Bài 32 – 33 VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI I. MỤC TIÊU - Có khái nịêm chung về va chạm và phân biệt được va chạm đàn hồi và va chạm 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. - Tính được vận tốc các vật sau va chạm đàn hồi và phần động năng của hệ bị giảm sau va chạm không đàn hồi. II. CHUẨN BỊ - Pittông và Xilanh III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Phát biểu định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng ? + Câu 02 : Nêu mối quan hệ giữa công và năng lượng ? + Câu 03 : Hiệu suất của máy là gì ? 2) Nội dung bài giảng : Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh GV : 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. Khi va chạm, hệ luôn được coi là kín vì nội lực xuất hiện là rất lớn trong một khoảng thời gian rất ngắn của va chạm, nên có thể bỏ qua các ngoại lực. I. PHÂN LOẠI VA CHẠM 1/ Va chạm đàn hồi GV : Thí dụ như các em xem hai quả billard trắng và đỏ va chạm nhau, sau va chạm các em cho biết hình dạng của chúng như thế nào ? HS : Sau va chạm hình dạng của chúng không thay đổi ? GV : Khi đó thế năng đàn hồi của Va chạm cơ học là một hiện tư ợng trong đó hai v ật gặp nhau trong chuyển động tương đối v à tương tác qua tiếp xúc trực tiếp. Khi va chạm, hệ luôn được coi l à kín vì nội lực xuất hiện là r ất lớn trong m ột khoảng thời gian rất ngắn của va chạm, nên có thể bỏ qua các ngoại lực. I. PHÂN LOẠI VA CHẠM 1/ Va chạm đàn hồi Hai vật va chạm mà sau đó tr ở về hình d ạng ban đầu, thế năng của chúng trong trường lực ngo ài coi như không đ ổi, động năng bị giảm do biến dạng được khôi phục và tr ở về giá trị ban đầu thì gọi là va chạm đ àn hồi. chúng trong trường lực ngoài như thế nào ? HS : Chúng có thế năng trong trường lực ngoài không thay đổi. GV : Động năng bị giảm do biến dạng được khôi phục và trở về giá trị ban đầu thì gọi là va chạm đàn hồi. 2/ Va chạm không đàn hồi : GV : Ta gỉa sử như có một viên đan đang bay với vận tốc lớn ( động năng lớn ), thì va vào một bao cát, kết quả là viên đạn và bao cát cùng chuyển động với cùng vận tốc. Va chạm này được gọi là va không đàn hồi ( va chạm mềm ) GV : Trong va chạm này các em cho biết động năng của viên đạn có bằng tổng động năng của nó va bao cát trước khi va chạm hay không ? HS : Động năng của viên đạn không bằng tổng động năng của nó va bao cát trước khi va chạm. 2/ Va chạm không đàn hồi : Hai vật va chạm m à sau đó không trở về hình d ạng ban đầu, chúng dính vào nhau và chuyển động với c ùng m ột vận tốc, một phần động năng của vật chuyển hoá thành d ạng năng lượng khác thì gọi là va chạm k hông đàn hồi hay va chạm mềm. II. VA CHẠM ĐÀN HỒI TRỰC DIỆN GV : Xét hai quả cầu có khối lượng m 1 và m 2 đang chuyển động với vận tốc v 1 và v 2 đến va chạm trực diện với nhau, sau va chạm vận tốc của chúng lần lượt là v 1 ’ và v 2 ’. Các em hãy lên bảng viết định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp này ? HS Ghi lên bảng : m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ’ + m 2 v 2 ’ (1) GV : Cũng trong trường hợp trên, bây giờ các em hãy viết định luật bảo toàn động năng ? HS ghi lên bảng ghi : 2 2 11 vm + 2 2 22 vm = 2 ' 2 11 vm + 2 ' 2 22 vm (2) GV lần lượt hướng dẫn Hs biến đổi (1) và (2) thành các biểu thức (3), II. VA CHẠM ĐÀN H ỒI TRỰC DIỆN - Xét hai quả cầu có khối lượng m 1 và m 2 đang chuy ển động với vận tốc v 1 và v 2 đ ến va chạm trực diện với nhau, sau va ch ạm vận tốc của chúng lần lượt là v 1 ’ và v 2 ’. - Theo định luật bảo toàn động lượng m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ’ + m 2 v 2 ’ (1) - Theo định luật bảo toàn đ ộng năng : 2 2 11 vm + 2 2 22 vm = 2 ' 2 11 vm + 2 ' 2 22 vm (2) - Biến đổi (1) thành : m 1 (v 1 – v 1 ’) = m 2 (v 2 ’ – v 2 ) (4), (5) và (6) cùng với v’ 1 và v’ 2 . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ III. VA CHẠM MỀM GV : Xét viên đạn có khối lượng m được bắn theo phương nằm ngang và con lắc là một thùng cát có khối lượng M được treo ở đầu một sợi dây. Vận tốc của viên đạn ngay trước (3) - Biến đổi (2) thành : m 1 (v 1 2 –v’ 1 2 ) = m 2 (v’ 2 2 – v 2 ) (4) - Giả thiết rằng v 1 v’ 1 , l ập tỉ số (4)/(3) ta có : v 1 + v 1 ’ = v 2 + v 2 ’ v 2 ’ = v 1 + v 1 ’ – v 2 (5) v 1 ’ = v 2 + v 2 ’ – v 1 (6) - Lần lượt thế (5) v à (6) vào (3) ta được : 21 22121 1 2)( ' mm vmvmm v 21 11212 2 2)( ' mm vmvmm v - Lưu ý : + N ếu hai quả cầu có khối lượng bằng nhau : v 1 ’ = v 2 và v 2 ’ = khi xuyên vào thùng cát là v và vận tốc của hệ đạn – thùng cát ngay sau khi va chạm là V. Các em hãy lên bảng viết định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp này ? mv = ( M + m)V m M mv V GV : Cũng trong trường hợp trên, bây giờ các em hãy viết định luật bảo toàn động năng ? HS ghi lên bảng ghi : Wđ = Wđ 2 – Wđ 1 Wđ = M m M .Wđ 1 < 0 GV : Đã có một phần động năng giảm đi trong va chạm. Phần động năng này chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác, ví dụ như tỏa nhiệt. v 1 + N ếu hai quả cầu có khối lượng rất chênh lệch : v 1 ’ = 0 và v 2 ’ = -v 2 III. VA CHẠM MỀM Xét viên đạn có khối lượng m đư ợc bắn theo phương nằm ngang v à con lắc là một thùng cát có khối lư ợng M đư ợc treo ở đầu một sợi dây. Vận tốc của viên đạn ngay trước khi xuy ên vào thùng cát là v và v ận tốc của hệ đạn – thùng cát ngay sau khi va chạm là V. - Theo định luật bảo toàn động lư ợng : mv = ( M + m)V m M mv V - Độ biến thiên động năng của hệ : Wđ = Wđ 2 – Wđ 1 Wđ = 2 2 )( 22 mvVMm III. BÀI TẬP ÁP DỤNG GV : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Wđ = 2 . 2 )( 2 2 mv Mm mvMm Wđ = 2)(2 )( 22 mv Mm mv Wđ = 2 1 2 mv Mm m Wđ = M m M .Wđ 1 < 0 ** Kết luận : Đã có m ột phần động năng giảm đi trong va ch ạm. Phần động năng này chuyển hoá th ành các dạng năng lượng khác, ví dụ như t ỏa nhiệt. III. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bắn một bi ve có khối lư ợng m với vận tốc v 1 vào một h òn bi thép đứng yên có khối lư ợng 3 m. Tính các vận tốc của hai h òn bi sau va chạm ? Biết sự va chạm là tr ực diện và đàn hồi. Bài giải Ta chọn chiều dương là chiều chuyển _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ động của v 1 : m m vmm v 3 )3( ' 1 1 = 2 1 v m m mv v 3 2 ' 1 2 = 2 1 v Vậy : Sau va chạm hòn bi ve bậc ngược trở lại, hòn bi thép bị đẩy đi, cả hai vận tốc đều có giá trị tuyệt đối bằng 2 1 v . 3) Cũng cố : 1/ Va chạm là gì ? Tại sao hệ hai vật va chạm có thể coi là hệ kín ? 2/ Phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm ? 3/ Tìm công thức xác định các vận tốc sau va chạm đàn hồi ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2 và 3 - Làm bài tập : 1; 2 và 3 . Bài 32 – 33 VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI I. MỤC TIÊU - Có khái nịêm chung về va chạm và phân biệt được va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi. - Biết vận dụng. tốc. Va chạm này được gọi là va không đàn hồi ( va chạm mềm ) GV : Trong va chạm này các em cho biết động năng của viên đạn có bằng tổng động năng của nó va bao cát trước khi va chạm hay không. viên đạn không bằng tổng động năng của nó va bao cát trước khi va chạm. 2/ Va chạm không đàn hồi : Hai vật va chạm m à sau đó không trở về hình d ạng ban đầu, chúng dính vào nhau và chuyển