Bài tập các định luật bảo toàn 10NC

Kỹ năng - Vận dụng được các định luật bảo toàn để giải bài tập.. GV: - Trong chương IV các em đã học về các định luật bảo toàn và hôm nay chúng ta sẽ làm bài tập về các định luật bảo toà

Tiết 59

BÀI 39 BÀI TẬP VỀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

- Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn

2 Kỹ năng

- Vận dụng được các định luật bảo toàn để giải bài tập

II CHUẨN BỊ

1.Giáo viên

.- Phiếu học tập

2 Học sinh

- Các định luật bảo tòan, va chạm giữa các vật

- Xem phương pháp giải các bài tóan

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC.

Hoạt động 1: Ôn lại kiến thức đã học.

GV: - Trong chương IV các

em đã học về các định luật

bảo toàn và hôm nay chúng

ta sẽ làm bài tập về các định

luật bảo toàn

- Hãy nêu các định luật bảo

toàn mà ta đã học?

Trước tiên chúng ta sẽ ôn

lại kiến thức định luật bảo

toàn động lượng

GV yêu cầu HS phát biểu

định luật bảo toàn động

lượng?,

HS: - Lắng nghe

- ĐLBT động lượng, ĐLBT cơ năng

HS: Vecto tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn:

⃗p t=⃗p s

1 Định luật bảo toàn động lượng.

- Vecto tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn:

⃗p t=⃗p s .

- Định luật bảo toàn động lượng áp dụng trong các bài toán va chạm, bài toán chuyển động bằng phản lực, bài toán đạn nổ, bài toán con lắc thử đạn

- Áp dụng khi hệ là hệ cô lập

GV: Ta bỏ dấu vecto có

được không? Vì sao? Muốn

bỏ dấu vecto thì ta phải biết

cái gì?

GV: định luật bảo toàn

động lượng được áp dụng

cho bài toán nào?

- Nêu điều kiện để áp dụng

định luật bảo toàn?

GV yêu cầu HS nêu biểu

thức định luật bảo toàn cơ

năng?

- Có phải cơ năng lúc nào

cũng được bảo toàn không?

Vì sao?

- Vậy lực thế là những lực

nào? Lực không thế là

những lực nào?

GV: Vậy vật chịu tác dụng

của lực thế thì cơ năng

được bảo toàn

HS: Không được bỏ dấu vecto

vì động lượng là 1 đại lượng vecto có hướng cùng với vecto vận tốc

- Muốn bỏ dấu vecto thì ta phải biết chiều chuyển động của nó

HS: Định luật bảo toàn động lượng áp dụng trong các bài toán va chạm, bài toán chuyển động bằng phản lực, bài toán đạn nổ, bài toán con lắc thử đạn

- Áp dụng khi hệ là hệ cô lập

HS:W1 = W2

Hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2

- Không? Vì cơ năng được bảo toàn khi vật chịu tác dụng của lực thế?

- Lực thế: trọng lực, lực đàn hồi, lực vạn vật hấp dẫn, lực tĩnh điện

Lực không thế: lực ma sát , lực cản , lực kéo …

HS lắng nghe

2 Định luật bảo toàn cơ năng.

W1 = W2

Hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2

+ Trong trường trọng lực : 1

2mv 1 2+mgz 1=1

2mv 2 2+mgz 2

+ Trong trường đàn hồi: 1

2mv 1 2+1

2kx 1 2=1

2mv 2 2+1

2kx 2 2

Chú ý :

* Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chịu tác dụng của trọng lực, lực đàn hồi, lực

GV yêu cầu HS nếu biểu

thức tính định luật bảo toàn

cơ năng trong TH trọng

trường và TH đàn hồi

GV yêu cầu HS: Khi có lực

cản, lực ma sát thì cơ năng

có còn được bảo toàn

không?

Vậy vật chịu tác dụng của

lực không thế có công được

tính như thế nào?

GV yêu cầu HS trả lời: ta

đã học mấy loại va chạm?

Trình bày sự giống và khác

nhau của hai va chạm này?

GV yêu cầu HS nêu công

thức tính vận tốc của 2 va

HS:+Trong trường trọng lực : 1

2mv 1 2+mgz 1=1

2mv 2 2+mgz 2

+ Trong trường đàn hồi:

1

2mv 1 2+1

2kx 1 2=1

2mv 2 2+1

2kx 2 2

Khi có lực cản, lực ma sát thì

cơ năng không còn được bảo

toàn nữa

HS: A = W2 – W1

HS: va chạm mềm và va chạm

đàn hồi

Giống nhau: trước và sau va

chạm động lượng được bảo

toàn

Khác nhau:

vạn vật hấp dẫn, lực tĩnh điện ( gọi là lựcthế )

* Nếu vật còn chịu tác dụng của lực ma sát , lực cản , lực kéo …( gọi là lực không thế ) thì ta có công của lực không thế:

A = W2 – W1

3 Va chạm đàn hồi và va chạm mềm.

Công thức tính vận tốc:

a) Va cham đàn hồi.

v1'=(m1−m2)v1+2m2v2

m1+m2

v2'

=(m2−m1)v2+2 m1v1

m1+m2

b) Va chạm mềm.

mv = ( M + m)V

chạm trên.

+ Va chạm đàn hồi: khi hai vật

va chạm đàn hồi biến dạng

trong khoảng thời gian rất ngắn

sau đó trở về hình dạng ban

đầu chuyển động với vận tốc

khác nhau, động năng được

bào toàn

+ Va chạm mềm: sau va chạm

2 vật dính vào nhau và chuyển

động cùng vận tốc, động năng

không được bảo toàn

HS: a) Va cham đàn hồi.

v1'

=(m1−m2)v1+2m2v2

m1+m2

v2'

=(m2−m1)v2+2 m1v1

m1+m2

b) Va chạm mềm.

mv = ( M + m)V

Hoạt động 2: Giải bài tập.

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

GV đưa ra phiếu học tập, yêu cầu HS

đọc đề

GV yêu cầu HS lên bảng tóm tắt đề

GV yêu cầu HS lên bảng giải

Trường hợp HS làm không được thì

GV dẫn dăt học sinh:

Câu 1: Một viên bi thép khối lượng

m = 0,1kg rơi tự do từ độ cao h = 5m

xuống mặt phẳng nằm ngang Tính

độ biến thiên động lượng của viên bi

trong 2 trường hợp:

a) Sau khi chạm sàn viên bi bay

ngược trở lại với cùng vận tốc

b) Sau khi chạm sàn viên bi nằm yên

trên sàn Lấy g = 10m/s2

HS đọc đề bài trong phiếu học tập

HS lên bảng tóm tắt đề

HS lên bảng giải

Câu 1: Tóm tắt

m = 0,1kg

h = 5m a) ∆p?

b) ∆p’?

Giải Chọn chiều dương là chiều chuyển động hướng xuống Vân tốc của viên bi

v=√2 gh = √2.10 5 = 10 (m/s) a) Động lượng của viên bi trước va chạm:

p1=mv

Sau va chạm, vận tốc của viên bi:

v2=−v

Động lượng của viên bi sau va chạm:

p2=mv 2=−mv

Câu 2: Từ độ cao 5 m so với mặt

đất, người ta ném một vật khối lượng

200g thẳng đứng lên với vận tốc đầu

là 2m/s Bỏ qua sức cản của không

khí Lấy g=10m/s 2 Tính cơ năng của

vật nếu:

a) Chọn mốc thế năng tại mặt đất

b) Chọn mốc thế năng tại vị trí ném

Câu 3: Quả cầu A khối lượng m1 =

2kg chuyển động với vận tốc 3 m/s

tới va chạm với quả cầu B có m2 = 3

kg đang chuyển động với vận tốc 1

m/s cùng chiều với quả cầu A trên

Độ biến thiên động lượng của viên bi:

Δpp= p2−p1=−mv−mv=−2 mv

= -2.0,1.10 = -2 (kg.m/s) b) Sau khi va chạm viên bi nằm yên trên sàn nên v2 = 0

⇒ p2 = 0

Độ biến thiên động lượng của viên bi:

∆p’ = p2 – p1 = -mv = - 0,1.10 = -1(kg.m/s)

Câu 2: Tóm tắt

h = 5m

m = 200g = 0,2kg

v = 2m/s a) Mốc thế năng tại mặt đất W?

b) Mốc thế năng tại vị trí ném W’?

Giải a) Chọn gốc thế năng tại mặt đất

Cơ năng của vật

W = Wđ + Wt =

1

2mv

2

+ mgh

=

1

2.0,2.2

2

+0,2 10.5=10,4(J )

b) Chọn gốc thế năng tại vị trí ném

Cơ năng của vật:

W’ = Wđ + Wt =

1

2mv '

2

+ mgh

=

1

2.0,2.2

2

+ 0 = 0,4 (J)

Câu 3: Tóm tắt

cùng một máng ngang không ma sát.

Tìm vận tốc các quả cầu sau va

chạm Cho biết sự va chạm giữa hai

quả cầu là hoàn toàn đàn hồi

Câu 4: Một viên đạn khối lượng 50g

đang bay ngang với vận tốc không

đổi 200 m/s tới đâm xuyên vào một

tấm gỗ Xét hai trường hợp:

a ) Viên đạn chui sâu 4cm vào tấm

gỗ dày và nằm yên trong đó Xác

định lực cản trung bình của gỗ

b) Nếu tấm gỗ trên chỉ dày 2cm Xác

định vận tốc của viên đạn khi nó vừa

bay ra khỏi tấm gỗ

m1 = 2kg

v1 = 3m/s

m2 = 3kg

v2 = 1m/s

v1'?

v2'?

Giải

Hệ gồm 2 quả cầu A và B

Chọn chiều dương chiều chuyển động ban đầu của quả cầu A

Gọi v1, v2 : là vận tốc của hai quả cầu trước va chạm

và v v1, 2 : là vận tốc của hai quả cầu sau va chạm

Vì bỏ qua ma sát, ngoài lực tác dụng lên hệ (trọng lực và phản lực) đều bằng nhau nên động lượng của hệ được bảo toàn:

p⃗  p⃗ p⃗p⃗ (*):

chiếu (*) lên chiều dương:

1 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 2

2 2.3 3.1 2 3 3

3

(1)

Va chạm hoàn toàn đàn hồi nên động năng của hệ được bảo toàn:

1

2m1v12+1

2m2v22=1

2m1v1'2+1

2m2v2'2

1

2.2 3

2

+1

2.3 1

2

=1

2 2 v1'2+1

2 3 v2'2⇒v2'2=7−2

3v1'2

(2) Giải hệ (1) và (2), loại nghiệm không phù hợp:

1 0,6 / ; 2 2,6 /

Câu 4: Tóm tắt

m = 50g = 50.10-3 kg

v0 = 200m/s

s = 4cm = 4.10-2 m a) Fc ?

GV yêu cầu các bạn dưới lớp nhận

xét bài làm của bạn

GV nhận xét và sửa bài

b) v?

Giải a) Áp dụng định lý biến thiên động năng

0

2mv  2mv AF s C

Trong đó F c là lực cản trung bình, s là độ xuyên sâu của

đạn vào gỗ

Khi đạn nằm trong gỗ thì v = 0 Lực cản trung bình của gỗ

0

2

50.10 200

25.000

2 2.4.10

C

mv

s





b) Khi s’ = 2cm, lực cản của gỗ F C xem như không đổi khi đó vận tốc của viên đạn khi nó vừa bay ra khỏi tấm

gỗ là:

 

2 0

0

1 200 1 141 /

