SKKN: Phân tích nội dung giảng dạy định luật bảo toàn động lượng (Phan Văn Thanh) Mở đầu I:lý chọn đề tài Định luật bảo toàn động lượng định luật học sinh học lớp 10 Là định luật tổng quát tự nhiên, định luật bảo toàn động lượng cho tương tác học mà cho loại tương tác khác Trong học cổ điển định luật bảo toàn Động lượng tương đương với định luật Niu tơn trường hợp mở rộng định luật bảo toàn Động lượng nghiệm định luật Niu tơn bị vi phạm Vì việc nắm vững định luật bảo toàn Động lượng công cụ tốt giải thích tượng tự nhiên giải tập trường hợp rõ lực tác dụng lên vật Việc học sinh nắm vững định luật bảo toàn Động lượng cần thiết, quan trọng bổ xung kiến thức cũ, vận dụng kiến thức học sinh mặt khác sở để học sinh học tốt phần Trong chương trình vật lý lớp THPT hai ban đường hình thành định luật bảo toàn Động lượng học sinh khác Trong trương trình ban nội dung định luật bảo toàn Động lượng phức tạp mẻ học sinh liên quan tới kiến thức mã học sinh không học tiết trước Vì để thực tốt kiến thức truyền thụ cho học sinh để học sinh sinh học tốt tác giả muốn đưa số quan điểm thống kiến thức 23 sách vật lý lớp 10 ban 31,32 sách vật lý lớp 10 nâng cao với tiêu đề “Phân tích nội dung giảng dạy định luật bảo toàn Động lượng” Ii: mục đích đề tài - Tìm nguyên nhân khó khăn cho việc tiếp thu kiến thức học sinh định luật bảo toàn Động lượng - Xác định nội dung, kiến thức trọng tâm mà học sinh cần nắm truyền đạt cho học sinh - Hệ thống hoá lại kiến thức bố cục hai ban nâng cao dạy định luật bảo toàn Động lượng - Tích luỹ kinh nghiệm kiến thức cho thân công tác giảng dạy - Là tài liệu tham khảo cho giáo viên trường Iii: đối tượng , phạm vi đề tài Đối tượng: - Học sinh lớp 10 Phạm vi: Bài 23 “Động lượng, định luật bảo toàn Động lượng – sách giáo khoa vật lý lớp 10 ban bản” Bài 31, 32 sách giáo khoa vật lý lớp 10 ban nâng cao IV nhiệm vụ dề tài 1: Xác định rõ nội dung, kiến thức trọng tâm cần thiết truyền đạt cho học sinh 2: Bố cục nội dung hai tiết dạy cho hai ban thống nội dung hai tiết cho phù hợp thống chung 3: Nghiên cứu phương pháp dạy học nêu vấn đề V: Phương pháp nghiên cứu Thông qua việc nghiên cứu tài liệu trao đổi với giáo viên môn thực qua số tiết dạy Nội dung Phần i: sở lý luận chung I: sở chung Trong vật lý tồn hai khái niệm vận tốc động lượng V m V ( khác số m) Véc tơ vận tốc đặc trưng cho chuyển động mặt động học riêng cho biết vật chuyển động hay nói cách khác vận tốc mô tả chuyển động mà không liên quan tới nguyên nhân làm biến đổi chuyển động Véc tơ động lượng đặc trưng cho chuyển động mặt động lực học liên quan tới lực làm thay đổi chuyển động vật xét tới chuyển động vật sang vật khác phải dùng động lượng để đặc trưng Đại lượng bảo toàn hệ kín (hệ cô lập): Qua nhiều kỷ nghiên cứu nhà bác học phát hệ kín có loạt đại lượng vật lý bảo toàn động lượng hệ đại lượng bảo toàn.” Bảo toàn có nghĩa giá trị , phương , chiều với đại lượng vật lý có hướng luôn không bị thay đổi theo thời gian hệ có biến đổi khác Định luật bảo toàn Động lượng quan trọng chúng áp dụng cho hệ kín vi mô nguyên tử, hạt nhân đến vĩ mô vật thể xung quanh ta, thiên thể, thiên hà Đúng cho tượng không tượng vật lý mà cho tất tượng giới vô sinh hữu sinh II: sở lý luận 1: Những thuận lợi tiến hành giảng dạy thầy việc học trò định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn động lượng định luật mà học sinh lần tiếp cận lớp 10 lên có nhiều kiến thức phần mang tính tò mò khám phá học sinh Các đường hình thành khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng hai sách dựa định luật Niu tơn mà trước học sinh học kỹ Việc vân dụng định luật vào thực tiễn sâu sắc, giải thích tượng gần gũi với đời sống hàng ngày học sinh Những khó khăn tiến hành giảng dạy thầy việc học trò định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn động lượng định luật mà học sinh lần tiếp cận lớp 10 có nhiều kiến thức mà học sinh cần phải nắm hệ kín,động lượng, định luật bảo toàn động lượng Trong việc tiếp thu khái niệm lại có khái niệm để định nghĩa khái niệm Ví dụ khái niệm hệ kín liên quan tới hệ vật, nội lực, ngoại lực mà học sinh ban trước chưa học có THCS mơ hồ Việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng vào việc giải tập, giải thích tượng gặp khó khăn kiến thức không đồng môn học ví dụ giải toán đạn nổ, tìm véc tơ tổng động lượng hai véc tơ động lượng biết chúng hợp góc cần áp dụng hàm sin hay cosin học sinh lười học lý thuyết nhà lên khó phân biệt hệ vật hệ kín Mặc dù học sinh học khái niệm véc tơ vật lý phần học trước khái niệm khó học sinh áp dụng vào tượng vật lý cụ thể lên việc tiếp thu khái niệm véc tơ động lượng, tổng hợp véc tơ động lượng gặp nhiều khó khăn Con đường hình thành khái niệm ban không rõ ràng mang tính cục đơn lẻ không tổng quát III: sở lý thuyết Học sinh cần nắm vững khái niệm, định luật thời gian học lớp tiết học với lượng kiến thức sau : 1: Hệ kín - Hệ kín hay gọi hệ cô lập hệ nào? Khái niệm: Hệ kín (hệ cô lập) hệ vật mà vật hệ tương tác với nhau( xuất nội lực) mà không tương tác với vật khác hệ (Không có ngoại lực) - Trong thực tế hệ vật coi hệ kín? Với định nghĩa thực tế ta gặp để hệ vật coi hệ kín hệ vật cần thoả mãn điều kiện sau A: Có ngoại lực tác dụng lên hệ ngoại lực bị triệt tiêu lực khác B: Nội lực lớn nhiều so với ngoại lực xẩy thời gian ngắn coi hệ vật gần hệ kín 2: Động lượng - Khái niệm động lượng, biểu thức, đơn vị, xác định phương, chiều, giá trị động lượng chất điểm Mở rộng cho hệ có n vật + Khái niệm Động lượng Động lượng P vật đại lượng vật lý véc tơ đo tích khối lượng m vận tốc V vật + Biểu thức: P = mV + Đơn vị: Đơn vị động lượng kg m s-1 Động lượng đại lượng đặc trưng cho chuyển động mặt động lực học Đối với chất điểm hay vật véc tơ động lượng có đặc trưng sau - Điểm đặt nằm tâm vật hay chất điểm - Phương, chiều véc tơ Động lượng phương chiều véc tơ vân tốc - Độ lớn P = mV Mở rộng cho hệ có n vật véc tơ động lượng hệ vật xác định P Hệ = P + P + P +………+ P n 3: Định luật bảo toàn Động lượng Nội dung định luật bảo toàn Động lượng, phạm vi áp dụng +Xây dựng định luật Xét hệ chất điểm gồm n vật tương tác với hệ chịu tác dụng nội lực ngoại lực - Gọi F IK nội lực chất điểm hệ tác dụng lên chất điểm thứ k n F IK = F IjK j 1 - Gọi F eK tổng tất ngoại lực tác dụng lên chất điểm thứ k hệ n F eK = F ejK j 1 Theo định luật II Niu tơn ta có F IK + F eK = d ( P) dt Tổng tất nội lực, ngoại lực tác dụng lên hệ n n F eK + F iK = k 1 k 1 d ( P + P + P +………+ P n) dt (I) Theo định luật III Niutơn hệ nội lực xuất cặp chúng tự triệt tiêu đó: n F iK = k 1 n Nếu hệ vật hệ kín hay hệ cô lập thì: F eK = phương trình (I) thoả mãn k 1 P + P + P +………+ P n = Const điều có ý nghĩa vật lý Trong hệ cô lập tổng động lượng hệ bảo toàn Nội dung định luật: Trong hệ cô lập hay hệ kín tổng động lượng hệ bảo toàn ( bảo toàn có nghĩa phương, chiều, độ lớn động lượng hệ không đổi theo thời gian.) Trong trường hợp hệ hệ kín hay hệ cô lập hình chiếu ngoại lực lên phương không hình chiếu tổng động lượng hệ lên phương bảo toàn n F iKX = P 1x + P 2x + P 3x +………+ P nx = Const k 1 4: Định lý động lượng nội dung Độ biến thiên động lượng hệ vật khoảng thời gian xung lượng tổng tất lực tác dụng lên hệ khoảng thời gian IV sở thực tiễn Vận dụng định luật bảo toàn Động lượng để giải thích tượng: 1,Chuyển động phản lực Nguyên tắc: Chuyển động vật tự tạo chuyển động cách phóng phía phần 2, ứng dụng sống: Trong tự nhiên nguyên tắc hoạt động vật dựa nguyên tắc chuyển động phản lực nhiều ví dụ chuyển động loại côn trùng chuồn chuồn, chim,.v v.hay tượng Súng giật bắn Ta vận dụng nội dung định luật vào giải thích tượng sau: Ví dụ súng bắn đạn bay phía trước súng giật lùi lại phía sau Vì theo định luật bảo toàn động lượng ta coi hệ súng đạn hệ kín trước bắn hệ súng- đạn có tổng động lượng không sau bắn giả sử súng có khối lượng M chuyển động với vận tốc V viên đạn có khối lượng m chuyển động với vân tốc V theo định luật bảo toàn động lượng sau bắn tổng động lượng hệ phải không M V +m V 1=0 V = - m V M Dấu ( - ) có nghĩa sau bắn súng chuyển động ngược chiều với đạn 3, ứng dụng khoa học kỹ thuật Vận dụng định luật bảo toàn động lượng người chinh phục vũ trụ cách tạo động tên lửa, máy bay v v 4,Vận dụng định luật bảo toàn để giải tập học đơn giản : a dạng tập hệ hai vật va chạm +Hệ hai vật va chạm hệ quy chiếu không quán tính dạng áp dụng