Khóa luận tốt nghiệpxây dựng một số bài tập song ngữ chương các định luật bảo toàn trong cơ học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ====== ĐOÀN THỊ DUNG XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP SONG NGỮ CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG CƠ HỌC Chuyên ngành: Vật lý đại cương KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học GV.ThS HOÀNG VĂN QUYẾT HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo – ThS Hoàng Văn Quyết người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em để em hồn thành khóa luận Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giảng dạy em bốn năm qua, đặc biệt thầy cô khoa Vật lý trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, giảng dạy trang bị cho em kiến thức học tập, nghiên cứu khóa luận cơng việc sau Trong q trình nghiên cứu thời gian có hạn bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp q thầy bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên Đoàn Thị Dung LỜI CAM ĐOAN Tơi hồn thành khóa luận hướng dẫn của ThS Hoàng Văn Quyết lỗ lực thân Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu chúng tơi khơng trùng với kết nghiên cứu tác giả công bố trước Mọi giúp đỡ cho việc thực khóa luận cảm ơn thơng tin trích dẫn khóa luận ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên Đoàn Thị Dung MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Cấu trúc khóa luận .2 CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Động lượng Định luật bảo toàn động lượng .3 1.1 Khái niệm động lượng 1.2 Định lý biến thiên động lượng chất điểm 1.3 Định luật bảo toàn động lượng hệ cô lập 1.3.1 Thiết lập 1.3.2 Bảo toàn động lượng theo phương Công công suất .5 2.1 Công 2.2 Công suất Động Thế 10 4.1 Định nghĩa 10 4.2 Tính chất 10 Định luật bảo toàn biến thiên 10 Định luật bảo toàn biến thiên momen động lượng .11 6.1 Định lý momen động lượng chất điểm .11 6.2 Momen động lượng hệ chất điểm .12 6.2.1 Định nghĩa 12 6.2.2 Định lý momen động lượng hệ chất điểm 13 6.3 Định luật bảo toàn momen động lượng 15 6.3.1 Thiết lập .15 6.3.2 Trường hợp hệ quay xung quanh trục cố định .15 Kết luận chương 17 CHƯƠNG PHÂN DẠNG BÀI TẬP PHẦN CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG CƠ HỌC .18 Từ vựng - vocabulary 18 Phân dạng tập song ngữ 18 2.1 Bài tập định luật bảo toàn biến thiên động lượng 19 2.1.1 Bài tập mẫu 19 2.1.2 Bài tập áp dụng 25 2.2 Công công suất 26 2.2.1 Bài tập mẫu 26 2.2.2 Bài tập áp dụng 29 2.3 Bài tập động – định lý biến thiên động 32 2.3.1 Bài tập mẫu 32 2.3.2 Bài tập áp dụng 34 2.4 Bài tập định luật bảo toàn 37 2.4.1 Bài tập mẫu 37 2.4.2 Bài tập áp dụng 40 2.5 Bài tập định luật bảo toàn biến thiên momen động lượng 41 2.5.1 Bài tập mẫu 41 2.5.2 Bài tập áp dụng 46 Kết luận chương 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Thế giới xảy bùng nổ tri thức khoa học – công nghệ Cứ giây, phút trôi qua có hàng nghìn ý tưởng nảy sinh, hàng trăm phát minh đời thay đổi khoa học – công nghệ diễn Để vươn lên với thay đổi khoa học – cơng nghệ đó, phải học hỏi kinh nghiệm nước tiên tiến mà phải biết vận dụng kinh nghiệm cách sáng tạo, tìm đường phát triển riêng đất nước Trong chiến lược xây dựng phát triển, Nhà nước ta xem nhân tố người có tầm quan trọng đặc biệt định thành cơng Để làm điều đó, cần tạo bước tiến nghiệp phát triển giáo dục – đào tạo, không ngừng đổi tổ chức, nội dung nâng cao chất lượng giáo dục cho phù hợp nhằm bồi dưỡng phát triển nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu xã hội Cùng với hội nhập nước giới, tiến không ngừng khoa học – cơng nghệ, địi hỏi Đảng Nhà nước ta phải đổi giáo dục nội dung, phương pháp hình thức tổ chức giáo dục Cụ thể việc Bộ giáo dục xuất đưa sách song ngữ vào giảng dạy thay cho sách sử dụng tiếng mẹ đẻ trước Sở giáo dục cho biết thí điểm đưa sách vào trường phổ thông theo chủ trương nâng cao lực tiếng anh cho học sinh dự kiến đến năm 2020, sách song ngữ đưa vào dạy đại trà Trên thực tế giảng dạy trường phổ thông, ta thấy việc lồng ghép tiếng Anh vào mơn khác nói chung Vật lý nói riêng điều cần thiết trở nên cấp bách hết Không bổ sung kiến thức chun mơn mà cịn nâng cao khả ngoại ngữ, hướng đến đọc sách tài liệu nước ngồi Xuất phát từ nhu cầu thực tế xã hội, sử dụng đề tài nghiên cứu khoa học theo xu hướng: “Xây dựng số tập song ngữ chương Các định luật bảo toàn học” với mong muốn nghiên cứu nâng cao chất lượng dạy học vật lý củng cố kiến thức tiếng Anh chuyên ngành giúp em tránh khỏi bỡ ngỡ hình thức dạy học Mục đích nghiên cứu đề tài Phân dạng tập phần định luật bảo toàn học song ngữ Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Các kiến thức phần định luật bảo toàn tiếng Anh cho chuyên ngành Vật lý - Phạm vi: Xét Vật lý cổ điển Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng hệ thống từ vựng phần định luật bảo tồn học - Trình bày logic khoa học lý thuyết phần định luật bảo tồn - Phân dạng tốn song ngữ Phương pháp nghiên cứu Đọc, tra cứu tổng hợp tài liệu Cấu trúc khóa luận Phần Mở đầu Phần Nội dung Phần 3: Kết luận CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Động lượng Định luật bảo toàn động lượng 1.1 Khái niệm động lượng Khi lực 𝐹⃗ tác dụng lên vật khoảng thời gian ∆𝑡 tích 𝐹⃗ ∆𝑡 định nghĩa xung lượng lực 𝐹⃗ khoảng thời gian ∆𝑡 Giả sử lực 𝐹⃗ (không đổi) tác dụng lên vật khối lượng m chuyển động với vận tốc 𝑣⃗ 1⃗ Trong khoảng thời gian tác dụng ∆𝑡, vận tốc vật biến đổi thành 𝑣⃗⃗2⃗ nghĩa vật có gia tốc: 𝑎⃗ = 𝑣⃗⃗2⃗ − ⃗𝑣1⃗ ∆𝑡 Theo định luật II Niuton: 𝑚𝑎⃗ = 𝐹⃗ 𝑣⃗2⃗ ⃗ − 𝑣⃗ ⃗1⃗ 𝑚 = 𝐹⃗ ∆𝑡 Suy 𝑚𝑣⃗⃗2⃗ − 𝑚𝑣⃗ 1⃗ = 𝐹⃗ ∆𝑡 (1.1) Vế phải (1.1) chính xung lượng lực khoảng thời gian ∆𝑡, trái độ biến thiên đại lượng 𝑝⃗ = 𝑚𝑣⃗ Đại lượng 𝑝⃗ gọi động lượng vật Động lượng vật khối lượng m chuyển động với vận tốc 𝑣⃗ đại lượng xác định công thức: 𝑝⃗ = 𝑚𝑣⃗ 1.2 Định lý biến thiên động lượng chất điểm Theo định luật Newton II, chất điểm khối lượng m chịu tác dụng lực 𝐹⃗ (hay nhiều lực, lực tổng hợp 𝐹⃗ ) có gia tốc 𝑎⃗ cho bởi: 𝐹⃗ = 𝑚𝑎⃗ Từ biểu thức gia tốc ta viết lại biểu thức sau: 𝑑𝑣⃗ 𝑚 𝑑𝑡 = 𝐹⃗ m khơng đổi nên ta viết lại là: 𝑑(𝑚𝑣⃗) = 𝐹⃗ 𝑑𝑡 (1.2) Vectơ 𝑝⃗ = 𝑚𝑣⃗ gọi vectơ động lượng chất điểm Vậy biểu thức (1.2) viết thành: 𝑑𝑝⃗ = ⃗𝐹⃗ (1.3) 𝑑𝑡 Định lý 1: Đạo hàm động lượng chất điểm thời gian có giá trị lực (hay tổng hợp lực) tác dụng lên chất điểm Từ (1.3) ta suy ra: 𝑑𝑝⃗ = 𝐹⃗ 𝑑𝑡 (1.4) Tích phân vế biểu thức (1.4) khoảng thời gian từ t1 đến t2 ứng với biến thiên động lượng từ p1 đến p2 ta được: 𝑡2 ∆𝑝⃗ = 𝑝⃗ ⃗2⃗ − ⃗𝑝1⃗ = ∫ 𝑝⃗ 𝑑𝑡 (1.5) 𝑡1 Theo định nghĩa tích phân lực F theo t từ t1 đến t2 gọi xung lượng F khoảng thời gian Vậy biểu thức (1.5) phát biểu sau: Định lý 2: Độ biến thiên động lượng chất điểm khoảng thời gian có giá trị xung lượng lực (hay tổng hợp lực) tác dụng lên chất điểm khoảng thời gian Trong trường hợp F khơng đổi theo thời gian, (1.5) trở thành: Hay ∆𝑝⃗ = 𝐹⃗ ∆𝑡 (1.6) = 𝐹⃗ (1.7) ∆𝑝⃗ ∆𝑡 Theo (1.7) ta phát biểu: Độ biến thiên động lượng chất điểm đơn vị thời gian có giá trị lực tác dụng lên chất điểm 1.3 Định luật bảo tồn động lượng hệ lập 1.3.1 Thiết lập Đối với hệ chất điểm chuyển động, ta có định lý động lượng: 𝑑( 𝑚 𝑣⃗ ⃗ + 𝑣⃗⃗ + ⋯ + 𝑣⃗⃗⃗ )⃗ = 𝐹⃗ 𝑛 𝑛 1 2 𝑑𝑡 𝐹⃗ tổng ngoại lực tác dụng lên hệ (theo định luật Newton III tổng nội lực tương tác hệ 0) Nếu hệ xét hệ lập (F = 0) thì: 𝑑 (𝑚1 𝑣⃗ 1⃗ + 𝑚2 𝑣⃗2⃗ ⃗ + ⋯ + 𝑚𝑛 𝑣⃗⃗⃗ ⃗𝑛)⃗ = 𝑑𝑡 Nghĩa 𝑚1 ⃗𝑣1⃗ + 𝑚2 𝑣⃗⃗2⃗ + ⋯ + 𝑚𝑛 ⃗𝑣⃗⃗⃗𝑛⃗ = 𝑐⃗𝑜⃗𝑛⃗𝑠⃗𝑡⃗ (1.8) Phát biểu: Tổng động lượng hệ cô lập đại lượng bảo toàn 1.3.2 Bảo toàn động lượng theo phương Trong trường hợp hệ chất điểm khơng lập nghĩa 𝐹⃗ ≠ hình chiếu 𝐹⃗ lên phương x ln ln 0, chiếu phương trình vectơ 𝑑 ( 𝑣⃗ ⃗ + 𝑚 1 𝑑𝑡 𝑣⃗⃗ + ⋯ + ⃗𝑣⃗⃗ ) = 𝐹⃗ 𝑛 𝑛 lên phương x ta được: 𝑚1𝑣1𝑥 + 𝑚2𝑣2𝑥 + ⋯ + 𝑚𝑛𝑣𝑛𝑥 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Vậy, hình chiếu tổng động lượng hệ lên phương x đại lượng bảo tồn Cơng cơng suất 2.1 Cơng Xét vật nằm yên bàn Nó chịu tác dụng hai lực: trọng lực phản lực mặt bàn, tổng hình học ngoại lực khơng Do đó, theo định luật bảo tồn động lượng động lượng vật bảo tồn Suy ra, vật phải giữ nguyên trạng thái nằm yên bàn