Giáo án bám sát vật lý 10 HKII

*Giáo viên định hướng: +Công thức xác định độ lớn của động lượng mỗi vật; +Tìm hợp lực tác dụng lên vật; -Sử dụng phương pháp động lực học; *Học sinh chép đề bài tập theo yêu cầu của giá

Trang 1

Lê Đình Bửu – Giáo án vật lý 10 - nội dung bám sát

Tiết 17 BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

A MỤC TIÊU BÀI DẠY:

1 Kiến thức: Khắc sâu định nghĩa động lượng, định luật bảo toàn động lượng, cách biểu diễn dạng khác

của định luật II Newton; Nắm được cách vận dụng định luật bảo toàn động lượng trong các bài toán đạn nổ, bài toán chuyển động bằng phản lực; Biết cách tính động lượng của một hệ cô lập kín

2 Kĩ năng: Vận dụng tính động lượng của vật, hệ kín, giải bài toán định luật bảo toàn động lượng trong

một số trường hợp cơ bản

3 Giáo dục thái độ:Giáo dục học sinh ý thức tự học, kĩ năng phân tích, tính toán;

B CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

1 Giáo viên: Bài tập có chọn lọc và phương pháp giải;

2 Học sinh: Giải trước các bài tập do giáo viên yêu cầu;

C TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC.

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề.

*Giáo viên đưa ra hệ thống các câu hỏi, yêu cầu học

sinh làm việc cá nhân, trả lời;

*Giáo viên nhận xét, bổ sung và cho điểm;

*Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu tiết học

*Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề của tiết học, hình thành ý tưởng nghiên cứu

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1 Động lượng: Động lượng p của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là một đại

Dạng khác của định luật II Newton: Độ biến thiên của động lượng bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật

trong khoảng thời gian đó

F.∆t = ∆p

2 Định luật bảo toàn động lượng: Tổng động lượng của một hệ cô lập, kín luôn được bảo toàn.

3 Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng:

a Trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) cùng phương, thì biểu thức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại: m1v1 + m2v2 = m1 '

1

2

v

Trong trường hợp này ta cần quy ước chiều dương của chuyển động

- Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0;

- Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0

b trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) không cùng phương, thì

ta cần sử dụng hệ thức vector: p = s p và biểu diễn trên hình vẽ Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu tcầu của bài toán

Hoạt động 2: Giải một số bài toán cơ bản.

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Một vật có

khối lượng 2kg, tại thời điểm bắt đầu khảo sát, vật có

vận tốc 3m/s, sau 5 giây thì vận tốc của vật là 8m/s,

biết hệ số masat là µ = 0,5 Lấy g = 10ms -2

1.Tìm động lượng của vật tại hai thời điểm nói trên.

2 Tìm độ lớn của lực tác dụng lên vật.

3.Tìm quãng đường vật đi được trong khoảng thời

gian đó.

*Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, thảo

luận và tìm phương pháp giải

*Giáo viên định hướng:

+Công thức xác định độ lớn của động lượng mỗi vật;

+Tìm hợp lực tác dụng lên vật;

-Sử dụng phương pháp động lực học;

*Học sinh chép đề bài tập theo yêu cầu của giáo viên;

*Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải;

Bài giải

1 Tìm động lượng của vật tại hai thời điểm:

+ Tại thời điểm v1 = 3ms-1: p1 = mv1 = 6 (kgms-1)+ Tại thời điểm v2 = 8ms-1: p2 = mv2=16 (kgms-1)

Phương pháp 2: Sử dụng định luật II Newton

Trang 2

-Sử dụng định luật II Newton;

- Tìm độ lớn lực masat giữa vật và mặt phẳng ngang;

=> Độ lớn của lực tác dụng;

+Tìm quãng đường vật đi được bằng biểu thức liên hệ

giữa vận tốc, gia tốc và đường đi trong chuyển động

thẳng biến đổi đều

*Giáo viên yêu cầu đại diện nhóm lên trình bày kết

quả

*Giáo viên nhận xét, bổ sung và khắc sâu kiến thức

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Một khẩu

súng đại bác nằm ngang khối lượng m s = 1000kg, bắn

một viên đoạn khối lượng m đ = 2,5kg Vận tốc viên

đoạn ra khỏi nòng súng là 600m/s Tìm vận tốc của

súng sau khi bắn.

+xác định động lượng của hệ trước khi bắn;

-+Xác định động lượng của súng và đạn sau khi bắn

+Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín

(súng + đạn) trước và sau khi bắn;

=> kết quả

quả

*Giáo viên nhận xét, bổ sung và khắc sâu kiến thức:

Đây là bài toán chuyển động bằng phản lực, nên các

vector động lượng và các vector cùng phương, do vậy

ta có thể viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng

dưới dạng đại số Khi đó vật chuyển động theo chiều

dương đã chọn thì v > 0 và ngược lại thì v < 0.

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 3: Một viên

có khối lượng m = 4kg đang bay thẳng đứng lên cao

với vận tốc 250ms -1 thì nổ thành hai mảnh có khối

lượng bằng nhau Mảnh thứ nhất bay với vận tốc 500

3 m/s chếch lên theo phương thẳng đứng một góc

30 o Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào với vận

tốc là bao nhiêu?

=> kết quả

quả

*Giáo viên nhận xét, bổ sung và khắc sâu kiến thức:

Đây là bài toán áp dụng định luật bảo toàn động

lượng mà các vector động lượng thành phần không

cùng phương, do vậy ta cần chú ý đến quy tắc hình

bình hành;

Ta có ∆p = p2- p1= 10 (kgms-2)Mặt khác theo định luật II Newton: Fhl∆t = ∆p => Fhl

= t

*Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức

Bài giải

*Chọn chiều dương là chiều chuyển động của đạn

- Động lượng của súng khi chưa bắn là bằng 0

- Động lượng của hệ sau khi bắn súng là:

S

đ

đ =−

−

=

Vậy súng chuyển động ngược lại với vận tốc 1,5m/s

- Mảnh thứ hai có động lượng:

p2 = 0,5mv2 = 2v2 kgms-1

- Xét hệ gồm hai mảnh đạn trong thời gian nổ, đây được xem là hệ kín nên ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p = p + 1 p (hình vẽ)2

Từ hình vẽ: ta suy ra:

2 2

120o Vận tốc của mảnh thứ hai: v2 =

2

p2 = 500ms-1

Trang 3

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 3: Một viên

đạn có khối lượng 20 kg đang bay thẳng đứng lên trên

với vận tốc v=150m/s thì nổ thành hai mảnh Mảnh

thứ nhất có khối lượng 15kg bay theo phương nằm

ngang với vận tốc v1=200m/s Mảnh thứ hai

chuyển động theo phương nào, và có vận tốc bao

nhiêu?

=> kết quả

quả

*Giáo viên nhận xét, bổ sung và khắc sâu phương

pháp;

Bài giải

*Động lượng của viên đạn trước khi nổ:

* sau khi nổ:

kgms-1 (p1 = p và p , p có hướng vuông góc với 1 nhau như hình vẽ) (hình 2)

- Mảnh thứ hai có động lượng: p2 = 5v2 kgms-1

- Xét hệ gồm hai mảnh đạn trong thời gian nổ, đây được xem là hệ kín nên ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p = p + 1 p (hình vẽ)2

2

p = p2+ 2

1

=> p2 = p 2 = 3000 2 kgms-1

=> Từ hình vẽ ta nhận thấy mảnh thứ hai chếch lên theo phương thẳng đứng một góc 45o.Vận tốc của mảnh thứ hai: v2 =

5

p2 = 600 2 ms-1 Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận;

*Học sinh tiếp thu và khắc sâu phương pháp

Hoạt động 3: Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

Giáo viên yêu cầu học sinh hệ thống hoá các kiến

thức, công thức đã gặp trong tiết học;

*Giáo viên nêu yêu cầu cho tiết học tiếp theo

*Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các công

thức, kiến thức đã gặp trong tiết học;

*Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên

D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY

………

E PHẦN GIÁO ÁN BỔ SUNG ………

………

1

p

p 2

Hình 2

Trang 4

1 Kiến thức: Khắc sâu định nghĩa công và công suất; nắm và phân biệt được công phát động và công

cản;

2 Kĩ năng: Vận dụng các biểu thức và đặc điểm về công và công suất để giải một số bài toán cơ bản

liên quan;

1 Công cơ học:

Đơn vị công: Joule (J)

Các trường hợp xảy ra:

+ α = 0o => cosα = 1 => A = Fs > 0: lực tác dụng cùng chiều với chuyển động

+ 0o < α < 90o =>cosα > 0 => A > 0;

=> Hai trường hợp này công có giá trị dương nên gọi là công phát động.

+ α = 90o => cosα = 0 => A = 0: lực không thực hiện công;

+ 90o < α < 180o =>cosα < 0 => A < 0;

+ α = 180o => cosα = -1 => A = -Fs < 0: lực tác dụng ngược chiều với chuyển động

=> Hai trường hợp này công có giá trị âm, nên gọi là công cản;

Đơn vị công suất: Watt (W)

Lưu ý: + công suất trung bình còn được xác định bởi biểu thức: P = Fv, trong đó, v là vận tốc trung bình trên

của vật trên đoạn đường s mà công của lực thực hiện dịch chuyển

+ 1Wh=3600J, 1kWh=3,6.106J

Hoạt động 2: Giải một số bài tập cơ bản

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Người ta

kéo một cái thùng nặng 30kg trượt trên sàn nhà bằng

một dây hợp với phương nằm ngang một góc 45 o , lực

tác dụng lên dây là 150N Tính công của lực đó khi

thùng trượt được 15m Khi thùng trượt công của trọng

lực bằng bao nhiêu?

: *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm,

thảo luận và tìm phương pháp giải

+Công thức tính công của lực trong trường hợp tổng

quát;

+ hướng của trọng lực so với phương chuyển động

Lưu ý: Vì trọng lực P có phương vuông góc với

α

F

v

Trang 5

=> Công của trọng lực;

quả

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Một vật có

khối lượng m=0,3kg nằm yên trên mặt phẳng nằm

không ma sát Tác dụng lên vật lực kéo F=5N hợp

với phương ngang một góc o

30

=

1 Tính công do lực thực hiện sau thời gian 5s.

2 Tính công suất tức thời tại thời điểm cuối.

3 Giả sử giữa vật và mặt phẳng ngang có ma sát

trượt với hệ số μ = 0,2 thì công toàn phần có giá trị

bằng bao nhiêu ? (hình 2a)

+Tính vận tốc của vật sau 5 giây?

+Biểu thức công suất tức thời tại thời điểm t được tính

như thế nào?

+Xét trường hợp khi có lực masat?

+Làm thế nào để tính độ lớn lực masat?

+Biểu thức tính công của lực masat?

+Xác định công toàn phần của các lực tác dụng lên

vật

quả

*Giáo viên lưu ý: Giả sử vật chịu tác dụng của hệ lực

- Nếu A = 0: vật chuyển động thẳng đều.

quả

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Một ô tô có

khối lượng 2 tấn khởi hành từ A và chuyển động

nhanh dần đều về B trên một đường thẳng nằm ngang

Biết quãng đường AB dài 450m và vận tốc của ô tô

khi đến B là 54km/h Cho hệ số masat giữa bánh xe và

mặt đường là µ = 0,4 và lấy g = 10ms -2

* Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận;

Bài giải

*Chọn gốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động (vo=0)

* Các lực tác dụng lên vật: P, N, F (hình 2b) Theo định luật II Newton: P+N+F=m.a(1)

m

cosF

325.2

1at.2

1

6

3625m

1 Công của lực kéo vật dịch chuyển trên đoạn đường s: A = Fscosα = 5

6

3625.2

3

= 4

3125J2.Tính công suất tức thời sau thời gian 5 giây

Vận tốc tức thời của vật sau 5 giây:

v = at =

3

325.5 =

3

3125 m/s

=> công suất tức thời cần tìm:

−

=P Fsin m.g Fsin

)sinFg.m(N

2

1.510.3,0.(

2,

=

Khi đó công của lực masat:

J8,10180.06,0cossF

3

= 4

3125J

- Công của trọng lực và phản lực: AP =0 AN =0

- Công toàn phần của vật:

N P ms

A

=778,5−10,8+0+0=767,7J

*Chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu khảo sát chuyển động, chiều dương trùng chiều chuyển động Ta suy

ra dữ kiện đầu của bài toán:

vA = 0m/s; vB = 15m/s; µ = 0,4; m = 2000kg

Trang 6

1 Xác định công và công suất của động cơ trong

khoảng thời gian đó.

2 Tìm động lượng của xe tại B.

3 Tìm độ biến thiên động lượng của ô tô, từ đó suy ra

thời gian ô tô chuyển động từ A đến B.

+Chọn hệ trục toạ độ thích hợp;

+Phân tích các lực tác dụng lên vật;

quát;

+Tính gia tốc của vật;

+Độ lớn của lực tác dụng được tìm như thế nào?

+Tính công của lực tác dụng;

+Tính vận tốc của vật sau 5 giây?

+Biểu thức công suất trung bình của động cơ được

tính như thế nào?

vật

quả

*Giáo viên nhận xét, bổ sung và khắc sâu kiến thức;

*Giáo viên nhấn mạnh: Trong chuyển động thẳng biến

đổi đều, vận tốc trung bình trên đoạn đường cần xác

định bằng trung bình cộng vận tốc tại hai đầu quỹ

đạo.

P = F v = F.

2

v

= 63750W

*Các lực tác dụng lên ô tô: N, P, F, Fms

Theo định luật II Newton, ta suy ra:

F – Fms = ma => F = m(a + µg) (1) Với a =

AB

2 A 2 B

s 2

v

= 0,25m/s2

Thay vào (1) ta được: F = 2000(0,25 + 0,4.10) = 8500N

1.Tính công và công suất động cơ

*Công của động cơ thực hiện khi động cơ chuyển động trên đoạn đường AB

AF = F.sAB = 8,5.103.450 = 3,825.106J = 3825kJ

Thời gian ô tô đi hết đoạn đường AB: t =

a

s 2 = 60s

= 1phút

2 Tìm pB = ? Động lượng của ô tô tại B:

pB = mvB = 2000.15 = 3.104 (kgms-1)

3 ∆p = >? => t = ?

Độ biến thiên động lượng khi ô tô chuyển động từ A đến B

∆p = pB – pA = mvB = 3.104 (kgms-1) (vì vA = 0) Hợp lực tác dụng lên xe: Fhl = F – Fms = ma = 2000.0,25 = 500N

Theo định luật II Newton:

Fhl.t = ∆p => t =

hl

F

p

∆

= 60s = 1 phút

………

α

F

v



v

N

P

Hình 2a

α

F

v

N

P

x y

ms

F

Hình 2b

F

P

ms

F

N Hình 3

Trang 7

1 Kiến thức: Khắc sâu định nghĩa về động năng, định lí về độ biến thiên động năng; hình thành phương

pháp giải bài toán vật lí bằng phương pháp năng lượng

2 Kĩ năng: Vận dụng thành thạo biểu thức tính động năng, định lí về độ biến thiên động năng.

1.Năng lượng: là một đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của vật.

+ Năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau: như cơ năng, nội năng, năng lượng điện trường, năng lượng từ trường…

+ Năng lượng có thể chuyển hoá qua lại từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác

Lưu ý: Công là số đo phần năng lượng bị biến đổi.

2 Động năng: Là dạng năng lượng của vật gắn liền với chuyển động của vật.

Wđ = 2

1

mv2

Định lí về độ biến thiên của động năng (hay còn gọi là định lí động năng):

Độ biến thiên của động năng bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật, nếu công này dương thì động năng tăng,

1

v = 2

v ) là độ biến thiên của động năng

Lưu ý: + Động năng là đại lượng vô hướng, có giá trị dương;

+ Động năng của vật có tính tương đối, vì vận tốc của vật là một đại lượng có tính tương đối

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập : Một ô tô có

khối lượng 2 tấn đang chuyển động trên đường thẳng

nằm ngang AB dài 100m, khi qua A vận tốc ô tô là

10m/s và đến B vận tốc của ô tô là 20m/s Biết độ lớn

của lực kéo là 4000N.

1 Tìm hệ số masat µ1 trên đoạn đường AB.

2 Đến B thì động cơ tắt máy và lên dốc BC dài 40m

nghiêng 30 o so với mặt phẳng ngang Hệ số masat

trên mặt dốc là µ2 =

35

1

Hỏi xe có lên đến đỉnh dốc

C không?

3 Nếu đến B với vận tốc trên, muốn xe lên dốc và

dừng lại tại C thì phải tác dụng lên xe một lực có

hướng và độ lớn thế nào?

Bài giải

1 Xét trên đoạn đường AB:

Các lực tác dụng lên ô tô là: P,N;F;FmsTheo định lí động năng: AF + Ams =

2

1

A 2

2 v

=> 2µ1mgsAB = 2FsAB - m (v v2)

A 2

B−

=> µ1 =

AB

2 A 2 B AB

mgs

)vv(mFs

và vB = 20ms-1 và ta thu được µ1 = 0,05

Trang 8

+Chọn hệ trục toạ độ thích hợp;

+Phân tích các lực tác dụng lên vật;

quát;

+Khi xe lên dốc: lực nào đóng vai trò lực phát động,

lực nào đóng vai trò lực cản;

+Tính công của lực tác dụng;

+ Áp dụng định lí động năng?

vật

+Viết biểu thức định lí động năng?

+ Điều kiện để xe lên đến dốc?

=> độ lớn lực tác dụng?

quả

2 Xét trên đoạn đường dốc BC.

Giả sử xe lên dốc và dừng lại tại D Theo định lí động năng:

AP + Ams =

2

1

B 2

2

1

B

v

=> - mghBD – µ’mgsBDcosα = -

2

1

B

v =>gsBDsinα+µ’gsBDcosα =

2

B

v gsBD(sinα+µ’cosα)

= 2

B

v => sBD =

) cos ' (sin g

v2 B α µ +

α

thay các giá trị vào ta tìm được sBD = 3 100 m < sBC Vậy xe không thể lên đến đỉnh dốc C 3 Tìm lực tác dụng lên xe để xe lên đến đỉnh dốc C. Giả sử xe chỉ lên đến đỉnh dốc: vc = 0, SBC = 40m Khi đó ta có: AF + Ams + Ap = - 2 1 m 2 B v => FsBC - mghBC – µ’mgsBCcosα = - 2 1 m 2 B v => FsBC = mgsBCsinα + µ’mgsBCcosα - 2 1 m 2 B v => F = mg(sinα + µ’cosα) - BC 2 B s 2 mv = 2000.10(0,5 + 3 5 1 2 3)- 40 2 400 2000 = 2000N Vậy động cơ phải tác dụng một lực tối thiểu là 2000N thì ô tô mới chuyển động lên tới đỉnh C của dốc * Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận; *Học sinh tiếp thu và khắc sâu phương pháp Hoạt động 3: Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Giáo viên yêu cầu học sinh hệ thống hoá các kiến thức, công thức đã gặp trong tiết học; *Giáo viên nêu yêu cầu cho tiết học tiếp theo *Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các công thức, kiến thức đã gặp trong tiết học; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ………

………

Trang 9

1 Kiến thức: Khắc sâu định nghĩa và đặc điểm thế năng, thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi,

nắm được đặc điểm công của trọng lực, từ đó hiểu rõ khái niệm về lực thế (lực bảo toàn)

2 Kĩ năng: Học sinh vận dụng được biểu thức tính thế năng đàn hồi, thế năng trọng trương và định lí về

độ biến thiên thế năng

1 Khái niệm thế năng: Là dạng năng lượng mà vật có được do tương tác.

2 Thế năng trọng trường: Là dạng năng lượng mà vật có được do tương tác với Trái Đất.

biểu thức: Wt = mgz

3.Định lí về độ biến thiên của thế năng trọng trường:

Ap = WtM - WtN

+Nếu zM > zN: vật chuyển động từ cao đến thấp, trọng lực thực hiện công dương: công phát động;

+Nếu zM < zN: vật chuyển động từ thấp đến cao, trọng lực thực hiện công âm: công cản;

Lưu ý: Trong bài toán chuyển động của vật, ta thường chọn gốc thế năng là tại mặt đất, còn trong trường hợp

khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng, ta thường chọn gốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng.

4 Thế năng đàn hồi: Wt =

2

1

kx2

Lưu ý: Trong bài toán chuyển động của vật dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo, thông thường ta chọn gốc

thế năng đàn hồi là tại vị trí lò xo không bị biến dạng, tuy nhiên trong vài trường hợp lò xo treo thẳng đứng, để đơn giản hơn, ta nên chọn gốc thế năng là lúc vật ở trạng thái cân bằng (trong trường hợp này, gốc thế năng là lúc lò xo đã bị biến dạng)

Định lí về độ biến thiên của thê năng: ∆Wt = Wt1 – Wt2 = AF

Lưu ý: + Thế năng là một đại lượng vô hướng có giá trị dương hoặc âm;

+ Thế năng có tính tương đối, vì toạ độ của vật có tính tương đối, nghĩa là thế năng phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc thế năng

Hoạt động 2: Giải một số bài tập cơ bản

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Một búa

máy có khối lượng m=400kg có trọng tâm nằm cách

mặt đất 3m.

1.Thế năng trọng trường của búa nếu chọn gốc tọa độ

ở mặt đất là bao nhiêu?

2 Khi búa đóng cọc, trọng tâm của nó hạ xuống tới

độ cao 0,8m Độ giảm thế năng của búa là bao nhiều?

+biểu thức tính thế năng trọng trường?

+Chọn gốc thế năng trọng trường, trong bài toán này,

ta nên chọn thế nào?

+Ban đầu, độ cao của vật là bao nhiêu?

Bài giải

1.Thế năng trọng trường của búa lúc ban đầu:

J117603

.8,9.400z.g.m

2 Thế năng trọng trường của búa sau khi trọng tâm hạ xuống:

J31368,0.8,9.400z.g.m

Độ giảm thế năng của vật:

∆W=Wt1−Wt2=11760−3136=8624J

Trang 10

+Trường hợp sau, độ cao của vật là bao nhiêu?

+Độ giảm thế năng được xác định thế nào?

quả

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Cho một

lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến

dạng

Khi tác dụng một lực F=3N vào lò xo theo phương

của lò xo, ta thấy nó dãn được 2cm.

1 Tìm độ cứng của lò xo.

2 Xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó

dãn được 2cm.

3 Tính công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được

kéo dãn thêm từ 2cm đến 3,5cm

+biểu thức tính thế năng đàn hồi?

+Chọn gốc thế năng đàn hồi, trong bài toán này, ta nên

chọn thế nào?

+Ban đầu, độ biến dạng của lò xo là bao nhiêu?

+Trường hợp sau, độ biến dạng của lò xolà bao nhiêu?

+Độ biến thiên thế năng đàn hồi được xác định thế

nào?

quả

Bài giải

1 Xét tại vị trí khi lò xo dãn ra 2cm: F=Fdh



∆

=

⇒F k 150N/m

02 , 0

3 F

∆

=

⇒



2 Thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn được 2cm:

2

1 ) ( k 2

1

3 Công do lực đàn hồi thực hiện:

[ 2]

2 2 1 12 k( ) ( ) 2 1 A = ∆ − ∆ 150.(0,02 0,035 ) 0,062J 2 1 2 2 − = − = * Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận; *Học sinh tiếp thu và khắc sâu phương pháp Hoạt động 3: Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Giáo viên yêu cầu học sinh hệ thống hoá các kiến thức, công thức đã gặp trong tiết học; *Giáo viên nêu yêu cầu cho tiết học tiếp theo *Học sinh làm việc cá nhân, hệ thống hoá các công thức, kiến thức đã gặp trong tiết học; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên D RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ………

………

Trang 11

Tiết 21 BÀI TẬP CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

1 Kiến thức: Khắc sâu định nghĩa về cơ năng, sự biến đổi giữa các dạng năng lượng trong tự nhiên,

nguyên nhân của sự biến đổi năng lượng, sự bảo toàn năng lượng cơ học

2 Kĩ năng: Học sinh vận dụng được khái niệm cơ năng, áp dụng thành thạo định luật bảo toàn cơ năng

để giải một số bài tập định lượng cơ bản liên quan

1k(∆l)2

2 Sự bảo toàn cơ năng trong hệ cô lập: Cơ năng toàn phần của một hệ cô lập (kín) luôn được bảo toàn.

Hoạt động 2: Giải một số bài toán cơ bản

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Từ độ cao

10m so với mặt đất, một vật được ném lên cao theo

phương thẳng đứng với vận tốc đầu 5ms -1 Bỏ qua sức

cản của không khí và lấy g = 10ms -2

1 Tính độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.

2 Tính vận tốc của vật tại thời điểm vật có động năng

bằng thế năng.

3 Tìm cơ năng toàn phần của vật, biết khối lượng của

vật là m=200g

+Chọn gốc thế năng: trong bài toán này ta chọn gốc

thế năng ở đâu để dễ tính toán;

+Khi vật đạt độ cao cực đại thì vận tốc của vật bao

nhiêu? Cơ năng của vật bao gồm các dạng năng lượng

nào?

+Cơ năng của vật tại vị trí ném vật gồm những dạng

=> Cơ năng của vật tại B: WB = WtB = mghmax

Trang 12

năng lượng cơ học nào?

+Nếu bỏ qua sức cản của không khí, thì cơ năng tại

hai vị trí trên bằng nhau không?

=> hmax= ?

+ tại vị trí động năng bằng thế năng thì cơ năng của

vật gồm những dạng năng lượng nào?

+Làm thế nào để xác định được vận tốc của vật tại vị

trí động vật có động năng bằng thế năng?

+Trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng có

được bảo toàn hay không?

+Ta nên tính cơ năng toàn phần của vật tại vị trí nào

để đơn giản nhất?

quả

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Từ mặt đất,

một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo

phương thẳng đứng với vận tốc 30m/s Bỏ qua sức

cản của không khí và lấy g = 10ms -2

1 Tìm cơ năng của vật.

2 Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được.

3 Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác

định vận tốc của vật tại vị trí đó.

4 Tại vị trí nào vật có động năng bằng ba lần thế

năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó.

+Chọn gốc thế năng: trong bài toán này ta chọn gốc

thế năng ở đâu để dễ tính toán;

+Khi vật đạt độ cao cực đại thì vận tốc của vật bao

nhiêu? Cơ năng của vật bao gồm các dạng năng lượng

nào?

+Cơ năng của vật tại vị trí ném vật gồm những dạng

năng lượng cơ học nào?

+Nếu bỏ qua sức cản của không khí, thì cơ năng tại

hai vị trí trên bằng nhau không?

=> hmax= ?

+ tại vị trí động năng bằng thế năng thì cơ năng của

vật gồm những dạng năng lượng nào?

+Làm thế nào để xác định được vận tốc của vật tại vị

trí động vật có động năng bằng thế năng?

+Trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng có

được bảo toàn hay không?

+Ta nên tính cơ năng toàn phần của vật tại vị trí nào

để đơn giản nhất?

quả

2 Gọi C là vị trí vật có động năng bằng thế năng

2 h max =?

Cơ năng của vật tại B: WB = WtB = mghmax

Theo định luật bảo toàn cơ năng:

Trang 13

1 Kiến thức: Học sinh nắm được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử về cấu tạo chất, khắc

sâu nội dung và áp dụng nó để giải quyết một số bài tập định lượng cơ bản liên quan;

2 Kĩ năng: Vận dụng thành thạo định luật Boyle – Mariotte để giải một số bài tập cơ bản, vận dụng

biểu thức về sự phụ thuộc của áp suất vào độ cao và độ sâu của một lượng khí

1 Những nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí:

+ Vật chất được cấu tạo từ các phân tử;

+ Các phân tử luôn chuyển động không ngừng;

+ Các phân tử tương tác với nhau bằng lực tương tác (lực hút và lực đẩy phân tử);

+Vận tốc trung bình chuyển động của các phân tử càng lớn thì nhiệt độ của vật càng cao;

2 Khối lượng phân tử - số mol – số Avogadro:

+ Khối lượng của một phân tử (hay nguyên tử): m =

A

N

µ

+ NA = 6,02.1023 mol-1 : gọi là số Avogadro

+ số mol: n =

µ

m, với m là khối lượng của vật đang xét

3 Định luật Boyle – Mariotte: định luật về quá trình đẳng nhiệt;

+ Trong quá trình đẳng nhiệt, tích số của áp suất và thể tích của một lượng khí xác định là một hằng số;

+ Trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất và thể tích của một lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với nhau;

Biểu thức: pV = const; hay p1V1 = p2V2

4.Một số lưu ý khi giải bài tập quá trình đẳng nhiệt:

+ Công thức tính áp suất: p =

S

F, với F là áp lực tác dụng vuông góc lên diện tích S;

Pa hoặc mmHg

Lưu ý: Đơn vị của áp suất được tính bởi atmôtphe

- 1Pa = 1N/m2;

+ Đối với cột thuỷ ngân, chiều cao h của cột chính là áp suất của nó;

+ Với chất lỏng khác: ph = ρgh, trong đó ρ là khối lượng riêng của cột chất lỏng

Hoạt động 2: Giải một số bài tập cơ bản.

nén đẳng nhiệt từ thể tích 8 lít đến thể tích 5 lít, áp

suất tăng thêm 0,75atm Tính áp suất ban đầu của khí.

Học sinh chép đề bài tập theo yêu cầu của giáo viên;

Trang 14

+Các thông số ở trạng thái 1;

+Các thông số trạng thái 2;

+Quá trình đẳng nhiệt thì các thông số trạng thái tuân

theo định luật nào?

quả

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Một lượng

khí ở 18 o C có thể tích 1m 3 và áp suất 1atm Người ta

nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm Tích thể tích khí

bị nén.

Các thông số ở trạng thái 1;

quả

*Giáo viên nhận xét, lưu ý: Học sinh tránh nhầm lẫn

giữa thể tích khí bị nén và thể tích khí sau khi nén

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Người ta

biến đổi đẳng nhiệt 3g khí hidro ở điều kiện chuẩn

(po=1atm và To= 273oC) đến áp suất 2atm Tìm thể tích

của lượng khí đó sau khi biến đổi

+Thể tích của khối lượng m của một chất khí ở điều

kiện tiêu chuẩn được xác định thế nào?

quả

Bài giải

Trạng thái 1: V1 = 8l; p1

Trạng thái 2: V2 = 5l; p2 = p1 + 0,75 Theo định luật Boyle – Mariotte: p1V1 = p2V2

=> 8p1 = 5(p1 + 0,75) => p1 = 1,25atm

Bài giải

Trạng thái 1: V1 = 1m3; p1 = 1atm

Trạng thái 2: V2 ; p2 = 3,5atm => ∆V= ? Theo định luật Boyle – Mariotte: p1V1 = p2V2

=> 1.1 = 3,5V2 => V2 = 1:3,5 ≈ 0,285m3

Thể tích khí đã bị nén:

∆V = V1 – V2 = 0,715m3= 715dm3 = 715lít

Bài giải

+Thể tích khí hidro ở điều kiện tiêu chuẩn:

Vo = n.22,4 =

µ

m 22,4 = 33,6 (lít)

Trạng thái đầu: po = 1atm; Vo = 33,6 lít;

Trạng thái sau: p = 2atm; V = ?

Vì đây là quá trình đẳng nhiệt, nên ta áp dụng định luật Boyle – Mariotte cho hai trạng thái trên:

pV = poVo <=> 2.V = 1.33,6 => V= 16,8lít

………

Trang 15

………

1 Kiến thức: Khắc sâu nội dung và biểu thức của định luật Charles, vận dụng định luật giải một số bài

tập liên quan;

2 Kĩ năng: Vận dụng định luật Charles giải các bài tập cơ bản.

Định luật Charles: định luật về quá trình đẳng tích:

1 Theo nhiệt độ tuyệt đối

+ Trong quá trình đẳng tích, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định luôn tỉ lệ thuận với nhau;+ Trong quá trình đẳng tích, thương số của áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định luôn là một hằng số

1

T

pT

p

=

2 Theo nhiệt độ Cencius:

Trong quá trình đẳng tích, áp suẩt của một khối lượng khí xác định biến thiên theo hàm bậc nhất đối với nhiệt

độ ( o C)

p = po(1 + γt) trong đó: γ =

2731

Hoạt động 2: Giải một số bài toán cơ bản.

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 1: Một bóng

p1, khi bóng đèn sáng, nhiệt độ của khí trong bóng là t2

+Quá trình đẳng tích thì các thông số trạng thái tuân

quả

*Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 2: Khi đun

đẳng tích một khối lượng khí tăng thêm 2 o C thì áp

suất tăng thêm

180

1

áp suất ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu của khối lượng khí.

* Học sinh chép đề bài tập theo yêu cầu của giáo viên;

Bài giải Hướng dẫn:

Trạng thái 1: T1= ?; p1;

Trang 16

quả

Giáo viên cho học sinh chép đề bài tập 3: Nếu nhiệt độ

khí trơ trong bóng đèn tăng từ nhiệt độ t 1 = 15 o C đến

nhiệt độ t 2 = 300 o C thì áp suất khi trơ tăng lên bao

nhiêu lần?

quả

TT 2: T2 = T1 + 2; p2 = p1 +

180

1

p1 = p1(1 +

180

1 )

Vì quá trình là đẳng tích nên ta áp dụng định luật Charles cho hai trạng thái khí (1) và (2):

p1T2 = p2T1 => p1(T1 + 2) = p1(1 +

180

1 )T1

Giải ra ta được T1 = 360K hay t1 = 87oC, đây là giá trị cần tìm

Bài giải

Trạng thái 1: T1= 288K;p1;

Trạng thái 2: T2 = 573; p2 = kp1

Vì quá trình là đẳng tích, nên ta áp dụng định luật Charles cho hai trạng thái khí (1) và (2):

p1T2 = p2T1 => 573p1 = 288.kp1

=> k =

96

191 288

573

Vậy áp suất sau khi biến đổi gấp 1,99 lần áp suất ban đầu

Hoạt động : Củng cố bài học - Định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.

………

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	1,06 MB