực tác dụng lên hệ cân bằng nhau.
Đặt vấn đề: Khi một vật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi.Vậy
trong hệ cô lập nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác có thay đổi không?
Hs băn khoăn lựa chọn dự đoán.
Hoạt động 4[13 phút]: Tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung
Chia nhóm hs Phát phiếu học tập
Yêu cầu hs làm việc theo nhóm để giải bài tập trong 3phút. Yêu cầu các nhóm lên trình bày kết quả.
Nhận xét hoạt động của các nhóm, khen thưởng các nhóm làm tốt.
Trong hệ cô lập gồm 2 vật tương tác với nhau thì động lượng của mỗi vật và tổng động lượng của hệ thay đổi thế nào?
Hãy phát biểu định luật bảo toàn động lượng.
Nhấn mạnh: Tổng động lượng của hệ cô lập là một véc tơ không đổi cả về hướng và độ
Hoạt động theo nhóm Nhận phiếu học tập làm việc theo nhóm để giải bài tập. Cử đại diện nhóm trình bày kết quả.
a./ Độ biến thiên động lượng của mỗi viên bi ∆ 1 p = 1 F .∆t ∆ 2 p = 2 F .∆t b./ So sánh tổng động lượng của hệ trước và sau va chạm.
Theo định luật III Niutơn
2F F = - 1 F ⇒ ∆ 2 p = - ∆ 1 p ⇔ ∆ 1 p + ∆ 2 p = 0 ∆p = ∆ 1 p + ∆ 2 p = 0 1 p + 2 p = không đổi Động lượng từng vật thì thay đổi. Tổng động lượng của hệ không thay đổi.
Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. 2.Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
→1 1 p + → 2 p + … + → n p = không đổi
lớn, ta có thể mở rộng cho hệ cô lập gồm nhiều vật.
Định luật bảo toàn động lượng và các định luật bảo toàn khác trong chương này chỉ đúng trong hệ qui chiếu quán tính.
Yêu cầu hs trả lời các câu hỏi đặt ra ở đầu bài.
Tại sao khi bắn súng, súng bị giật lùi về phía sau?
Khi ta nhảy từ thuyền nhỏ lên bờ thì tại sao thuyền giật lùi lại?
Định luật bảo toàn động lượng có nhiều ứng dụng thực tế: giải bài toán va chạm, làm cơ sở cho nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Sau đây chúng ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng cùng giải bài toán về va chạm mềm.
Tiếp thu kiến thức
Hệ súng và đạn có thể coi là một hệ kín. Khi chưa bắn động lượng của hệ bằng 0. Khi đạn bay ra khỏi nồng súng để động lượng được bảo toàn thì súng phải chuyển động theo hướng ngược lại với viên đạn.
Hệ người và thyền có thể coi là một hệ kín. Khi ta đứng yên trên thuyền động lượng của hệ bằng 0. Khi ta bước từ thuyền lên bờ thì thuyền phải lùi lại, động lượng của thuyền ngược hướng với động lượng của người sao cho tổng động lượng của hệ vẫn bằng 0. Nên khi ta bước lên bờ thì
thấy thuyền lùi lại.
Hoạt động 5[7 phút]: Xét bài toán va chạm mềm
Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung
Phát phiếu học tập số 2 cho HS Yêu cầu HS hoạt động nhóm giải bài tập về va cham mềm Hướng dẫn HS:
Hệ vật có cô lập không?
Hãy áp dụng định luật bảo toàn động lượng để tìm vận tốc sau va chạm.
Yêu cầu đại diện nhóm trình bày kết quả
GV nhận xét hoạt động của các nhóm và chính xác hoá vấn đề. Va chạm của 2 vật trên đây được gọi là va chạm mềm. Nhận phiếu học tập Hs hoạt động nhóm giải bài tập về va cham mềm. Vì không có ma sát nên ngoại lực tác dụng gồm: Trọng lực và các phản lực pháp tuyến cân bằng nhau nên hệ 2 vật này là hệ cô lập. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m1 1 v +m2 2 v =[m1 + m2] v Mà m2 2 v =0 1 2 1 1 m m v m v + =
Đại diện nhóm trình bày kết quả.
3.Va chạm mềm.
Xét một vật khối lượng m1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vân
tốc → 1 v đến va chạm vào một vật có khối lượng m2 đang đứng yên. Sau va chạm hai vật nhấp làm một và cùng chuyển động
với vận tốc →
v
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có : m1 → 1 v = [m1 + m2] → v suy ra → v = 2 1 1 1 m m v m + → Va chạm của hai
vật như vậy gọi là va chạm mềm.
Đặt vấn đề: Cho HS quan sát đoạn video về chuyển động của tên lửa và chuyển động
của cái diều.
GV: Đặc điểm chung của cái diều và tên lửa là gì? HS dự đoán: Chúng đều bay được lên cao.
GV: Nguyên tắc hoạt động của chúng có khác nhau không? HS: Băn khoăn lựa chọn dự đoán
GV: Để biết được chuyển động của cái diều và tên lửa có khác nhau không chúng ta sẽ học tiếp 4 chuyển động bằng phản lực
Hoạt động 6[7 phút]: Tìm hiểu về chuyển động bằng phản lực
Hoạt động GV Hoạt động HS Nội dung
GV: Mời 1 hs lên thổi bong bóng, tay giữ miệng quả bóng Nếu thả tay giữ miệng bóng ra. Quả bóng chuyển động thế nào? Giải thích ?
Chuyển động của quả bong bóng trong thí nghiệm trên là chuyển động bằng phản lực, nó có chung nguyên tắc với chuyển động của tên lửa trong không gian vũ trụ. Chuyển động giật lùi của súng khi bắn được gọi là chuyển động bằng phản lực.
Hiện tượng súng giật khi được lợi dụng để khởi động bộ phận đẩy vỏ đạn ra ngoài và đưa viên đạn mới vào nồng.
Yêu cầu HS trả lời lại câu hỏi trên. Thổi bong bóng Thả bóng, đưa ra nhận xét về chuyển động của bong bóng. Bóng chuyển động ngược chiều với luồng khí từ trong bóng phụt ra.
Luồng khí phụt ra đẩy bong bóng bay ngược lại.
Cái diều và tên lửa đều bay được lên cao, nhưng nguyên tắc chuyển động 4. Chuyển động bằng phản lực Trong 1 hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, thì theo định luật bảo toàn động lượng phần còn lại của hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như thế được gọi là chuyển động bằng phản lực.
Cho ví dụ về các chuyển động bằng phản lực mà em biết?
của chúng không giống nhau.
- Cái diều bay lên cao được là do không khí đã tạo ra lực nâng tác dụng lên diều. Còn chuyển động của tên lửa là dựa trên nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Giả sử ban đầu tên lửa đứng yên, động lượng của nó bằng 0. Khi có một khối lượng khí phụt về phía sau thì phần còn lại của tên lửa lao về phía trước để bảo toàn động lượng. Tên lửa có thể chuyển động trong khoảng không gian vũ trụ, còn cái diều chỉ chuyển động được trong khoảng không gian có không khí.
Chuyển động của tên lửa, pháo thăng thiên, con quay nuớc.
Xét một quả tên lửa có khối lượng M chứa một khối khí khối lượng m. Khi phóng tên lửa khối khí m phụt ra phía
sau với vận tốc →
v
thì tên khối lượng M chuyển động với vận
tốc →
V
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có : m → v + M → V = 0 => → V = -M m → v Hoạt động 7[5 phút]: Củng cố bài học
Nguyên tắc của chuyển động bằng phản lực được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong kĩ thuật,đặc biệt quan trọng trong việc chế tạo động cơ phản lực và tên lửa.
Phát phiếu học tập số 3, yêu cầu HS trả lời vào phiếu học tập: Phiếu học tập số 3
Câu 1: Một máy bay có khối lượng 160tấn đang bay với vận tốc 870 km/h. Tính động lượng của máy bay?
A.38,66.106kg. m/s C.38,66.103kg. m/s B.139,2.105kg. m/s D.1392kg. m/s
Câu 2:Một quả bong đang bay ngang với động lượng P
thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng,bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường có cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:
A. 0 B.
p
C. 2
p
D. -2P
Câu 3: Toa xe thứ nhất có khối lượng 3tấn chạy với vận tốc 4m/s đến va chạm đàn hồi với một toa xe thứ hai đang đứng yên có khối lượng 5tấn làm toa này chuyển động với vận tốc 3m/s.Sau va chạm, toa thứ nhất chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu? Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của toa thứ nhất.
A.9m/s. B.1m/s. C.–9m/s. D . -1m/s.
2.7.2.Bài học bài tập vật lý
Giáo án 3 Tiết 43 : BÀI TẬP
* Ý tưởng sư phạm
Theo sự phân bố vị trí các chương và số tiết học trong SGK Vật lý 10 ban cơ bản. Chúng tôi thấy trong mỗi chương ngoài phần lý thuyết thì đều có một số tiết bài