Giáo án chuyên môn Ngày soạn:27/2/2010 Ngày dạy: 3/3/2010 Bài 38: VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ VA CHẠM KHÔNG ĐÀN HỒI (2 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức - Có khái niệm chung về va chạm và phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm (hoàn toàn không đàn hồi). - Biết vận dụng các định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng cho cơ hệ kín để khảo sát va chạm của hai vật. 2. Về kỹ năng - Giải thích được các hiện tượng vật lý có liên quan. - Tính được vận tốc của các vật sau va chạm đàn hồi và phần động năng của hệ bị giảm sau va chạm mềm. - Rèn luyện cho học sinh có kỷ năng giải bài toán về va chạm đàn hồi và không đàn hồi. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Tranh vẽ trong sách giáo khoa. 2. Học sinh - Ôn lại định luật bảo toàn động lượng và bài tập. III. DỰ KIẾN NỘI DUNG GHI BẢNG Bài 38: VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI 1. Phân loại va chạm a. Va chạm là gì? - Va chạm cơ học là hiện tượng hai vật gặp nhau trong chuyển động tương đối và tương tác qua tiếp xúc trực tiếp. - Tương tác giữa hai vật xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn và xuất hiện nội lực rất lớn => bỏ qua ngoại lực => coi hệ va chạm là hệ kín. - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng. b. Phân loại va chạm GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 1 Giáo án chuyên môn * Va chạm đàn hồi + Đặc điểm: - Sau va chạm, hình dạng 2 vật không bị biến dạng - Sau va chạm hai vật chuyển động tách rời nhau và chuyển động với vận tốc riêng biệt. - Động năng toàn phần không đổi. + Trong va chạm đàn hồi có sự bảo toàn động lượng và động năng. * Va chạm mềm + Đặc điểm: - Sau va chạm hai vật dính nhau và chuyển động cùng vận tốc. - Một phần động năng của hệ biến thành nội năng. + Trong va chạm đàn hồi động năng của hệ không được bảo toàn, chỉ có động lượng được bảo toàn. 2. Va chạm đàn hồi trực diện a. Thế nào là va chạm đàn hồi trực diện? + Là va chạm trong đó các tâm của hai quả cầu trước và sau va chạm chuyển động trên cùng một đường thẳng. + Va chạm đàn hồi trực diện còn gọi là va chạm xuyên tâm. b. Khảo sát va chạm đàn hồi trực diện - Giả sử m 1 , m 2 là khối lượng của hai quả cầu; v 1 , v 2 , v 1 ’, v 2 ’ là các vận tốc của hai quả cầu trước và sau va chạm. - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v 1 ’+m 2 v 2 ’ (38.1) - Do động năng được bảo toàn nên: 2222 2' 22 2' 11 2 22 2 11 vmvmvmvm +=+ (38.2) - Từ 2 biểu thức trên suy ra: ( ) 21 22121 ' 1 2 mm vmvmm v + +− = ( ) 21 11212 ' 2 2 mm vmvmm v + +− = * Xét các trường hợp riêng + = = ⇒= 1 ' 2 2 ' 1 21 vv vv mm => Nhận xét: Có sự trao đổi vận tốc giữa 2 quả cầu sau va chạm. GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 2 Giáo án chuyên môn + 21 mm >> ; 0 1 =v => −= = 2 ' 2 ' 1 0 vv v => Nhận xét: Quả cầu 2 dội ngược lại, quả cầu 1 đứng yên. 3. Va chạm mềm a. Bài toán (sgk) b. Bài giải - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ( ) VMmmv += - Độ biến thiên động năng của hệ trước và sau va chạm: 01 1112 < + −= − + =−=∆ đđđđđ W Mm M W Mm m WWW Nhận xét: Động năng giảm đi một lượng và lượng đó chuyển hóa thành dạng năng lượng khác. 4. Bài tập vận dụng IV. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Tiết 1: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề (5 phút) Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Gấp sách vở, lắng nghe câu hỏi của giáo viên. - Trả lời câu hỏi kiểm tra bài cũ: + Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. vmP = (kg.m/s) + Định luật bảo toàn động lượng: Vector động lượng của hệ kín được bảo toàn. 'PP = + Trường hợp hệ kín gồm 2 vật định luật có dạng: - Yêu cầu học sinh gấp sách vở lại. - Nêu câu hỏi kiểm tra bài cũ: Động lượng là gì? Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Đối với hệ hai vật thì định luật có dạng như thế nào? - Gọi học sinh lên bảng trả lời. - Nhận xét câu trả lời và cho điểm học sinh. GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 3 Giáo án chuyên môn '' 22112211 vmvmvmvm +=+ - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Va chạm là một hiện tượng rất hay gặp trong thực tế. Có rất nhiều kiểu, nhiều dạng va chạm khác nhau. Để đơn giản, trong bài này ta chỉ xét va chạm giữa hai vật. Vậy có những loại va chạm nào giữa 2 vật? Sau va chạm các vật chuyển động như thế nào? Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm va chạm, phân loại va chạm. (10 phút) Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Đọc sách giáo khoa phần mở đầu và phần 1 để trả lời câu hỏi: Va chạm cơ học là một hiện tượng, trong đó hai vật gặp nhau trong chuyển động tương đối và tương tác qua tiếp xúc trực tiếp. - Tiếp tục nghiên cứu sách giáo khoa để trả lời: Hệ 2 vật va chạm có thể coi là hệ kín vì tương tác giữa 2 vật xảy ra trong thời gian rất ngắn, trong khoảng thời gian đó xuất hiện các nội lực rất lớn, do đó có thể bỏ qua ngoại lực thông thường (như trọng lực). - Trả lời câu hỏi: Lực xung là nội lực rất lớn xuất hiện trong khoảng thời gian rất ngắn. - Trả lời câu hỏi: + Có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng. - Yêu cầu học sinh nêu khái niệm va chạm. - Nhận xét câu trả lời của học sinh. Thông báo lại định nghĩa va chạm một lần nữa. Yêu cầu học sinh viết bài vào vở. - Nêu câu hỏi: Hệ 2 vật va chạm có thể coi là hệ kín không? Tại sao? - Nhận xét câu trả lời của học sinh. - Nêu câu hỏi: Thế nào là lực xung? - Nhận xét câu trả lời của học sinh. - Thông báo: Hệ 2 vật va chạm là hệ kín. - Nêu câu hỏi: Có thể áp dụng định luật bảo toàn nào để khảo sát va chạm GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 4 Giáo án chuyên môn + Nội dung định luật: Tổng động lượng của hai vật trước và sau va chạm bằng nhau. - Chú ý theo dõi và ghi vào vở đầy đủ. - Trả lời câu hỏi của giáo viên. giữa 2 vật? Nêu nội dung định luật. - Thông báo lại lần nữa để học sinh nhớ. - Đặt vấn đề: Trong thực tế thường gặp 2 loại va chạm: va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi. - Nêu lên những đặc điểm phân biệt giữa va chạm đàn hồi và không đàn hồi: - Yêu cầu học sinh so sánh về va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi. - Nhận xét, bổ sung. Hoạt động 3: Khảo sát va chạm đàn hồi trực diện. (15 phút) Hoạt động của giáo viên Trợ giúp của học sinh - Nghiên cứu sách giáo khoa, trả lời câu hỏi: Là va chạm trong đó các tâm của hai quả cầu trước và sau va chạm chuyển động trên cùng một đường thẳng. - Trả lời câu hỏi: Để giải bài toán va chạm đàn hồi ta có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn động năng (chính là định luật bảo toàn cơ năng). - Nêu câu hỏi: Thế nào là va chạm đàn hồi trực diện? - Nhận xét câu trả lời của học sinh. - Thông báo: va chạm đàn hồi trực diện còn gọi là va chạm xuyên tâm. - Nêu câu hỏi: Đế khảo sát bài toán va chạm đàn hồi thì có thể áp dụng những định luật nào? - Nhận xét câu trả lời. - Nêu những dữ kiện để khảo sát bài toán va chạm. - Nhắc nhở học sinh chú ý: các vận tốc v 1 , v 2 , v 1 ’, v 2 ’ có giá trị đại số. GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 5 Giáo án chuyên môn - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v 1 ’+m 2 v 2 ’ (38.1) - Do động năng bảo toàn nên: 2222 2' 22 2' 11 2 22 2 11 vmvmvmvm +=+ (38.2) Từ hai biểu thức trên rút ra v 1 ’, v 2 ’: ( ) 21 22121 ' 1 2 mm vmvmm v + +− = ( ) 21 11212 ' 2 2 mm vmvmm v + +− = - Học sinh trả lời: + = = ⇒= 1 ' 2 2 ' 1 21 vv vv mm => Nhận xét: Có sự trao đổi vận tốc giữa 2 quả cầu sau va chạm. + 21 mm >> ; 0 1 =v => −= = 2 ' 2 ' 1 0 vv v => Nhận xét: Quả cầu 2 dội ngược lại, quả cầu 1 đứng yên. - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, động năng ta viết được các biểu thức nào? - Tìm v 1 ’, v 2 ’ trong các trường hợp đặc biệt: + m 1 =m 2 +m 1 >>m 2 và v 1 =0 - Rút ra nhận xét trong các trường hợp đó. - Nhận xét và bổ sung câu trả lời học sinh. Hoạt động 4: Bài tập vận dụng (10 phút) Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Học sinh giải bài tập: + Chọn chiều dương là chiều của v 1 + Vận tốc của hai quả cầu sau va chạm: ( ) 23 3 ' 11 1 v mm vmm v −= + − = 2)3( 2 ' 11 2 v mm mv v = + = - Yêu cầu học sinh đọc to, rõ ràng bài tập vận dụng ở mục 4. - Nhắc nhở học sinh cần chọn chiều dương trước khi giải toán. GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 6 Giáo án chuyên môn Nhận xét: sau va chạm hòn bi thủy tinh bật ngược lại, hòn bi thép bị đẩy đi, cả hai vận tốc đều có độ lớn bằng nhau. Hoạt động 5: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo (5 phút) Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Chú ý lắng nghe, theo dõi. - Nhận nhiệm vụ học tập. - GV nhắc lại kiến thức cơ bản: + Định nghĩa va chạm. + Phân biệt va chạm đàn hồi, va chạm không đàn hồi. + Va chạm đàn hồi trực diện. Công thức tính của 2 vật sau va chạm. - Giao nhiệm vụ học tập: + Nghiên cứu tiếp va chạm mềm. + Làm bài tập 1, 2 SGK. Tiết 2: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (5 phút) Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Gấp sách vở, lắng nghe câu hỏi. - Trả lời bài cũ: + Va chạm mềm là va chạm mà sau va chạm hai vật dính thành một khối chung và chuyển động với cùng một vân tốc. +Có thể sử dụng định luật bảo toàn động lượng, vì hệ va chạm là hệ kín. + Do vật biến dạng không phục hồi nên một phần động năng đã chuyển hóa thành nội năng. -Yêu cầu HS gấp sách vở lại. - Nêu câu hỏi: Thế nào là va chạm mềm? Có thể sử dụng định luật nào để khảo sát va chạm mềm? Vì sao động năng của hệ sau va chạm không bảo toàn? - Nhận xét và cho điểm Hoạt động 2: Khảo sát va chạm mềm (10 phút) GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 7 Giáo án chuyên môn Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Lắng nghe, phân tích bài toán. - Trả lời câu hỏi giáo viên: + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ( ) Mm mv VVMmmv + ==>+= + Độ biến thiên động năng: 0 1 1 112 < + −= − + =−=∆ đ đđđ W Mm M W Mm m WWW Nhận xét: Động năng của hệ giảm. - Yêu cầu học sinh đọc to, rõ ràng bài toán trong mục 3. - Hướng dẫn học sinh giải quyết bài toán: + Sử dụng định luật nào để tìm vận tốc của hệ sau va chạm? + Tìm độ biến thiên động năng của hệ. + Rút ra nhận xét. + Nhận xét câu trả lời của HS. - Thông báo: Phần động năng này chuyển qua dạng năng lượng khác. Hoạt động 3: Bài tập vận dụng (15 phút) Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Tóm tắt đề, suy nghĩ phương pháp giải. + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ( ) sm Mm mv V VMmmv /96,1 5,001,0 100.01,0 = + = + ==> += + Độ biến thiên động năng: J mv Mm M W đ 495049 2 100.01,0 . 101,0 1 2 . 2 2 −= + −= + −=∆ Độ biến thiên động năng khác 0, chứng tỏ động năng không được bảo toàn. Bài tập: Bắn theo phương ngang một viên đạn bay với vận tốc 100m/s, khối lượng m=10g vào một thùng cát khối lượng M=1kg treo ở đầu một sợi dây. Viên đạn mắc lại thùng cát và chuyển động cùng thùng cát với vận tốc V. Tính V. Chứng tỏ rằng động năng không được bảo toàn. - Định hướng HS làm bài tập. +Áp dụng định luật nào để tính V? +Muốn chứng tỏ động năng không bảo toàn thì phải tìm độ biến thiên động năng. GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 8 Giáo án chuyên môn - Bài 2: Một xe khối lượng 1,5kg chuyển động với vận tốc 0,5m/s đến va chạm với một xe khác có khối lượng 0,5kg đang chuyển động cùng chiều. Sau va chạm, hai xe dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc 0,3m/s. Tìm vận tốc ban đầu của xe thứ hai và độ giảm động năng của hai xe. Hoạt động 4: Bài tập nâng cao (10 phút) Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - HS tóm tắt đề. - HS suy nghĩ giải bài tập trên. - HS suy nghĩ về định hướng của giáo viên. + Va chạm trên là va chạm mềm. + Có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán trên. - Động lượng của hệ lúc đầu: 11 vmP = - Động lượng của hệ sau khi vật rơi vào xe: ( ) 2211 vmmP += - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: 21 PP = => ( ) 22111 vmmvm += - Giáo viên đọc bài tập để học sinh tóm tắt đề: Một vật có khối lượng 25kg rơi nghiêng một góc 60 0 so với đường nằm ngang với vận tốc 36km/h vào một xe chứa cát đứng trên đường ray nằm ngang. Cho khối lượng xe 975kg. Tính vận tốc của xe sau khi vật cắm vào xe. - GV định hướng để HS giải bài tập: + Va chạm giữa vật và xe là va chạm gì? + Có thể áp dụng định luật bảo toàn nào để giải bài toán này? + Nhắc học sinh chú ý động lượng là đại lượng vector do đó phải chú ý đến phương chiều của nó. GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 9 Giáo án chuyên môn - Chiếu lên phương ngang: ( ) 22111 cos vmmvm += α => sm mm vm v /125,0 cos 11 11 2 = + = α Hoạt động 5: Củng cố, giao nhiệm vụ học tập ở nhà (5 phút) Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - HS chú ý theo dõi. - HS nhận nhiệm vụ học tập. - Củng cố nội dung bài học: + Nhắc lại các kiến thức về va chạm. + Phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm. - Giao nhiệm vụ học tập ở nhà cho học sinh: + Làm bài tập 3 trong sách giáo khoa. + Ôn lại kiến thức về các định luật bảo toàn để chuẩn bị tốt cho tiết bài tập vào buổi học tiếp theo. V. RÚT KINH NGHIỆM ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, ngày….tháng… năm 2010 Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) GVHD: Nguyễn Thị Hữu Dư SVTT: Ngô Thị Nhân 10 . soạn:27/2/2 010 Ngày dạy: 3/3/2 010 Bài 38: VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ VA CHẠM KHÔNG ĐÀN HỒI (2 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức - Có khái niệm chung về va chạm và phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm. 2 loại va chạm: va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi. - Nêu lên những đặc điểm phân biệt giữa va chạm đàn hồi và không đàn hồi: - Yêu cầu học sinh so sánh về va chạm đàn hồi và va chạm. Định nghĩa va chạm. + Phân biệt va chạm đàn hồi, va chạm không đàn hồi. + Va chạm đàn hồi trực diện. Công thức tính của 2 vật sau va chạm. - Giao nhiệm vụ học tập: + Nghiên cứu tiếp va chạm mềm. +