CHUYÊN ĐỀ: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNGVẬT LÍ 10

Các định luật bảo toàn cơ bản của cơ học gồm: Định luật Bảo toàn động lượng; Định luật Bảo toàn cơ năng Các định luật này cho phép ta hiểu được sâu sắc nhiều thông tin về chuyển động của

CHUYÊN ĐỀ: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

VẬT LÍ 10

1 Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề

Khi một hệ vật chuyển động thì nói chung vị trí, vận tốc, gia tốc của các vật trong hệ thay đổi theo thời gian Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp có thể tìm được những đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian Đó là những đại lượng bảo toàn Nếu đại lượng bảo toàn là một đại lượng vô hướng thì giá trị của nó không đổi, nếu đại lượng bảo toàn

là một vector thì phương, chiều và độ lớn của nó không đổi Các định luật bảo toàn cơ bản của cơ học gồm: Định luật Bảo toàn động lượng; Định luật Bảo toàn cơ năng

Các định luật này cho phép ta hiểu được sâu sắc nhiều thông tin về chuyển động của một hệ và vận dụng có hiệu quả trong việc giải quyết nhiều bài toán cơ học Trong chuyên đề này Vấn đề cần giải quyết của học sinh là Vận dụng kiến thức vật lí để giải thích các hiện tượng ví dụ như: Hiện tượng bay lên của tên lửa, hiện tượng giật của súng đại bác, hiện tượng thuyền lùi

xa bờ khi người nhảy lên khỏi thuyền, chuyển động của viên Bi a khi va chạm…

2 Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề

- Xung lượng của lực

- Độ biến thiên động lượng

- Phát biểu được định nghĩa hệ cô lập

- Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng

- Định nghĩa được xung lượng của lực; nêu được bản chất (tính chất vectơ) và đơn

vị xung lượng của lực

- Viết được công thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng.

- Phát biểu được độ biến thiên động lượng của một vật (cách diễn đạt khác củađịnh luật II Niu-tơn)

3.2 Kĩ năng

- Giải được một số bài tập đơn giản về động lượng, xung lượng của lực

- Vân dụng được định luật bảo tòan động lượng để giải quyết va chạm mềm

- Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực

- Kĩ năng phân tích, tổng hợp, suy luận kiến thức khoa học, dự đoán kết quả thí

nghiệm xảy ra

- Tinh thần làm việc hợp tác, làm việc nhóm, phát biểu trước đám đông

3.3 Thái độ

- Yêu thích khoa học và đặc biệt là môn học

- Ham học hỏi, tìm tòi, tư duy khoa học biện chứng

- Nêu được KN Hệ kín

- Nêu được ĐN, ý nghĩa, ghi được biểu thức Độnglượng và biểu diễn động lượng dưới dạng véc tơ chomột vật và cho cả hệ vật

- Phát biểu được nội dung và ghi biểu thức của ĐLBTĐL

K2: Trình bày được mối quan

hệ giữa các kiến thức vật lí - Trình bày mối quan hệ giữa động lượng, vận tốc vàkhối lượng của vật

- Quan hệ giữa động lượng của một vật trong hệ với

động lượng của cả hệ vật.

- Chỉ ra được điều kiện vận dụng định luật BTĐLK3: Sử dụng được kiến thức

vật lí để thực hiện các nhiệm vụhọc tập

- Sử dụng ĐL BTĐL để giải các bài toán va chạm,tương tác giữa hai vật

K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp,đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn

- Lấy được ví dụ thực tiễn về các hiện tượng liên quanđến sự bảo toàn động lượng

- Giải thích được một số hiện tượng thường gặp trongđời sống bằng ĐL BTĐL như: Súng giật khi bắn; Đạnnổ; khói phụt về sau của tên lửa, máy bay phản lực,pháo thăng thiên …

- Giải được bài toán về tính vận tốc giật lùi của súngsau khi bắn, đạn nổ

- Đặt được câu hỏi vì sao có hiện tượng súng bị giật khibắn, vì sao tàu vũ trụ tên lửa bay xa, lên cao được, tạisao người đi trên thuyền thì thuyền lại chuyển độngtheo chiều ngược lại với người …

P2: mô tả được các hiện tượng

tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí

và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó

- Mô tả được hiện tượng súng giật sau khi bắn, đạn nổ,trò chơi BIA, người đi trên thuyền, người nhảy từ trênthuyền lên bờ khi đi du lịch, khí phụt về phía sau khibắn súng B40, khí phụt về phía sau của các tên lửa …bằng ĐL BTĐL

- Chỉ ra được quy luật: khi một phần của vật (hệ vật)chuyển động về một phía thì phần còn lại sẽ chuyểnđộng theo hướng ngược lại

P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí

- Đọc các tài liệu, tìm kiếm bài viết trên mạng Internet,các thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm ảo, các video clip

về va chạm giữa các vật, ứng dụng và kiểm chứng địnhluật BTĐL

P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí

- Vận dụng được các thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm

ảo có trên mạng internet củng cố kiến thức về va chạm,tương tác giữa các vật liên quan đến BTĐL

P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong - Lựa chọn và sử dụng kiến thức toán học là phép cộng,chiếu véc tơ, hệ thức lượng giác áp dụng cho tam giác,

học tập vật lí hình bình hành… để giải bài toán về BTĐL.

P6: chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí - Biết được điều kiện để coi một hệ vật là hệ kín (thờigian tương tác rất ngắn, )P7: đề xuất được giả thuyết;

suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được

- Đề xuất được giả thuyết về phương, chiều chuyểnđộng của các vật sau khi va chạm; rút ra được hệ quả cóthể kiểm nghiệm của sự bảo toàn ĐL được đó là:

Phương chiều chuyển động của phần còn lại của 1 vật

(hoặc hệ vật) luôn ngược với phương chiều chuyển

động một phần của vật (hoặc hệ vật) được phóng ra.

P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành

xử lí kết quả thí nghiệm và rút

ra nhận xét

- Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiếnhành xử lí kết quả thí nghiệm kiểm chứng định luậtBTĐL và rút ra nhận xét

P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này

- Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm vàtính đúng đắn các nhận xét từ kết quả thí nghiệm

- Trao đổi kiến thức về véc tơ động lượng, độ lớn độnglượng, sự bảo toàn động lượng của một vật và sự bảotoàn tổng động lượng của hệ vật cả về phương chiều và

độ lớn

- Trao đổi, thảo luận nhóm làm thí nghiệm kiểm chứng

ĐL BTĐL và rút ra nhận xét

X2: phân biệt được những mô

tả các hiện tượng tự nhiên bằngngôn ngữ đời sống và ngôn ngữvật lí (chuyên ngành )

- Phân biệt véc tơ động lượng và độ lớn của độnglượng

- Phân biệt được mô tả chuyển động bằng phản lực vàchuyển động nhờ phản lực

X3: lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau, - Lựa chọn, đánh giá được nguồn thông tin từ: Tài liệu,Mạng In ternet, thí nghiệm kiểm chứng, quan sát các

hiện tượng thực tế liên quan

X4: mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ

- Mô tả được cấu tạo, hoạt động của tên lửa, máy bayphản lực, tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo, súng B40, súngpháo, đại bác…

X5: Ghi lại được các kết quả từcác hoạt động học tập vật lí củamình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )

- Ghi lại các thông tin thu được qua việc thu tập từ cácnguồn: tài liệu tham khảo, mạng Intrnet, quan sát trongthực tế

- Ghi lại kết quả của nhóm khi làm thí nghiệm kiểmchứng định luật

X6: trình bày các kết quả từ cáchoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp

- Trình bày kết quả thí nghiệm kiểm chứng ĐL BTĐLcủa nhóm

X7: thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí

- Thảo luận kết quả làm thí nghiệm kiểm chứng ĐLBTĐL

X8: tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí - Tham gia đầy đủ nội dung công việc do nhóm phâncông để thực hiện thí nghiệm kiểm chứng ĐL BTĐL.

- Xác định được kiến thức hiện có về động lực học,động lượng, sự bảo toàn động lượng, kỹ năng sử dụngtoán véc tơ để giải bài toán va chạm, tương tác

- Xác định được tinh thần, thái độ học tập, làm thínghiệm (sự hợp tác, tính hứng thú, tích cực trong họctập, tìm hiểu, làm thí nghiệm và giả thích các hiệntượng trong đời sống, KH-KT liên quan đến sự BTĐL).C2: Lập kế hoạch và thực hiện

được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân

- Lập, thực hiện được kế hoạch nghiên cứu bài học

- Có kế hoạch học tập nhằm bổ sung kiến thức, kỹ nănggiải bài toán ứng dụng BTĐL

C3: chỉ ra được vai trò (cơ hội)

và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp

cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí

- Chỉ ra được vai trò của việc phát hiện ra và nhữngứng dụng to lớn của ĐL BTĐL trong lĩnh vực Vật lí,trong KH-KT và đời sống (qua việc chinh phục vũ trụ:Tàu vũ trụ; vệ tinh nhân tạo) …

C4: so sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường

- Đánh giá được giá trị kinh tế, KH kỹ thuật, đời sống

xã hội về việc ứng dụng ĐL BTĐL chế tạo động cơphản lực; tên lửa; máy bay phản lực; phóng vệ tinh, tàu

vũ trụ lên không trung; động cơ phản lực …

C5: sử dụng được kiến thức vật

lí để đánh giá và cảnh báo mức

độ an toàn của thí nghiệm, của

các vấn đề trong cuộc sống và

của các công nghệ hiện đại

- HS biết vận dụng sự bảo toàn ĐL để lưu ý và phòngtránh được hiện tượng: Súng giật khi bắn; khí thuốcphụt về phía sau khi bắn súng B40, B41; Bước từthuyền lên bờ khi đi du lịch bằng thuyền trên sônghồ…

từ ngành vũ trụ Đặc biệt là những thông tin về quân

sự. > sự lệ thuộc, quyền lợi nhóm giữ các nước

4 Tiến trình dạy học

4.1 Nội dung 1: Động lượng

4.1.1 Hoạt động 1 + 2: Xung lượng của lực, Động lượng

1 Chuyển giao nhiệm vụ

- GV Đặt câu hỏi: Trong VC đại

lượng nào được bảo toàn? Vận

tốc? Khối lượng hay đại lượng

liên quan đến cả hai? Định hướng

HS việc tìm ra đại lượng đó

Nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh, giáo viên cho học sinh xem thí nghiệm va chạm trên đệm khí nằm ngang và quay chậm ở tốc độ bình thường giúp HS thấy được vận tốc vật sau va chạm khác nhau phụ thuộc vào khối lượng của chúng và kiểu va chạm Nhiệm vụ yêu

cầu HS trả lời câu hỏi Đại lượng được bảo toàn trong hệ kín khi hai vật va chạm trên đệm khí có quan hệ thế nào đến vận tốc và khối lượng của vật đó?(Câu hỏi lớn)

• HS thảo luận phương án làm thí nghiệm

• Hai nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để

đi đến kết luận chung

3 Báo cáo, thảo luận - Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận Giáo viên

điều hướng học sinh đi tới kết luận

4 Kết luận hoặc Nhận định hoặc I Động lượng

Hợp thức hóa kiến thức.

- Yêu cầu HS nêu ra kết luận qua

các ví dụ

- Nêu và phân tích khái niệm

xung lượng của lực

- Nêu lưu ý về lực trong định

nghĩa xung lượng của lực

- Yêu cầu HS nêu đơn vị của

xung lượng của lực

- Yêu cầu HS cho biết hướng của

vectơ động lượng

- Hướng dẫn để HS xây dựng

phương trình 23.3a

- Yêu cầu HS nêu ý nghĩa của các

đại lượng trong phương trình

23.3a

- Yêu cầu HS nêu ý nghĩa của

cách phạt biểu khác của định luật

b) Xung lượng của lực.

Khi một lực tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian t thì tích

t được định nghĩa là xung lượng của lực trong khoảng thời gian t ấy.

Đơn vị của xung lượng của lực là N.s

= m Đơn vị động lượng là kg.m/s

c) Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực.

Ta có : - = t

Hay: = t

Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

Ý nghĩa : Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời

gian thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật

4.2 Nội dung 2: Định luật bảo toàn động lượng

Ghi chú: - Mỗi nội dung có thể gồm các hoạt động khác nhau

- Mỗi hoạt động gồm 4 bước: Chuyển giao nhiệm vụ; Thực hiện nhiệm vụ;

Báo cáo, thảo luận; Kết luận hoặc Nhận định hoặc Hợp thức hóa kiến thức

- Trường hợp sử dụng phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề thì các hoạtđộng gồm:

Tình huống xuất phát - đề xuất vấn đề

phương án thí nghiệm

2 Thực hiện nhiệm vụ - HS đề xuất phương án Thí nghiệm và các khó khăn để

tìm ra phương án hiệu quả nhất

GV định hướng học sinh phát sử dụng các thí nghiệm và phân tích những khó khăn

Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề

1 Chuyển giao nhiệm vụ - Học sinh đề xuất giải pháp và GV định hướng các giải

? Vận tốc không bảo toàn, khối lượng không bảo toàn Vậy đại lượngnào sẽ bảo toàn? Hãy dự đoán và tìmphương án thí nghiệm?

pháp của HS dẫn tới phương án giải quyết tốt nhất

• GV cho mỗi nhóm làm một loại va chạm trên đệm khí để tìm đại lượng bảo toàn

• Cho hai nhóm nhỏ trao đổi vàtranh luận kết quả với nhau đểthống nhất trong nhóm lớn

• Nhóm 1: Phân tích 2 chuyển động cùng chiều VC

Nhóm 2: Phân tích hai CD ngược chiều VC

• Xác định yêu cầu thí nghiệm cần đo vận tốc của vật trước và sau va chạm

• Nhận định đươc việc đo vận tốc trước và sau khi VC(xảy ra trong thời gian rất ngắn) là rất khó khăn

• Đề xuất phương án sử dụng phần mềm phân tích video

• Căn cứ vào kết quả thí nghiệm các nhóm đưa ra kết luận về: Đại lượng bảo toàn, hướng của vận tốc…Các nhóm lớn BC kết quả

- Yêu cầu các nhóm BC kết quả nhóm và rút ra kết luận sơ bộ về Đại lượng bảo toàn? Đại lượng bảo toàn

có quan hệ thế nào với chiều CĐ củacác vật đó?

- Kết luận phương án và đưa ra giải pháp giải quyết vấn đề

Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề (Lí thuyết)

II Định luật bảo toàn động lượng

Động lượng của một hệ cô lập là không đổi.

+ + … +

3 Va chạm mềm.

Xét vật m 1 , chuyển động với đến va chạm vật m yên Sau va chạm hai vật nhập làm một và cùng chuyển động với vận tốc

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :

m + M = 0 => =

-3 Báo cáo, thảo luận Báo cáo kết quả và đưa ra kết luận

Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề (Thực hành)

1 Chuyển giao nhiệm vụ Kiểm chứng lại kết quả giữa lí thuyết và kết quả thực

hành thu được Đưa ra khẳng định khoa học về Định luật bảo toàn, điều kiện bảo toàn…

2 Thực hiện nhiệm vụ HS thực hiện thí nghiệm và kiểm chứng lí thuyết thu

5 Kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học

5.1 Hình thức kiểm tra, đánh giá

Câu hỏi bài tập, phiếu trả lời, thực hành

5.2 Công cụ kiểm tra, đánh giá

Nhóm năng

lực

Năng lực thành phần

- Nêu được KN Hệ kín

- Nêu được ĐN, ý nghĩa,ghi được biểu thức Độnglượng và biểu diễn độnglượng dưới dạng véc tơ chomột vật và cho cả hệ vật

- Phát biểu được nội dung

và ghi biểu thức của ĐLBTĐL

+ Định luật bảo toàn động lượng

K2: Trình bàyđược mối quan hệgiữa các kiến thứcvật lí

- Trình bày mối quan hệgiữa động lượng, vận tốc vàkhối lượng của vật

- Quan hệ giữa động lượngcủa một vật trong hệ vớiđộng lượng của cả hệ vật

- Chỉ ra được điều kiện vậndụng định luật BTĐL

+ Nêu điều kiện để coi một hệ vật là

hệ kín

K3: Sử dụng được - Sử dụng ĐL BTĐL để - Bài tập:

kiến thức vật lí đểthực hiện cácnhiệm vụ học tập

giải các bài toán va chạm,tương tác giữa hai vật

+ Bài tập tính toán về động lượngcủa mộ vật

+ Bài tập tính toán động lượng của

hệ gồm có hai vật tương tác

+ Bài tập tính toán động lượng củamột trong hai vật khi biết tổng độnglượng của hệ ban đầu và động lượngcủa vật còn lại

K4: Vận dụng(giải thích, dựđoán, tính toán, đề

ra giải pháp, đánhgiá giải pháp,…)kiến thức vật lívào các tình huốngthực tiễn

- Lấy được ví dụ thực tiễn

về các hiện tượng liên quanđến sự bảo toàn độnglượng

- Giải thích được một sốhiện tượng thường gặptrong đời sống bằng ĐLBTĐL như: Súng giật khibắn; Đạn nổ; khói phụt vềsau của tên lửa, máy bayphản lực, pháo thăng thiên

…

- Giải được bài toán về tínhvận tốc giật lùi của súngsau khi bắn, đạn nổ

- Lệnh (hoặc sử dụng phiếu HT):

+ Lấy ví dụ về sự bảo toàn độnglượng của vật, hệ vật trong thực tế.+ Giải thích hiện tượng thực tế:Súng giật khi bắn; Đạn nổ; khóiphụt về sau của tên lửa, máy bayphản lực, pháo thăng thiên, chuyểnđộng của con cá Mực và con Sứa

- Đặt được câu hỏi vì sao

có hiện tượng súng bị giậtkhi bắn, vì sao tàu vũ trụtên lửa bay xa, lên caođược, tại sao người đi trênthuyền thì thuyền lạichuyển động theo chiềungược lại với người …

- Phiếu HT: GV đưa ra một hiện

tượng vật lí (có thể là bức tranh,video clip…) HS tự đặt câu hỏi vềvấn đề liên quan đến sự bảo toànđộng lượng

P2: Mô tả đượccác hiện tượng tựnhiên bằng ngôn

- Mô tả được hiện tượngsúng giật sau khi bắn, đạn

nổ, trò chơi BIA, người đi

- Phiếu HT nhóm:

+ GV cho HS mô tả một số hiện