CÁC ĐỊNH LUẬT - BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG pdf

Chương 03 CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Tiết Bài tập 01 BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG I.. MỤC TIÊU - Nắm vửng định nghĩa động lượng và nôi dung định luật bảo toàn động lượng áp dunï

Chương 03

CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Tiết Bài tập 01

BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I MỤC TIÊU

- Nắm vửng định nghĩa động lượng và nôi dung định luật bảo toàn động lượng áp dunï g cho

cơ hệ kín

- Biết vận dụng định luật để giải một số bài toán

II TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

 Ổn định lớp học

1) Kiểm tra bài củ :

+ Câu 01 : Định động lượng của một vật ?

+ Câu 02 : Định nghĩa động lượng của một hệ vật ?

+ Câu 03 : Phát biểu định luật bảo toàn động lượng và viết biểu thức cho hệ hai vật ?

2) Nội dung bài giảng : 

Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh

Bài 24.1/107

Trước khi vào bài này, GV cần nhắc

lại cho HS các phép tính tổng vectơ

Bài giải :

GV : các em cho biết công thức tính

động lượng của hệ ?

HS : Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

GV : nếu xét về độ lớn ?

( GV yêu cầu HS vẽ hình ! )

HS vẽ hình : 

HS : Độ lớn : p = p1 + p2 = m1v1 + m2v2

= 1.3 + 3.1 = 6 kgm/s

Bài 24.1/107 : hai vật có khối lượng m 1 = 1 kg, m 2 =

3 kg chuyển động với các vận tốc v 1 = 3 m/s và v 2 = 1 m/s Tìm tổng động lượng ( phương, chiều và độ lớn) của hệ trong các trường hợp :

a) v

1 và v

2 cùng hướng

b) v

1 và v

2 cùng phương, ngược chiều

c) v

1 và v

2 vuông góc nhau

d) v

1 và v

2 hợp nhau một góc 120 0

Bài giải :

a) Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

Độ lớn : p = p1 + p2 = m1v1 + m2v2 = 1.3 + 3.1 = 6 kgm/s

b) Động lượng của hệ :

b) HS :Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

HS vẽ hình : 

Độ lớn : p = p1 - p2 = m1v1 - m2v2 = 0

kgm/s

c) HS : Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

HS vẽ hình : 

p = p 12 p22 = 18= 4,242 kgm/s

d) Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

HS vẽ hình : 

Độ lớn : p = p1 = p2 = 3 kgm/s

Bài 24.2/107

p= p1 + p2

Độ lớn : p = p1 - p2 = m1v1 - m2v2 = 0 kgm/s

c) Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

Độ lớn : p = p 12 p22 = 18= 4,242 kgm/s d) Động lượng của hệ :

p 

= p 

1 + p 

2

Độ lớn : p = p1 = p2 = 3 kgm/s

Bài 24.2/107 : Một quả cầu rắn khối lượng 0,1 kg chuyển động với vận tốc 4 m/s trên mặt phẳng

m = 0,1 kg

v = 4 m/s

v’= 4m/s

Wđ = ?

Bài giải :

GV hướng dẫn HS chọn chiều !

GV : Các em cho biết Độ biến thiên

động lượng ? ( Nhắc HS về dấu theo

chiều dương) !

HS : p = p2 – p1 = (- mv) – (mv)

= - 2mv = - 0,8 kgm/s

GV : Để tính xung lức chúng ta thực

hiện như thế nào ?

HS : Ta áp dụng định luật II Newton

dưới dạng tổng quát : F t = p

GV : Lực F do vách tác dụng lên quả

cầu cùng dấu p, tức là hướng ngược

chiều chuyển động ban đầu của vật

Đối với một độ biến thiên động lượng

xác định, thời gian tác dụng t càng

nhỏ thì lực xuất hiện càng lớn, vì thế

gọi là xung lực :

ngang Sau khi va vào vách cứng, nó bậc trở lại với cùng vận tốc đầu 4 m/s Hỏi độ biến thiên động lượng quả cầu sau va chạm bằng bao nhiêu ? Tính xung lực ( hướng và độ lớn ) của vách tác dụng lên quả cầu nếu thời gian va chạm là 0,05 (s)

Bài giải :

Chọn chiều dương là chiều chuyển động quả cầu trước khi va vào vách

Độ biến thiên động lượng :

p = p2 – p1 = (- mv) – (mv) = - 2mv = - 0,8 kgm/s

Áp dụng định luật II Newton dưới dạng tổng quát :

F t = p

Lực F do vách tác dụng lên quả cầu cùng dấu p, tức

là hướng ngược chiều chuyển động ban đầu của vật Đối với một độ biến thiên động lượng xác định, thời gian tác dụng t càng nhỏ thì lực xuất hiện càng lớn, vì thế gọi là xung lực :

05 , 0

8 , 0











t

p

Bài 24.3/107

Bài giải :

GV : Chọn chiều (+) là chiều chuyển

động ban đầu của bi thép

GV:Em hãy áp dụng định luật bảo toàn

động lượng trong trường hợp này ?

HS : 3mv = mv’1 + 3mv’2

Với : v’1 = 3v’2

 3mv = 3m’2 + 3mv’2 = 6mv’2

 v’2 =

2

v

; v’1 =

2

3v

05 , 0

8 , 0











t

p

Bài 24.3/107 : Bắn một hòn bi thép với vận tốc v vào một hòn bi ve đang nằm yên Sau khi va chạm, hai hòn bi cùng chuyển động về phía trước, nhưng bi ve

có vận tốc gấp 3 lần vận tốc của bi thép Tìm vận tốc của mỗi hòn bi sau va chạm Biết khối lượng bi thép bằng 3 lần khối lượng bi ve

Bài giải :

Ta gọi :

- Khối lượng bi ve là m

- Khối lượng bi thép là 3m

- Vận tốc sau va chạm của bi ve là v’1

- Vận tốc sau va chạm của bi thép là v’2

Chọn chiều (+) là chiều chuyển động ban đầu của bi thép

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng :

3mv = mv’1 + 3mv’2

Với : v’1 = 3v’2

 3mv = 3m’2 + 3mv’2 = 6mv’2

 v’2 =

2

v

; v’1 =

2

3v

Bài 25.1/111

M = 10 tấn = 104 kg

V = 200 m/s

v = 500 m/s

V’ = ? m/s

Bài giải :

GV : Hướng dẫn HS chọn chiều

chuyển động của tên lửa là chiều

dương Theo công thức cộng vận tốc,

các em hãy tính vận tốc của khí đối với

đất ?

HS : v1 = V + v =

GV : bây giờ các em áp dụng định luật

bảo toàn động lượng cho hệ tên lửa và

khí :

HS : MV = (M –m)V’ + mv1



m M

mv MV

V





Bài 25.2/111

m = 2 kg

Bài 25.1/111 : Một tên lửa có khối lượng M = 10 tấn đang bay với vận tốc 200 m/s đối với Trái Đất thì phụt ra phía sau ( tức thời) khối lượng khí 2 tấn với vận tốc 500 m/s đối với tên lửa Tìm vận tốc tức thời của tên lửa sau khi phụt khí với giả thiết vận tốc v của khí giữ nguyên không đổi

Bài giải :

Chọn chiều chuyển động của tên lửa là chiều dương Theo công thức cộng vận tốc, vận tốc của khí đối với đất là :

v1 = V + v = 200 – 500 = - 300 m/s

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ tên lửa

và khí :

MV = (M –m)V’ + mv1 

m M

mv MV V





'

3 3

10 8

300 10 2 200 10

= 325 m/s

Bài 25.2/111

Một viên đạn có khối lượng 2 kg khi bay đến điểm cao nhất của quỹ đạo parabol với vận tốc 200 m/s theo phương nằm ngang thì nổ thành hai mảnh Một mảnh có khối lượng m 1 = 1,5 kg văng thẳng đứng xuống dưới với vận tốc v 1 cũng bằng 200 m/s Hỏi mảnh kia bay theo hướng nào và với vận tốc

v = 200 m/s ()

m1 = 1,5 kg

 m2 = 0,5 kg

v1 = 200 m/s ()

v2 = ?

Bài giải :

GV : Ta xem hệ các mãnh đạn ngay

khi đạn nổ là hệ kín vì sao ?

HS : Vì nội lực xuất hiện khi nổ lớn

hơn rất nhiều so với trọng lực các

mảnh đạn

GV : các em tính động lượng đạn và

các mãnh đạn trước vào sau khi đạn nỗ

!

HS : p = m.v = 2.200 = 400 kgm/s

p1 = m1v1= 1,5.200 = 300 kg

p2 = m2.v2 = ?

GV : Áp dụng định luật bảo toàn động

lượng :

p 

= p 

1 + p 

2

Vì vectơ động lượng cùng chiều

bằng bao nhiêu ?

Bài giải :

Ta xem hệ các mãnh đạn ngay khi đạn nổ là hệ kín vì nội lực xuất hiện khi nổ lớn hơn rất nhiều so với trọng lực các mảnh đạn :

Động lượng viên đạn trước khi đạn nổ :

p = m.v = 2.200 = 400 kgm/s

Động lượng các mãnh đạn sau khi đạn nổ :

p1 = m1v1= 1,5.200 = 300 kg

p2 = m2.v2 = ?

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng :

p 

= p 

1 + p 

2

Vì vectơ động lượng cùng chiều vectơ vận tốc nên ta

có hình vẽ sau :

vectơ vận tốc nên ta có hình vẽ sau :



GV : Từ hình vẽ, tam giác vuông

OAC, các em hãy tính động lượng

mãnh đạn thứ hai ?

HS : p2 = 400 2 3002

 Vận tốc của mãnh thứ hai và góc

hợp với phương ngang 

Từ hình vẽ, tam giác vuông OAC, ta có :

p2 = 400 2 3002 = 500 kgm/s

Vận tốc của mãnh thứ hai là :

p2 = m2.v2  v2 =

5 , 0

500 2

2



m

p

= 1000 m/s

Góc hợp với phương ngang :

tg = ¾    370

Vậy : mảnh thứ hai bay với vận tốc 1000 m/s và hợp với phương ngang một góc 370

3) Cũng cố :