Giáo án định luật bảo toàn động lượng

I. Mục tiêu I.1. Kết quả học sinh thu được sau khi học Học sinh phát biểu được định luật bảo toàn động lượng. Học sinh có thể vận dụng định luật bảo toàn động lượng vào giải các bài tập. I.2. Mục tiêu trong quá trình học Dưới sự hướng dẫn của giáo viên học sinh phải: Xây dựng được biểu thức liên hệ giữa độ biến thiên động lượng của hai vật tương tác với nhau trong hệ cô lập. Đề xuất được phương án để kiểm nghiệm kết luận trên. Học sinh đề xuất được tiến trình thí nghiệm. Quan sát và xử lí được số liệu. II. Chuẩn bị III. Tiến trình giảng dạy Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ Phát biểu định nghĩa động lượng Định luật II Niutơn về độ biến thiên động lượng Bài mới   Hoạt động 1: Làm quen khái niệm hệ cô lập Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung Hệ không chịu tác dụng của lực hoặc hệ đứng yên. Lắng nghe Khi nói đến hệ cô lập, các em sẽ nghĩ đến điều gì? Đưa ra khái niệm hệ cô lập. II. Định luật bảo toàn động lượng Hệ cô lập Một hệ được gọi là cô lập nếu không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy can bằng nhau. Trong hệ chỉ có nội lực tương tác giữa các vật. Các lực này trực đối từng đôi một. Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức định luật bảo toàn động lượng bằng con đường lí thuyết Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung Trả lời Hai viên bi chuyển động về hai hướng khác nhau Hoặc 2 viên bi chuyển động về cùng một hướng. Vận tốc của 2 viên bi đều thay đổi  động lượng của viên bi thay đổi. Hệ này là hệ cô lập. Vì khi không có ma sát, viên bi chỉ chịu tác dụng của trọng lực và phản lực, 2 lực này cân bằng nhau nên đây là hệ cô lập. Lắng nghe. Thảo luận nhóm. Tổng động lượng trước và sau khi va chạm của 2 viên bi là bằng nhau. Nghiên cứu Sgk – 125 Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Chú ý: Đại lượng bảo toàn là đại lượng không thay đổi theo thời gian. Định luật bảo toàn là định luật cho biết đại lượng vật lí nào bảo toàn. Tất cả các em ở đây có biết trò chơi bắn bi? Vậy khi hai viên bi va chạm vào nhau thì sẽ có điều gì xảy ra? Đúng. Vậy từ điều đó, các em có thấy vận tốc của 2 viên bi thay đổi thế nào? Nếu có thay đổi thì động lượng của chúng thế nào? Nếu cô cho 2 viên bi chuyển động không có ma sát, thì hệ gồm 2 viên bi sẽ là hệ gì? Vì sao? Thảo luận nhóm Như các em vừa trả lời, động lượng của 2 viên bi thay đổi. Vậy trong hệ cô lập, tổng động lượng của hệ trước và sau khi va chạm có mối liên hệ thế nào? Định hướng: + Xác định độ biến thiên động lượng của 2 vật. + Dựa vào định luật III Niutơn + Nhận xét tổng động lượng của hệ trước và sau khi va chạm. Cho khối lượng 2 viên bi lần lượt là m1 và m2 (v_1 ) ⃗, (v_2 ) ⃗ : vận tốc hai vật trước va chạm. (v_1 ) ⃗, (v_2) ⃗ : vận tốc hai vật sau va chạm. Kết luận: biểu thức vừa lập được gọi là định luật bảo toàn động lượng. Nghiên cứu Sgk và cho biết định luật được phát biểu thế nào? Nhấn mạnh: Tổng động lượng của hệ cô lập là một vectơ không đổi cả về hướng và độ lớn. II. Định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn động lượng Độ biến thiên động lượng của mỗi vật trong khoảng thời gian ∆t là: ∆(ρ_1 ) ⃗ và ∆(ρ_2 ) ⃗. Ta có ∆(ρ_1 ) ⃗=(F_1 ) ⃗.∆t=m_1 ((v_1) ⃗(v_1 ) ⃗) ∆(ρ_2 ) ⃗=(F_2 ) ⃗.∆t=m_2 ((v_2) ⃗(v_2 ) ⃗) Theo định luật III Niutơn: F1 = F2 →∆(ρ_1 ) ⃗=∆(ρ_2 ) ⃗ →∆(ρ_1 ) ⃗+∆(ρ_2 ) ⃗=0 ⃗=∆ρ ⃗ Hay m_1 (v_1 ) ⃗+m_2 (v_2 ) ⃗=m_1 (v_1 ) ⃗+m_2 (v_2) ⃗

Bài 23 – Tiết 2:

ĐỘNG LƯỢNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I Mục tiêu

I.1 Kết quả học sinh thu được sau khi học

- Học sinh phát biểu được định luật bảo toàn động lượng

- Học sinh có thể vận dụng định luật bảo toàn động lượng vào giải các bài tập

I.2 Mục tiêu trong quá trình học

Dưới sự hướng dẫn của giáo viên học sinh phải:

- Xây dựng được biểu thức liên hệ giữa độ biến thiên động lượng của hai vật tương tác với nhau trong hệ cô lập

- Đề xuất được phương án để kiểm nghiệm kết luận trên

- Học sinh đề xuất được tiến trình thí nghiệm Quan sát và xử lí được số liệu

II Chuẩn bị

III Tiến trình giảng dạy

1. Ổn định lớp

2. Kiểm tra bài cũ

- Phát biểu định nghĩa động lượng

- Định luật II Niu-tơn về độ biến thiên động lượng

3. Bài mới

Hoạt động 1: Làm quen khái niệm hệ cô lập

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung

Hệ không chịu tác dụng của

lực hoặc hệ đứng yên

Lắng nghe

Khi nói đến hệ cô lập, các em sẽ nghĩ đến điều gì?

Đưa ra khái niệm hệ cô lập

II Định luật bảo toàn động lượng

1. Hệ cô lập

Một hệ được gọi là cô lập nếu không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực

ấy can bằng nhau

Trong hệ chỉ có nội lực tương tác giữa các vật Các lực này trực đối từng đôi một

Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức định luật bảo toàn động lượng bằng con đường

lí thuyết

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung

- Trả lời

Hai viên bi chuyển động

về hai hướng khác nhau

Hoặc 2 viên bi chuyển

động về cùng một hướng

- Vận tốc của 2 viên bi

đều thay đổi  động

lượng của viên bi thay đổi

Chú ý: Đại lượng bảo toàn

là đại lượng không thay đổi theo thời gian

Định luật bảo toàn là định luật cho biết đại lượng vật lí nào bảo toàn

- Tất cả các em ở đây có biết trò chơi bắn bi?

Vậy khi hai viên bi va chạm vào nhau thì sẽ có điều gì xảy ra?

- Đúng

Vậy từ điều đó, các em có thấy vận tốc của 2 viên bi thay đổi thế nào? Nếu có thay đổi thì động lượng của

II Định luật bảo toàn động lượng

2. Định luật bảo toàn động lượng

- Hệ này là hệ cô lập

Vì khi không có ma sát,

viên bi chỉ chịu tác dụng

của trọng lực và phản lực,

2 lực này cân bằng nhau

nên đây là hệ cô lập

- Lắng nghe

Thảo luận nhóm

- Tổng động lượng trước

và sau khi va chạm của 2

viên bi là bằng nhau

- Nghiên cứu Sgk – 125

Phát biểu định luật bảo

toàn động lượng

- Nếu cô cho 2 viên bi chuyển động không có ma sát, thì hệ gồm 2 viên bi sẽ

là hệ gì? Vì sao?

- Thảo luận nhóm Như các em vừa trả lời, động lượng của 2 viên bi thay đổi Vậy trong hệ cô lập, tổng động lượng của hệ trước và sau khi va chạm có mối liên hệ thế nào?

Định hướng:

+ Xác định độ biến thiên động lượng của 2 vật

+ Dựa vào định luật III Niu-tơn

+ Nhận xét tổng động lượng của hệ trước và sau khi va chạm

Cho khối lượng 2 viên bi lần lượt là m1 và m2

, : vận tốc hai vật trước

va chạm

, : vận tốc hai vật sau

va chạm

Kết luận: biểu thức vừa lập được gọi là định luật bảo toàn động lượng

Nghiên cứu Sgk và cho biết định luật được phát biểu thế nào?

Nhấn mạnh: Tổng động lượng của hệ cô lập là một vectơ không đổi cả về hướng và độ lớn

- Độ biến thiên động lượng của mỗi vật trong khoảng thời gian là: và Ta có

- Theo định luật III Niu-tơn:

F1 = - F2

Hay

Hoạt động 3: Kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng bằng thực nghiệm Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung

- Làm thí nghiệm

- Suy nghĩ

Đưa ra phương án: Cho 2

viên bi va chạm nhau

Đo vận tốc trước và sau

va chạm

Đo khối lượng của các

vật

Thay vào công thức xem

có đúng không?

- Đo vận tốc: ta dùng

thước kẻ và đồng hồ bấm

giờ

Đo khối lượng: dùng cân

Từ lí thuyết đã chứng minh được tổng động lượng cuar hệ trước và sau khi va chạm không thay đổi Tuy nhiên để nó thành kiến thức khoa học thì ta cần kiểm tra lại

Các em có đề xuất phương án nào kiểm tra?

- Thảo luận nhóm Các em hãy đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm nội dung định luật này?

Kết luận này nói lên mối liên hệ giữa vận tốc trước và sau khi va chạm của các vật trong hệ cô lập

- Phương án của em là chính xác Vậy muốn đo vận tốc và khối lượng thì

ta làm thế nào?

- Đúng vậy Tuy nhiên, việc va chạm của 2 viên

bi xảy ra trong thời gian rất nhỏ  việc đo vận tốc trong giai đoạn trước và sau khi va chạm là khá khó và kém chính xác

- Như vậy cô có một phương khác, ta sẽ chuyển công thức sang dạng tương đương khác

Ta cùng xem nhé

II Định luật bảo toàn động lượng

Tiến hành thí nghiệm sau:

- Cho 1 viên bi có khối lượng 2m chuyển động trên mặt bàn nhẵn với vận tốc Khi đến mép bàn, viên bi sẽ rơi xuống đất và chuyển động như vật bị ném ngang trong khoảng thời gian t, đi được tầm bay xa IM

- Nếu đến mép bàn, viên bi trên va vào viên bi thứ 2 khối lượng m đang đứng yên Sau khi va chạm, viên

bi 1 có tầm bay xa IM Viên

bi 2 có tầm bay xa IN

V 1

h

M’ M N

- Viên bi chuyển động

như vật bị ném ngang

- 2 viên bi va chạm nhau

Cả 2 chuyển động như vật

bị ném ngang

- Bằng nhau

Theo công thức tính thời

gian chuyển động của vật bị

ném ngang , h và g không

đổi nên thời gian rơi t bằng

nhau

- L = xmax = v0t

- Phát biểu lại định luật

trên mặt bàn nhẵn nằm ngang với vận tốc Khi đến mép bàn viên bi sẽ chuyển động như thế nào?

+ Nếu đến mép bàn viên

bi va chạm với viên bi khối lượng m, thì 2 viên

bi sẽ chuyển động thế nào?

+ Thời gian rơi 2 viên bi

có bằng nhau? Vì sao?

+ Công thức tính tầm bay xa?

+ Từ công thức, tính vận tốc của vật trước và sau khi va chạm  mối liên hệ giữa các tầm bay xa

Gợi ý: Cho viên bi khối lượng 2m không va chạm với viên bi khối lượng m

 tầm bay xa  vận tốc trước va chạm

- Nếu đo tầm bay xa được kết quả phù hợp, thì

lí thuyết ta vừa đưa ra là đúng

;

Kết quả thí nghiệm (Trong phạm vi sai số)

IM(cm) 8

Hoạt động 4: Va chạm mềm

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung

- Lắng nghe

Trước va chạm:

Vật m1: chuyển động

vận tốc

Vật m2: đứng yên

Sau va chạm: Vật m1 + m2

chuyển động vận tốc

- Là hệ cô lập

Bỏ qua ma sát Vật chỉ chịu

tác dụng của trọng lực và

phản lực Theo định luật III

Niu-tơn, 2 lực này cân bằng

nhau

- Xét ví dụ: Vật m1 chuyển động với vận tốc đến va vào vật m2 đang đứng yên

Sau đó 2 vật cùng chuyển động với vận tốc Xác định ? (Bỏ qua ma sát)

- Xét 2 vật trước và sau khi va chạm

- Đây có phải hệ cô lập?

Vì sao?

- Từ định luật BTĐL, rút

ra vận tốc

- Định nghĩa va chạm mềm

II Định luật bảo toàn động lượng

3. Va chạm mềm

Va chạm mềm là va chạm mà sau khi va chạm

2 vật nhập lại làm 1 và chuyển động với cùng một vận tốc

Hoạt động 5: Chuyển động bằng phản lực

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung

- Ở chỗ thổi có khí phụt ra,

bóng bay bay lên cao rồi rơi

xuống

- Khí trong quả bóng đẩy

quả bóng lên Hết không khí

bên trong thì quả bóng rơi

xuống

- Đã bao giờ các em thổi bóng bay rồi không thắt nút? Hiện tượng gì xảy ra?

- Các em có biết tại sao

có điều đó?

- Từ thực tế đó, các em

II Định luật bảo toàn động lượng

4. Chuyển động bằng phản lực

Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về một

- Nghiên cứu Sgk.

Lắng nghe và ghi nhớ

- Do hiện tượng bảo toàn

động lượng

Trước khi bắn: súng + đạn

đứng yên  tổng động lượng

Sau khi bắn: viên đạn

chuyển động vận tốc

Nếu muốn bảo toàn động

lượng thì súng phải chuyển

động theo hướng ngược lại

với vận tốc sao cho

như vậy

- Nghiên cứu Sgk – 125,

126

- Nhìn vào hình 23.3, khi lượng khí m phụt ra với vận tốc , thì nó sẽ đẩy khối lượng M đi lên với vận tốc Trong Sgk đã chứng minh được

Dấu “-” chứng tỏ hai vật chuyển động ngược chiều nhau

- Trả lời câu hỏi C3

- Tại sao phải ghì súng vào vai?

Để giảm vận tốc thì M phải lớn  ghì súng vào vai để M lớn hơn

chuyển động theo hướng ngược lại

Hoạt động 6: Củng cố, vận dụng

Đọc ghi nhớ cuối bài

Làm bài tập về nhà