Bài 1 Động lượng và định luật bảo toàn động lượng Mở đầu Mở đầu trang 95 Vật lí 10 Sự va chạm giữa các ô tô khi tham gia giao thông, có thể ảnh hưởng lớn đến trạng thái của xe, thậm chí nguy hiểm đến[.]
Bài Động lượng định luật bảo toàn động lượng Mở đầu Mở đầu trang 95 Vật lí 10: Sự va chạm ô tô tham gia giao thơng, ảnh hưởng lớn đến trạng thái xe, chí nguy hiểm đến tính mạng người ngồi xe Để nâng cao độ an toàn ô tô, giảm hậu lực tác dụng lên người lái, cần phải hiểu điều xảy với ô tô bị va chạm chuyển động Những đặc điểm ô tô ảnh hưởng đến hậu va chạm? Trả lời: Sự va chạm tơ tham gia giao thơng, ảnh hưởng lớn đến trạng thái xe, chí nguy hiểm đến tính mạng người ngồi xe Ơ tơ chạy nhanh có khối lượng lớn hậu tai nạn nghiêm trọng I Động lượng Câu hỏi trang 96 Vật lí 10: Hãy đề xuất phương án thực thí nghiệm để chứng tỏ tốc độ khối lượng vật va chạm lớn hậu va chạm lớn Trả lời: Dụng cụ: Các viên bi sắt có khối lượng khác nhau, hộp đất nặn Cách tiến hành: - Lần lượt thả viên bi sắt có khối lượng khác từ độ cao vào hộp đất nặn Ghi lại độ lún sâu vào đất nặn viên bi Khối lượng viên bi 20g 30g 50g 100g Độ lún sâu - Sử dụng viên bi, thay đổi độ cao thả viên bi xuống đất nặn, ghi lại độ lún sâu viên bi sau lần thả Độ cao 10 cm 20 cm 40 cm 60 cm Độ lún sâu Xử lý kết quả, kết luận: Căn vào độ lún sâu viên bi vào đất nặn, ta đánh giá tác động vật chuyển động viên bi vào vật cản đất nặn Chú ý: Thí nghiệm cho biết ảnh hưởng khối lượng vật đến hậu va chạm, vật có khối lượng lớn đất bị lún sâu Thí nghiệm 2, viên bị thả từ độ cao khác vận tốc viên bi va chạm với đất nặn khác nhau, viên bi rơi từ độ cao lớn vận tốc va chạm lớn đất bị lún nhiều Câu hỏi trang 96 Vật lí 10: Làm để viên bi có tốc độ khác tiếp xúc với đất nặn? Trả lời: Các viên bi xem rơi tự do, vậy, tốc độ va chạm với đất nặn xác định v = 2gh Để viên bi có tốc độ khác tiếp xúc với đất nặn ta thả viên bi từ độ cao khác Luyện tập Luyện tập trang 96 Vật lí 10: Tính độ lớn động lượng vật sau: a) Một đá khối lượng 0,5 kg chuyển động với vận tốc 20 m/s b) Một xe buýt khối lượng 12000 kg với tốc độ 10 m/s đường c) Một electron di chuyển với tốc độ 2,0.107 m/s (Khối lượng electron 9,1.10-31 kg) Trả lời: a) Động lượng đá khối lượng 0,5 kg chuyển động với vận tốc 20 m/s p1 = mv = 0,5.20 = 10 (kg.m/s) b) Động lượng xe buýt khối lượng 12000 kg với tốc độ 10 m/s đường p2 = mv = 12000.10 = 120000 (kg.m/s) c) Động lượng electron p3 = mv = 9,1.10-31.2.107 = 18,2.10-24 (kg.m/s) II Định luật bảo toàn động lượng Động lượng định luật II Newton Định luật bảo toàn động lượng Câu hỏi trang 97 Vật lí 10: Hãy biểu diễn độ thay đổi động lượng xe sau va chạm (hình 1.3) Trả lời: ( ) Độ thay đổi động lượng xe A p A = p'A − p A = m − v − mv = −2mv () ( ) Độ thay đổi động lượng xe B p B = p'B − p B = m v − m − v = 2mv Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng Câu hỏi trang 97 Vật lí 10: Hai cầu A B, có khối lượng kg, va chạm hình 1.5 Hãy tính tổng động lượng hai cầu trước va chạm tổng động lượng chúng sau va chạm So sánh kết nêu kết luận Trả lời: Chọn chiều dương chiều chuyển động vật A trước va chạm - Tổng động lượng hai cầu trước va chạm là: p tr = p A + p B = m A v A + m B v B - Chiếu biểu thức vecto xuống chiều dương chọn p tr = 1.2 + 1.(−3) = −1(kg.m / s) - Tổng động lượng hai cầu sau va chạm là: ps = p As + p Bs = m A v As + m B v Bs - Chiếu biểu thức vecto xuống chiều dương chọn ps = 1.(−2) + 1.1 = −1(kg.m / s) So sánh: Tổng động lượng hai viên bi trước sau va chạm Kết luận: Tổng động lượng hệ hai viên bi (hệ kín) bảo tồn Câu hỏi trang 98 Vật lí 10: Dựa vào định luật bảo tồn động lượng, thiết lập cơng thức tính tốc độ hai xe giá đỡ nằm ngang, trường hợp xe có tốc độ biết tới va chạm với xe lại đứng yên, sau va chạm hai xe dính vào chuyển động Trả lời: Tổng động lượng hệ trước va chạm p tr = m1.v1 + m = m1.v1 Tổng động lượng hệ sau va chạm ps = (m1 + m )vs Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ: p tr = ps m1.v1 = (m1 + m ).vs vs = vs = m1.v1 m1 + m m1.v1 m1 + m2 Câu hỏi trang 98 Vật lí 10: Kết thí nghiệm đo lần thí nghiệm với hai xe có khối lượng 245 g, xe có tốc độ 0,542 m/s va chạm với xe đứng yên, sau va chạm đo hai xe có tốc độ 0,269 m/s Hãy tính động lượng xe trước sau va chạm, từ so sánh động lượng hệ hai xe trước sau va chạm Định luật bảo tồn có nghiệm hay khơng? Trả lời: Chọn chiều dương chiều chuyển động xe trước va chạm - Động lượng xe trước va chạm: p1 = m1v1 = 0,245.0,542 = 0,133kg.m / s - Động lượng xe trước va chạm: p = - Tổng động lượng hệ trước va chạm là: p tr = 0,133 (kg.m / s) - Tổng động lượng hệ sau va chạm : ps = (m1 + m )vs Chiếu biểu thức vecto xuống chiều dương chọn ps = (m1 + m ).vs = (0,245 + 0,245).0,269 0,132 (kg.m / s) Vậy tổng động lượng hai xe sau va chạm 99,2% tổng động lượng hai xe trước va chạm Định luật bảo toàn nghiệm III Vận dụng định luật bảo toàn động lượng Câu hỏi trang 98 Vật lí 10: Ngay trước nổ, pháo hoa có tốc độ khơng, động lượng khơng Ngay sau nổ, mảnh pháo hoa bay theo hướng, mảnh có động lượng khác khơng Điều có mâu thuẫn với định luật bảo tồn động lượng hay không? Trả lời: Ngay trước nổ, pháo hoa có tốc độ khơng, động lượng khơng Ngay sau nổ, mảnh pháo hoa bay theo hướng, mảnh có động lượng khác khơng, ln có mảnh khác tương ứng bay theo hướng ngược lại Như tổng động lượng tất mảnh Điều cho thấy định luật bảo toàn động lượng nghiệm Luyện tập trang 99 Vật lí 10: Một bóng bay theo phương ngang tới va vào tường thẳng đứng với vận tốc hai lần khác Lần thứ nhất, bóng bị nảy ngược lại tốc độ trước va vào tường Lần thứ hai, bóng bay tới bị dính vào tường Trong lần bóng có độ thay đổi động lượng lớn hơn? Giả sử khoảng thời gian biến đổi động lượng bóng va vào tường hai lần nhau, lần lực trung bình bóng tác dụng lên tường lớn hơn? Động lượng bóng có bảo tồn q trình bóng va vào tường hay khơng? Giải thích Trả lời: Chọn chiều dương chiều vận tốc bóng lúc bật từ tường Độ biến thiên động lượng bóng bị nảy ngược lại với tốc độ là: ( ) p = ps − p tr = m.v − m − v = 2mv Độ biến thiên động lượng bóng bóng đến tường bị dính lại p' = − p tr = mv Vậy độ biến thiên động lượng bóng bị nảy ngược lại tốc độ lớn trường hợp bóng đến tường bị dính lại Thời gian biến đổi động lượng bóng va vào tường hai lần nhau; - Lần thứ lực trung bình bóng tác dụng lên tường F1 = - Lần thứ hai lực trung bình bóng tác dụng lên tường F2 = 2mv t mv t Vậy lực trung bình bóng tác dụng lên tường lần thứ lớn lực trung bình bóng tác dụng lên tường lần thứ hai Dễ thấy động lượng bóng trước sau va chạm với tường khác Như động lượng bóng khơng bảo tồn Vận dụng trang 99 Vật lí 10: Hãy sử dụng vật liệu dễ kiếm để chế tạo xe đồ chơi chuyển động phản lực? Trả lời: Một xe ô tô đồ chơi chạy phản lực Để làm ô tô bạn cần chuẩn bị: - Một bìa giấy vng cứng - Ống hút - Nắp chai to màu trắng, nắp chai nhỏ màu xanh - Bóng bay - Que gỗ nhỏ, dài - Băng dính to - Kéo cắt Bước 1: Lấy bìa giấy cứng làm thân xe Đục lỗ nắp chai Bước 2: Lấy que tre dài cho nắp chai màu trắng vào đầu để làm bánh xe Bước 3: Cắt đoạn ống hút có chiều dài chiều rộng tờ giấy cứng, dùng băng dính cố định lên thân xe đưa que tre qua ống hút, sau gắn nắp chai màu trắng vào đầu lại làm bánh xe sau Tương tự làm bánh xe trước với hai nắp màu xanh Bước 4: Nối đầu ống hút vào đầu bóng , dùng băng dính dán lại cho thật chặt để vào dọc xe để cố định lại Bước 5: Thổi bóng bay cho khí xì ngoài, làm xe chuyển động ngược lại với chiều khí ... tập Luyện tập trang 96 Vật lí 10: Tính độ lớn động lượng vật sau: a) Một đá khối lượng 0,5 kg chuyển động với vận tốc 20 m/s b) Một xe buýt khối lượng 12000 kg với tốc độ 10 m/s đường c) Một electron... lượng xe buýt khối lượng 12000 kg với tốc độ 10 m/s đường p2 = mv = 12000 .10 = 120000 (kg.m/s) c) Động lượng electron p3 = mv = 9,1 .10- 31.2 .107 = 18,2 .10- 24 (kg.m/s) II Định luật bảo toàn động lượng... viên bi vào đất nặn, ta đánh giá tác động vật chuyển động viên bi vào vật cản đất nặn Chú ý: Thí nghiệm cho biết ảnh hưởng khối lượng vật đến hậu va chạm, vật có khối lượng lớn đất bị lún sâu Thí