giáo án bài tập bảo toàn động lượng 11

- Giải được các bài tập áp dụng định luật bảo toàn động lượng.. - Vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một số bài tập về động lượng, định luật bảo toàn động lượng.. Học sinh: - Ôn

Họ tên: Trần Thu Mai

Lớp: Lý A-K48

Trường ĐHSP Thái Nguyên

BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I Mục tiêu:

1 Về kiến thức:

- Củng cố kiến thức về động lượng, định luật bảo toàn động lượng

- Giải được các bài tập áp dụng định luật bảo toàn động lượng

- Nêu được bước giải và phương pháp giải bào tập

2 Kĩ năng:

- Rèn luyện kĩ năng tư duy logic

- Vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một số bài tập về động lượng, định luật bảo toàn động lượng

3 Thái độ:

- Tích cực chuẩn bị kiến thức lý thuyết, có hứng thú với việc tiếp nhận kiến thức

- Có ý thức vận dụng giải bài tập và các hiện tượng liên quan

II Chuẩn bị

1 Giáo viên:

- Nội dung lý thuyết cần nhớ xem lại các dạng bài tập trong SGK, SBT Chuẩn bị thêm một

số bài tập khác

2 Học sinh:

- Ôn tập kiến thức về động lượng, ĐL bảo toàn động lượng, các câu hỏi cần thầy cô giải đáp

III Chuẩn bị

- Phương pháp nêu và giải quyết vấn đề

- Phương pháp thuyết trình

- Phương pháp vấn đáp.

IV Tiến trình dạy học

1 Ổn định lớp:

- Kiểm tra sĩ số, nhắc nhở đầu giờ (3ph)

2 Tiến trình dạy học:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dụng ghi bảng

Hoạt động 1 Nhắc lại nội dung biểu thức tính động lượng định luật bảo toàn động lượng(12ph)

? Định nghĩa động lượng của

một vật khố lượng m? Công

thức động lượng?

? Đơn vị của động lượng?

? Nếu hệ có các vật khối

lượng 1 2

,m

m

ứng với vận tốc lần lượt là v vur uur1, 2

thì động lượng của hệ tính như

thế nào?

? Với hệ có hai vật thì

p

ur

trong các trường hợp sau như

thế nào?

Động lượng

p

ur của một vật có khối lượng m, vận tốc v

r

là một đại lượng được xác định bởi biểu thức:

p mv=

ur r Kg.m/s

1 2 n

p= +p p + + p

ur uur uur uur

- Trả lời từng trường hợp của hệ

Bài tập:

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I Lý thuyết

1 Động lượng

p mv=

ur r

- Động lượng của hệ:

1 2

1 1 2 2

m

n

n n

= + + +

= + + +

ur uur uur uur

Hệ có hai vật : 1, 2

p p

uuruur

•

1 2

p p p

↑↑

= +

uur uur

•

1 2

p p p

↑↓

= −

uur uur

1 2

1 2

1 2

( , )

↑↑

↑↓

⊥

=

uur uur

uur uur

uur uur

uur uur

? Nội dung định luật bảo toàn

động lượng?

? Từ những kiến thức đã học

các em hãy nêu các điều kiện

của một bài toán có thể áp

dụng ĐLBT động lượng?

+ Cụ thể thế nào là hệ cô lập?

- Hoặc trường hợp nếu thời

gian tương tác ngắn hoặc

ngoại lực rất nhỏ so với nội

lực ( như bài toán đạn nổ) ta

cũng có thể áp dụng ĐLBT

động lượng

- Ngoài ra, nếu như tổng

ngoại lực theo một phương

nào đó bằng 0, thì ta cũng có

thể áp dụng ĐLBT động

lượng theo phương đó

- Đối với các bài tập động

Động lượng của một hệ cô lập

là một đại lượng được bảo toàn

t s

p = p

uur uur

Hệ đang xét là một hệ cô lập

- Là hệ không có ngoại lực tác dụng hoặc tổng ngoại lực tác dụng bằng 0

- Ghi nhận

- Ghi nhận

- Va chạm mềm là sau va chạm hai vật chuyển động cùng vận tốc v

r

BT: m v1 1ur+m v2 2uur=(m1+m v2)r

•

1 2

2 2

1 2

p p

⊥

= +

uur uur

•

1 2

2 2

( , )

p p

α

α

=

= + +

uur uur

2 Định luật bảo toàn động lượng

- BT: uur uurp t = p s

* Điều kiện áp dụng:

- Hệ cô lập

- Thời gian tương tác ngắn -Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực

- các dạng:

• Bài toán va chạm:

 Va chạm mềm

lượng ta có thể chia làm 3

dạng:

• Bài toán va chạm:

 Va chạm mềm

 Va chạm đàn hồi

• Bài toán đạn nổ

• Bài toán chuyển động

bằng phản lực

Với bài toán va chạm thì va

chạm ở đây là va chạm trong

vất lý chứ không phải va

chạm kiểu xích mích như hai

học sinh xảy ra va chạm với

nhau Va chạm là tương tác

trực tiếp giữa hai vật với

nhau Ví dụ như hai viên bi

va chạm với nhau là chúng

chuyển động va đập vào

nhau

Bài toán va chạm thướng cho

biết khối lượng vận tốc trước

va chạm, tìm vận tốc sau va

chạm

Bài toán đạn nổ là một viên

đạn bay đến vị trí nào đó nổ

thành hai mảnh với hai

phương và hai vận tốc khác

nhau

- Tuy vậy thì các bài toán về

bảo toàn động lượng vẫn giải

- Va chạm đàn hồi là sau va chạm hai vật chuyển động với vận tốc v

r

và phương khác nhau

BT:

m vur+m vuur=m vur +m vuur

- Chuyển động phản lực:

trong hệ kín đứng yên, một phần của hệ chuyển động theo một hướng thì phần còn lại của hệ chuyển động theo hướng ngược lại

- Ghi nhận kiến thức

 Va chạm đàn hồi

• Bài toán đạn nổ

• Bài toán chuyển động bằng phản lực

Các bước giải:

- Bước 1: Xác định hệ đang xét

là hệ cô lập

- Bước 2: Xác định động lượng của hệ trước và sau tương tác

- Bước 3: Áp dụng ĐLBT động lượng

- Bước 4: Chuyển PT vecto

theo các bước giống nhau

Bây giờ chúng ta cùng nhau

xây dựng các bước giải một

bài toán áp dụng định luật

- Muốn giải bài toán ta cần

thực hiện 5 bước

* khi làm cần chú ý hai bước

làm:

• Bước 2 viết biểu thức

vecto cần phân tích đủ

các dữ kiện trong đề

bài để viết đúng biểu

thức

• Bước 5 khi chuyển từ

dạng vecto sang dạng

đại số cần chú ý chiều

của vận tốc và chiều

(+) trục tọa độ để

chuyển dấu cho chính

xác

thành phương trình đại số + SD phương pháp chiếu + SD phương pháp hình học

- Bước 5: Giải PT, biện luận

Hoạt động 2: Vận dụng giải một số bài tập.(17ph)

- Phát phiếu bài tập cho cả

lớp

Bài 1: Một học sinh đọc và

tóm tắt đề

- Định hướng cách giải cho

học sinh

? Đặc điểm hệ đang xét?

-Vẽ hình biểu diễn

Chọn hệ quy chiếu

? Viết biểu thức động lượng

cho hệ trước và sau va chạm

Bài 2

Một HS đúng lên đọc và tóm

tắt bài toán

Liệu bài này chúng ta có thể

sử dụng phương pháp chiếu

lên trục giống như bài 1 được

Nhận phiếu và đọc đề bài tập

- Tóm tắt sũy nghĩ cách giải

- Hệ cô lập

- Vẽ hình

Tóm tắt, suy nghĩ hướng giải

Không sử dụng được

Bài 1

Tính : V khi

vur↑↑vuur

vur↑↓vuur

Bài 2

Vì sao?

Vậy ta có thể sử dụng phương

pháp nào?

Vẽ giản đồ vecto lên bảng ta

có phương của động lượng cả

viên đạn và động lượn của

mảnh 1, sử dụng quy tắc hình

bình hành để xác định

phương chiều của mảnh 2

Định hướng phương pháp giải

cho học sinh

Bài 3

Một HS đúng lên đọc và tóm

tắt bài toán

Hệ có phải hệ kín không?

Động lượng ban đầu của hệ

bằng bao nhiêu?

Viết biểu thức động lượng

cho hệ ngay trước và sau khi

người ném bình khí

Vì hai mảnh đạn không chuyển động cùng phương so với mảnh đạn ban đầu

Sử dụng phương pháp hình học

Lắng nghe ghi chép

Tóm tắt, suy nghĩ hướng giải

Hệ kín

Ban đầu bằng 0

1 2

2

M

m =m =

V=250m/s

0 60

α =

Tìm 2

vuur

Bài 3

M=75kg M=10kg v=12m/s Tìm V=?

Vừa rồi cô đã hướng dẫn cách

giải các bài tập 1, 2, 3 Bây

giờ cô chia lớp làm ba nhóm

các bạn giải hoàn chỉnh ba bài

tập trên vào giấy

Các bạn có khoảng 8ph để

thực hiện nhóm nào xong

trước thì treo lên bảng để các

bạn theo dõi

Học sinh hoạt động nhóm

Nhận xét kết quẩ

Treo lời giải lên bảng

Hoạt động 3: Củng cố.(3ph)

Cả lớp về nhà hoàn thành nốt Lắng nghe, ghi nhớ

các bài tập trong phiếu

Ôn lại các kiến thức về động

lượng, định luật bảo toàn

động lượng

Đọc trước bài mới

Bài 1: Một người có khối lượng m1 = 60kg đang chạy với vận tốc v1 = 4m/s thì nhảy lên một

chiếc xe khối lượng m2 = 90kg chạy song song ngang qua người này với vận tốc v2 = 3m/s Sau

đó, xe và người vẫn tiếp tục chuyển động trên phương cũ Tính vận tốc xe sau khi người nhảy lên nếu ban đầu xe và người chuyển động:

a/ Cùng chiều

b/ Ngược chiều

Bài 2: Một viên đạn đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc V=250m/s thì nổ thành hai mảnh

có khối lượng bằng nhau, mảnh thứ nhất bay với vận tốc 1

500 /

v = m s

theo phương lệch một góc

0

60

α =

so với phương thẳng đứng và hướng xuống dưới Tìm vận tốc và hướng bay của mảnh thứ hai

- Trong bài toán đạn nổ, nội lực lớn hơn nhiều so với ngoại lực nên động lượng của hệ được bảo toàn

- Động lượng của hệ trước khi nổ:

Purt =MVur

- Động lượng của hệ sau khi nổ:

s

P =m v +m v = v + v

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

t s

P =P

ur uur

1 2

v v

V

⇔ = +

ur uur

ur

2

p

uur

hướng lên hợp với

p

ur một góc β

OAB

∆

:

2 2

2

2

500 3 /

V

α

= + +

⇒ =

2 2

2

0

cos 0,86605

30

OBC

β

β

∆

⇒ =

Vậy mảnh thứ hai bay với vận tốc 2

500 3 /

theo phương lệch một góc

0 30

α =

so với phương thẳng đứng và hướng lên trên

Bài 3: Một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75kg đang đi bộ ngoài không gian Do có sự cố dây nối người với con tàu bị tuột Để quay về con tàu vũ trụ, người đó ném một bình oxi mang theo người có khối lượng 10kg về phía ngược với tàu với vận tốc v=12 /m s

Giả sử ban đầu người đang đứng yên so với tàu, hỏi sau khi ném bình khí, người sẽ chuyển động về phía tàu với vận tốc V bằng bao nhiêu?

Giải Gọi người M=75kg, bình khí m=10kg

Hệ người bình khí được coi là hệ kín

Hệ quy chiếu gắn với tàu, động lượng ban đầu của hệ bằng 0 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, sau khi ném bình khí tổng động lượng của hệ cũng phải bằng 0

0

MV mvur+ r=

Các vận tốc của người và bình khí có cùng phương nên phương trình vecto có dạng đại số:

0 10.12

1,6 / 75

MV mv

mv

M

Dấu trừ chứng tỏ người chuyển động về phía tàu, ngược chiều ném bình khí

PHIẾU BÀI TẬP

Bài 1: Một người có khối lượng m1 = 60kg đang chạy với vận tốc v1 = 4m/s thì nhảy lên một

chiếc xe khối lượng m2 = 90kg chạy song song ngang qua người này với vận tốc v2 = 3m/s Sau

đó, xe và người vẫn tiếp tục chuyển động trên phương cũ Tính vận tốc xe sau khi người nhảy lên nếu ban đầu xe và người chuyển động:

a/ Cùng chiều

b/ Ngược chiều

Bài 2: Một viên đạn đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc V=250m/s thì nổ thành hai mảnh

có khối lượng bằng nhau, mảnh thứ nhất bay với vận tốc 1

500 /

v = m s

theo phương lệch một góc

0

60

α =

so với phương thẳng đứng và hướng xuống dưới Tìm vận tốc và hướng bay của mảnh thứ hai

Bài 3: Một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75kg đang đi bộ ngoài không gian Do có sự cố dây nối người với con tàu bị tuột Để quay về con tàu vũ trụ, người đó ném một bình oxi mang theo người có khối lượng 10kg về phía ngược với tàu với vận tốc v=12 /m s

Giả sử ban đầu người đang đứng yên so với tàu, hỏi sau khi ném bình khí, người sẽ chuyển động về phía tàu với vận tốc V bằng bao nhiêu?

Bài 4: Hai xe lăn nhỏ có khối lượng 1

300

và 2

2

m = kg

chuyển động trên mặt phẳng ngang ngược chiều nhau với các vận tốc tương ứng 1

2 /

v = m s

và 2

0,8 /

v = m s

Sau khi va chạm, hai

xe dính vào nhau và chuyển động với cùng vận tốc Tìm độ lớn và chiều của vận tốc này Bỏ qua mọi lực cản

Bài 5: Giải lại bài tập 1 trong tường hợp

a) Vuông góc

b) Xiên góc

0 30

α =

Bài 6: Một viên đạn có khối lượng m=2kg khi bay đến điểm cao nhất của quỹ đạo parabol với vận tốc v= 200m/s theo phương nằm ngang thì nổ thành hai mảnh Một mảnh có khối lượng

1 1,5

m = kg

văng thẳng đứng xuống dưới với vận tốc 1

200 /

v = m s

Hỏi mảnh kia bay theo hướng nào với vận tốc bao nhiêu?