Giáo án lớp 10 - Học kỳ II

- Kỹ năng : Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải các bài toán va chạm, đạn nổ … mà ta không thể giải bằng các định luật Newton - Tư duy : Rèn luyện việc nghiên cứu các hiện tượ[r]

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức : Nắm vững khái niệm hệ kín và khái niệm động lượng Nắm vững nội dung ý nghĩa và tầm quan trọng của định luật bảo toàn động lượng

- Kỹ năng : Vận dụng đượng định luật bảo toàn động lượng trong các hệ được xem là hệ kín

- Tư duy : Rèn luyện phương pháp nghiên cứu khoa học

II Đồ dùng dạy học:

Gồm 2 quả bi có khối lượng m như nhau và 1 bi có khối lượng 3m ; 1 bi ve , 1

bi thép , bộ máng và máng cát

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

1 Hệ kín:

a/ Hệ nhiều vật là hệ có từ 2 vật trở lên

b/ Hệ kín (hay hệ cô lập):

- Một hệ vật được gọi là hệ kín nếu các vật trong hệ chỉ tương tác với nhau mà không tương tác với các vật ở ngoài hệ

- Ví dụ : Sự tương tác 2 bi không có lực ma sát

- Trong trường hợp nổ hay va chạm, nội lực xuất hiện rất lớn so với ngoại lực tác dụng lên vật nên có thể xem hệ

vật là hệ kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng.

* Một số hệ được xem là hệ kín : Fnlực = 0 ( 2 bi tương tác không ma sát ) Nội lực >> Ngoại lực : Đạn nổ

( Năng lượng >> Trọng lượng đạn )

- Hệ không có ngoại lực tác dụng lên một phương thì theo phương đó hệ được xem là hệ kín

2 Các định luật bảo toàn:

a/ Định luật bảo toàn là gì?

- Định luật bảo toàn cho biết đại lượng vật lý nào của hệ kín được bảo toàn

b/ Tầm quan trọng của định luật bảo toàn:

- Các định luật bảo toàn đúng cho mọi hiện tượng trong vật lý lẫn trong thế giới vô sinh, hữu sinh

3 Định luật bảo toàn động lượng:

a/ Động lượng:

- Định nghĩa Động lượng của một vật là một đại lượng p

vectơ bằng tích khối lượng m và vận tốc của vật ấy.v

- Biểu thức:

* Vectơ động lượng :p

- Điểm đặt: trên vật khảo sát

- Phương: cùng phương v

- Chiều: cùng chiều với v

- Độ lớn:

* Đơn vị: kilôgam mét trên giây (kgm/s)

* Động lượng của một hệ là tổng vectơ động lượng của các vật trong hệ

Hệ 2 vật:

b/ Định luật bảo toàn động lượng:

- Phát biểu: “Tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn”

- Biểu thức:

: động lượng của hệ trước tương tác

t p

 : động lượng của hệ sau tương tác

s p



- Nếu hệ kín gồm 2 vật có khối lượng m1 và m2 thì:

ĐLBTĐL:

Với: và là vận tốc của 2 vật trước tương tác.v1 v2

và là vận tốc của 2 vật sau tương tác.' 1

v '

2

v

* Trường hợp riêng: Nếu trước tương tác 2 vật đứng yên thì: ĐLBTĐL:

v m

v m

2 2 1 1 2

p

ph        

2 2

' 1 1 2

2 1



' 2 2

' 1 1 2 2 1

m       

' 2 1

2 '

1

' 2 2

' 1

0

v m

m v

v m v m

p

p s t





























4 Dạng khác của định luật II Newton:

Theo định luật II Newton: F m a

m

F

a  











t

v a











p t F t

p t

v m



























là dạng khác của định luật II Newton

Với: Ft: Được gọi là xung của lực p: độ biến thiên động lượng

“Độ biến thiên động lượng của vật trong một khoảng thời gian bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian ấy”

3/ Củng cố – Dặn dò:

Bài 40: ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức : Củng cố lại định luật bảo toàn

- Kỹ năng : Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải các bài toán va chạm,

đạn nổ … mà ta không thể giải bằng các định luật Newton

- Tư duy : Rèn luyện việc nghiên cứu các hiện tượng Vật Lý phức tạp bằng cách khảo

sát các thông số trước và sau tương tác , phương pháp lấy gần đúng , đơn giản hóa bài

toán trong điều kiện cho phép

II Đồ dùng dạy học:

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài cũ:

3/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

1 Súng giật khi bắn:

- Xét một súng có khối lượng M có thể chuyển động trên mặt bàn nằm ngang Súng bắn ra 1 viên đạn có khối lượng m theo phương ngang với vận tốc Tìm vận tốc v

giật lùi của súng.V

Giải

* Hệ súng – đạn là hệ kín

* Aùp dụng ĐLBTĐL: p t ps

Trước khi bắn: Súng – đạn đứng yên:  pt 0 Sau khi bắn: ps M Vm v

M

m V

v m V

M  0   

* Từ biểu thức (1) ta có:

- Chuyển động giật lùi của súng ngược chiều với chuyển động của đạn Chuyển động này gọi là chuyển động bằng phản lực

- Vận tốc của đạn càng lớn thì súng giật lùi càng mạnh

2 Đạn nổ:

Một viên đạn có khối lượng m đang bay với vận tốc v

thì nổ thành 2 mảnh có khối lượng là m1 và m2 chuyển động tương ứng với vận tốc là và v1 v2

* Hệ được xem là hệ kín

* Aùp dụng ĐLBTĐL: p t ps

m v m1v1m2v2

hay

* Vậy: phải là đường chéo của hình bình hành có 2 p

cạnh là và p1 p2

1

p



2

p

p

III Bài toán :

Một viên đạn m = 2kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250 m/s thì nổ thành 2 mảnh có khối lượng bằng nhau Biết mảnh thứ nhất bay theo phương nằm ngang với vận tốc v 1 =

500 m/s Hỏi mảnh kia bay theo nào, vận tốc bao nhiêu ?

Bài giải

Xem hệ viên đạn ngay trước và sau khi nổ là hệ kín Áp dụng định luật bảo toàn động lượng

mv mv1mv2 ; p  p1 p2

Với : p = m.v = 2.250 = 500 Kgms -1

p 1 = m 1 v 1 = 1.500 = 500 Kgms -1

A

p

1

p



2

p

Theo định lý Pitago :

2 500

500 500

p p

1

2

mà p 2 = m 2 v 2  500 2 m/s

m

p v

1

2

Sin =   = 45 0

2

2 2 500

500 p

p 2

Vậy mảnh thứ 2 bay theo hướng 45 0 so với phưuơng thẳng đứng với vận tốc v = 707 m/s

4/ Củng cố – Dặn dò:

2

p

p    

Bài 41: CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức : Biết thế nào là chuyển động bằng phản lực, nguyên tắc chuyển động bằng phản lực, phân biệt giữa chuyển động bằng phản lực và chuyển động nhờ phản lực

II Đồ dùng dạy học:

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài cũ:

3/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

1 Chuyển động bằng phản lực:

Chuyển động bằng phản lực xuất hiện do tương tác bên trong mà một bộ phận của vật tách ra khỏi vật chuyển động theo một chiều, phần còn lại chuyển động theo chiều ngược lại

vd: chuyển động giật lùi khi bắn, chuyển động của động

cơ tên lửa, pháo thăng thiên

2 Các động cơ phản lực:

4/ Củng cố – Dặn dò:

Bài 42: CÔNG – CÔNG SUẤT

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức : Khái niệm Công và công suất và vận dụng công và công suất : Các đơn

vị công và công suất , giải thích được các tác dụng của hộp số xe máy

- Kỹ năng : Vận dụng Công và công suất vào các bài tập

- Tư duy : Phương pháp nghiên cứu được vận dụng một cách thuần thục với lối suy nghĩ khoa học

II Đồ dùng dạy học:

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài cũ:

3/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

F

v 

α

1 Công cơ học:

1) Định nghĩa : Công của lực F trên đoạn đường s là một đại lượng vật lý được đo bằng tích số giữa độ lớn lực F, quãng đường s và cosin của góc tạo bởi phương của lực và phương dịch chuyển

2) Biểu thức

với

A F =F.s.cosα

( , )F v

    Với: F: Lực tác dụng (N)

s: Quãng đường vật di chuyển (m)

AF: Công của lực F thực hiện (N/m = J )

- Công là đại lượng vô hướng , có giá trị dương hoặc âm 3) Các trường hợp:

*  = 0 0  cos = 1  AF = F.s (Giá trị lớn nhất)

* 0 0 <  < 900  cos > 0  AF > 0 : Công phát động (vận tốc vật tăng)

* 900 <  <1800  cos < 0  AF < 0 : Công cản (vận tốc vật giảm)

*  = 1800  cos = -1  AF = - F.s ( Công cản lớn nhất)

* α =900  cosα =0 AF =0: không thực hiện công

Vì quãng đường đi phụ thuộc vào hệ quy chiếu nên giá trị của công cũng phụ thuộc vào hệ quy chiếu

2 Công suất:

1) Định nghĩa:

Công suất N là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công nhanh hay chậm của máy, được đo bằng thương số giữa công A và thời gian t dùng để thực hiện công ấy

2) Biểu thức:

Với: A: công cơ học (J) t: thời gian thực hiện công A (s) N: công suất (W)

- Bội số của W: 1kW=1000W 1MW= 106W

- Ngoài ra người ta còn dùng đơn vị công suất là mã lực:

Hp 1Hp=736W

- Nếu N= 1kW và t=1h thì A=1kWh= 3600000J

3 Liên hệ giữa công suất và lực:

Xét trường hợp công đạt giá trị cực đại

Ta có: F v v: vận tốc của vật

t

s F t

A

N   

Ứng dụng: chế tạo hộp số xe Mỗi động cơ có một công suất N nhất định, tùy theo trường hợp thuận lợi, ta có thể thay đổi lực, vận tốc thông qua hộp số.

4/ Củng cố – Dặn dò:

t A

N 

Bài 43: CÔNG CỦA TRỌNG LỰC.

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CÔNG.

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức : Tính được công của trọng lực, hiểu lực thế là gì, những loại lực nào là lực thế

II Đồ dùng dạy học:

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài cũ:

3/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

4 Công của trọng lực:

a/ Công của trọng lực:

* Tính công của trọng lực P khi vật có khối lượng m rơi tự

do từ độ cao h1 xuống độ cao h2

- Lực tác dụng lên vật:

F=P

- Quãng đường vật đi được:

s=h1-h2

- Trọng lực cùng hướng P

với chuyển động: α=0

- Công của trọng lực:

AP = P(h1-h2) =mgh

* Tính công của trọng lực khi vật có khối lượng m trượt xuống theo mặt phẳng nghiêng góc α, độ cao h

- Lực tác dụng lên vật làm vật chuyển động: F=P1=Psinα

- Quãng đường vật đi được là chiều dài của mặt phẳng nghiêng: s với



sin

h

s

- Lực hợp với đường đi một góc α=00

1

P

- Công của trọng lực: AP = Psinα = Ph=mgh



sin

h

* Công của trọng lực khi vật đi theo quỹ đạo bất kỳ:

Ta chia đường đi thành nhiều đoạn nhỏ, mỗi đoạn coi như

1 mặt phẳng nghiêng Công của trọng lực tổng cộng trên cả đoạn đường là: AP =mgh

h1

h2

P h

b/ Đặc điểm:

- Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng của quỹ đạo, mà luôn luôn bằng tích của trọng lực với hiệu 2 độ cao của hai đầu quỹ đạo

Với: m:khối lượng của vật (kg) g: gia tốc rơi tự do (m/s2) h=h1-h2 h1: độ cao điểm đầu của quỹ đạo (m)

h2: độ cao điểm sau của quỹ đạo (m)

- Vật đi từ trên xuống: AP =mgh

- Vật đi từ dưới lên: AP =-mgh

- Quỹ đạo là đường cong khép kín: AP =0 c/ Lực thế:

Khi nghiên cứu một số loại lực như lực đàn hồi, lực hấp dẫn, lực tĩnh điện … ta thấy công của các lực này không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo của vật chịu lực, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và vị trí điểm cuối của quỹ đạo, nếu quỹ đạo là đường cong kín thì công của chúng bằng không Những lực này gọi là lực thế

5 Định luật bảo toàn công:

“Tất cả các máy cơ học đều không làm lợi cho ta về công Khi sử dụng máy, nếu được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi”

Công chỉ bảo toàn trong trường hợp lí tưởng không có ma sát

6 Hiệu suất: là tỉ số giữa công có ích và công toàn

phần

Với: A: công có ích

A’: công toàn phần

4/ Củng cố – Dặn dò:

A P =mgh

% 100

'

A A

H 

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức: Nắm vững khái niện năng lượng – động năng – thế năng – định lí động năng

- Kỹ năng : vận dụng định lí động năng để giải quyết các bài tập động năng

II Đồ dùng dạy học:

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài cũ:

3/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

7 Năng lượng:

a/ Định nghĩa:

- Năng lượng là một đại lượng Vật Lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật hay một hệ vật

Ví dụ: Thác nước có khả năng thực hiện công làm quay tua pin hơi động cơ

- Cơ năng là dạng năng lượng gắn liền với chuyển động

cơ học gồm động năng và thế năng

b/ Giá trị của năng lượng:

Giá trị năng lượng của một vật hay hệ vật ở một trạng thái nào đó bằng công cực đại mà vật hay hệ vật ấy có thể thực hiện trong quá trình biến đổi nhất định

c/ Đơn vị năng lượng: Jun (J)

8 Động năng:

a/ Định nghĩa:

Động năng của một vật là năng lượng mà vật có do nó chuyển động

b/ Biểu thức: Xét ví dụ sau:

Đẩy cho xe lăn với vận tốc v, khi dây căng ra, khúc gỗ bắt đầu chuyển động, như vậy xe đã thực hiện lên khúc gỗ một công cơ học

A = - T.s (T: Lực căng dây) Mặt khác :

2T/m

v 2a

v s

2 2





Do vậy :

2 mv m

2T

Tv A

2 2





































 





Vậy : Wd mv2

2



Động năng được đo bằng nữa tích khối lượng m với bình phương vận tốc v của vật ấy

c/ Tính chất:

Động năng là một đại lượng vô hướng, luôn có giá trị dương và có tính tương đối phụ thuộc vào mốc tính vận tốc

d/ Đơn vị: Trong hệ SI:

m: khối lượng (kg) v: vận tốc (m/s)

Wđ: động năng (J)

9 Định lý động năng:

a/ Ví dụ:

Ta giả sử vật m chuyển động với vận tốc v, khi đó ta có động năng : , sau đó xe hãm phanh

2

mv W

2

d 

Khi đó công thực hiện để hãm phanh: A = Fms.s

m

F 2

v v F 2a

v v F

1

2 2 ms

2 1

2 2 ms

2 1

2 2



A = Wđ2 – Wđ1 = W b/ Định lý: “Độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng công của ngoại lực tác dụng lên vật”

Nếu công này là dương thì động năng tăng, nếu công này là âm thì động năng giảm

10 Thế năng:

a/ Định nghĩa:

Thế năng là năng lượng mà1 hệ vật (hay một vật) do có tương tác giữa các vật của hệ (các phần của vật) và phụ thuộc vào vị trí tương đối của các vật ấy

Wđ2 –Wđ1 =Angoại lực

Thế năng của vật ở độ cao h là:

m: khối lượng của vật (kg) g: gia tốc rơi tự do (m/s2) h: độ cao (m)

* Thế năng đàn hồi:

Wt: thế năng (J) k: độ cứng của vật đàn hồi (N/m) x: độ biến dạng (m)

c/ Định lý thế năng:

Khi vật rơi từ độ cao h1 chuyển sang độ cao h2 < h1 thì trọng lượng thực hiện công dương

A = m.g(h1 – h2)  Wt1 – Wt2 =AP

“Độ giảm thế năng bằng tổng công của ngoại lực tác dụng lên vật”

4/ Củng cố – Dặn dò:

Wt=mgh

2

2

1

kx

W t 

Bài 46-47: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

I Mục đích – yêu cầu:

- Kiến thức: Nắm vững nội dung định luật bảo toàn cơ năng

- Kỹ năng : vận dụng định luật bảo toàn cơ năng vào các bài tập ứng dụng

II Đồ dùng dạy học:

III Lên lớp:

1/ Ổn định:

2/ Bài cũ:

3/ Bài mới:

Phần làm việc của GV  HS Nội dung bài ghi

11 Định luật bảo toàn cơ năng:

a/ Trường hợp trọng lực:

- Xét vật rơi tự do từ độ cao h1 xuống h2

- Công của trọng lực làm tăng động năng của vật, theo định lý động năng ta có:

AP =Wđ2 –Wđ1 (1)

- Đồng thời công này cũng bằng độ giảm thế năng của vật: AP =Wt1 –Wt2 (2)

Từ (1) và (2) ta thấy: độ tăng động năng = độ giảm thế năng Wđ2 –Wđ1=Wt1 –Wt2

Wđ2 +Wt2=Wđ1+Wt1  W2=W1

- Định luật: “Trong quá trình chuyển động của vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng, tức cơ năng được bảo toàn”

(Ta xem hệ: Vật và Trái Đất là một hệ kín và bỏ qua mọi

ma sát hay lực cản của môi trường) b/ Trường hợp lực đàn hồi:

Kéo giãn lò xo rồi thả ra vật sẽ dao động quanh O

- Tại điểm O: V0 lớn nhất  Wd lớn nhất nhưng Wt0 = 0

vì lò xo không biến dạng

- Tại điểm A và B: Đổi chiều chuyển động

 VA = VB = 0  WdA = WdB = 0 nhưng biến dạng cực đại  WtA và WtB lớn nhất

Nếu không có ma sát, kết quả thí nghiệm cho :

WdO = WtA = WtB

c/ Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát:

“Trong hệ kín, không có ma sát thì có sự biến đổi qua lại

Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng cho hệ kín và không ma sát : Wd + Wt = Const

12 Ứng dụng định luật bảo toàn cơ năng:

a/ Mặt phẳng nghiêng:

Một vật có khối lượng 1 kg trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng dài 10m và nghiêng góc 300 so với mặt phẳng nằm ngang Vận tốc ban đầu bằng 0 Tính vận tốc của vật ở cuối mặt phẳng nghiêng bằng phương pháp dùng định luật bảo toàn cơ năng ( Cho g = 10 m/s2 )

Hướng dẫn

Vật trượt không ma sát nên cơ năng được bảo toàn : WB

2

Với h = AB Sin300 = 5m  v = 10 m/s

b/ Con lắc đơn : ( Hình vẽ bên )

Chọn gốc thế năng tại B : hB = 0 Tại A : WtA = mghA và WdA =

2

A

Tại B : WtB = mghB và WdB =

2

B Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : mghA + = mghB +

2

A

2

B

 ghA = 

2

v2

4/ Củng cố – Dặn dò:

α

l

A

B

H h