Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp sử dụng định luật bảo toàn cơ năng và chuyển hóa năng lượng, ưu thế của phương pháp so với phương pháp động lực học

Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com PHỤ LỤC A - ĐẶT VẤN ĐỀ I TÊN ĐỀ TÀI II LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Lý khách quan: Lý chủ quan: B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I CƠ SỞ LÍ LUẬN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU II.1 PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG II.1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.1 Đ ng 1.1.2 Th 1.1.3 Cơ 1.1.4 S a ch c c 1.1.5 S chuyển hóa lượng II.1.2 CÁC DẠNG TỐN VÀ BÀI TẬP VÍ DỤ 1.2.1 D ng Áp dụng định luật bảo toàn 1.2.2 D ng 2: Bài tốn va chạm 1.2.3 D ng 3: Chuyển hóa lượng II.2 PHẦN ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HĨA NĂNG LƯỢNG SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC II.2.1 CƠ SỞ LÍ THUYẾT II.2.2 ƯU THẾ VÀ VÍ DỤ DẪN CHỨNG II.3 PHẦN BÀI TÂP TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN VÀ TỰ LUẬN VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP III KẾT LUẬN IV- TÀI LIỆU THAM KHẢO Footer Page of 133 Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG, ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC TRONG VIỆC GIẢI CÁC BÀI TOÁN CƠ VẬT LÝ LỚP 10 A - ĐẶT VẤN ĐỀ: I TÊN ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HĨA NĂNG LƯỢNG, ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC TRONG VIỆC GIẢI CÁC BÀI TOÁN CƠ VẬT LÝ LỚP 10 II LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Lý khách quan: Để đảm bảo tốt việc thực mục tiêu đào tạo môn Vật lý trường trung học phổ thơng nói chung lớp 10 nói riêng, cung cấp cho học sinh kiến thức phổ thơng bản, có hệ thống, số kiến thức nâng cao toàn diện Rèn luyện cho em học sinh kỹ như: kỹ vận dụng kiến thức Vật lý để giải thích tượng Vật lý đơn giản, ứng dụng đời sống, kỹ quan sát vận dụng phương pháp vào giải tập vật lí học, phát huy tính tích cực sáng tạo nâng cao tầm nhìn em mơn vật lí có tầm quan trọng kĩ thuật đời sống Lý chủ quan: Trong trình giảng dạy môn vật lý cụ thể phần học vật lý 10 nhận thấy đại đa số học sinh gặp vướng mắc giải tập phần định luật bảo tồn chuyển hóa lượng, chưa hiểu rõ tiện lợi ưu phương pháp so với phương pháp động lực học kết hợp phương pháp để giải tốn khó hay Nhằm phần tháo gỡ khó khăn cho em học sinh, cung cấp kiến thức dạng tốn khó hay, rõ phương pháp kết hợp có tính khóa học q trình làm tập phần giúp em có hứng thú, u thích sáng tạo mơn học vật lý Vì tơi mạnh dạn chọn đề tài “ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HĨA NĂNG LƯỢNG, ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC TRONG VIỆC GIẢI CÁC BÀI TOÁN CƠ VẬT LÝ LỚP 10 ” Qua đề tài mong muốn cung cấp cho em số kĩ năng, sử hiểu sâu sáng tạo toàn diện việc giải tập vật lý chương trình vật lý 10 B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I CƠ SỞ LÍ LUẬN Định luật bảo tồn chuyển hóa lượng định luật quan trọng Dùng định luật để giải tốn vật lí 10 kể trường hợp có khơng có ma sát, nhanh nhiều, tiện lợi nhiều giải phương pháp động lực học chí có dạng tốn mà phương pháp động lực học giải phải vận dụng đến định luật bảo tồn Footer Page of 133 Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com chuyển hóa lượng phải kết hợp hai phương pháp giải dạng tốn Trong sách giáo khoa vật lí 10 chương trình nâng cao đề cập định luật bảo toàn vào giải dạng toán chuyển động ném, va chạm đàn hồi lắc đơn Chưa có chưa nói rõ dạng tốn sử dụng chuyển hóa lượng tập, dạng toán phức tạp hơn, chưa tiện lợi hay ưu phương pháp sử dụng định luật bảo toàn chuyển hóa lượng so với phương pháp động lực học hay kết hợp hai phương pháp để giải tốn phức tạp, khó cho học sinh lớp chuyên, lớp chọn Từ nhìn nhận kết hợp kinh nghiệm dạy lớp chọn năm học 2012- 2013 vừa qua cảm thấy chất lượng kiến thức phương pháp mà sách giáo khoa cung cấp chưa đủ chưa phong phú để giúp em tư hay phát huy tinh động tích cực khám phá hay vật lí học lớp 10 Ở xin giới thiệu phương pháp sử dụng định luật bảo tồn chuyển hóa lương số dạng toán ứng dụng nhiều học vật lí 10, ưu phương pháp so với phương pháp động lực học số dạng toán kết hợp hai phương pháp giới hạn tốn chương trình vật lí 10 để giúp em hoc sinh khắc sâu định luật, đồng thời phát huy tính tích cực động sáng tạo vận dụng lí thuyết, phương pháp vào tập Đề tài tập trung nghiên cứu cách sử dụng định luật bảo toàn chuyển hóa lương giải toán vật lý 10 ưu tiện ích phương pháp so với phương pháp động lực học đưa số dạng tốn có kết hợp hai phương pháp giải tập vật lý 10 nâng cao trường trung học phổ thông, cụ thể em học sinh lớp 10 học sinh tốp đầu trường THPT hay trường chuyên lớp chọn áp dụng, tích lũy lớp 10A2 trường THPT Hoằng Hóa II năm học 2012 – 2013 vừa qua II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU II.1 PHẦN PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG II.1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.1 Đ ng a Đ nh ngh a: Động dạng lượng có vật chuyển động Ch Wđ có giá trị lớn Wđ  mv (J) W phụ thuộc hệ quy chiếu đ b) Đ nh l ng năng: 2 mv2  mv1  A ; 2 Footer Page of 133 A : tổng công l c tác dụng vào vật) Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com 1.1.2 Th : lượng hệ có tương tác vật hệ hay phần vật thông qua lực m   P  mg a Th t ng t ng Wt = mgh ốc mặt đất) h Hình l0 b Th đàn h Wđh  kx ốc ứng với trạng thái l xo h ng b n dạng x Hình 1.1.3 Cơ - Định ngh a : dạng lượng hệ bao gồm động W = Wđ + Wt - Định luật bảo toàn : Hệ kín, khơng ma sát : W2 = W1  Wđ2 + Wt2 = Wđ1 + Wt1  ∆W = 1.1.4 S a ch c c - Định luật v va chạm : Nếu ngoại lực triệt tiêu nh so với nội lực tương tác, hệ vật va chạm bảo toàn đ ng lượng Đặc biệt, va chạm đàn hồi c n có bảo tồn đ ng - M t t ng hợp va chạm : a Va chạm đàn hồi xuyên tâm v1 '  m1  m2 v1  2m2 v2 ; m1  m2 v2 '  m2  m1 v2  2m1v1 m1  m2 b Va chạm đàn hồi cầu với mặt ph ng cố định (m2  , v2 = 0) Va chạm xuyên tâm : v1’ = - v1 Va chạm xiên : vt’ = vt; vn’ = - vt , vt’ : thành phần tiếp tuyến Footer Page of 133 Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com , vn’ : thành phần pháp tuyến c Va chạm không đàn hồi xuyên tâm (v1’ = v2’ = v’) v  m1v1  m2 v2 m1  m2 1.1.5 S chuyển hóa lượng Năng lượng: đại lượng vật lí đặc trưng cho khả sinh cơng vật Năng lượng tồn nhiều dạng khác nhau: năng, nội năng, lượng điện trường, lượng từ trường… Năng lượng chuyển hố qua lại từ dạng sang dạng khác truyền từ vật sang vật khác ưu ý: Công số đo phần lượng bị biến đổi W = W1 = W2+ Ams = Wđ + Wt + Ams ∆W = W1-W2= Ams II.1.2 CÁC DẠNG TOÁN VÀ BÀI TẬP VÍ DỤ 1.2.1 D ng Áp dụng định luật bảo toàn Phương ph p giải Khi áp dụng định luật bảo toàn cần : - Xác định biểu thức cụ thể động hai vị trí vật Thơng thường ta chọn hai vị trí có động khơng vị trí mà việc tính tốn đơn giản - Chọn mốc cho việc tính vật dễ - Định luật bảo toàn áp dụng trọng lực lực đàn hồi ( l c th Bài p dụ Từ độ cao 10 m so với mặt đất, vật ném lê n cao theo phương th ng đứng với vận tốc đầu m/s B qua sức cản c khơng khí lấy g = 10 m/s a Tính độ cao cực đại mà vật đạt so với mặt đất b Tính vận tốc vật thời điểm vật có động c Tìm tồn phần vật, biết khối lượng vật m = 200 g Hướng dẫn: Chọn gốc mặt đất a) Tìm hmax Cơ vị trí ném A: WA = mv A  mghA vB  ọi B vị trí cao mà vật đạt :  Cơ vật B : Theo định luật bảo toàn :  hmax  WB  WtB  mghmax WB  WA  mghmax  v A  mghA vA2  hA  1, 25  10  11, 25m 2g Footer Page of 133 Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com b Tính vận tốc vật thời điểm vật có động WđC = WtC => WC = WđC + WtC = 2WđC Theo định luật bảo toàn năng: WC  WB  mvC2  mghmax  vC  ghmax  7,5 2m / s c Tìm toàn phần vật, biết khối lượng vật m = 200 g W  WB  mghmax  0, 2.10.11, 25  22,5 J 1.2.2 D ng 2: Bà toán va chạm Phương ph p giải Bài toán va chạm hai vật thường xét trường hợp sau : - Va chạm m m : Trong trường hợp va chạm hai vật mềm hồn tồn áp dụng định luật bảo toàn đ ng lượng, cần ý sau va chạm hai vật có vận tốc Định luật bảo tồn khơng với trường hợp - Va chạm đàn h : Trường hợp vật va chạm đàn hồi định luật bảo toàn đ ng lượng định luật bảo toàn nghiệm Do áp dụng hai định luật Bài p dụ Hai h n bi A B, có khối lượng m1 = 150 g m2 = 300 g treo hai sợi dây khối lượng khơng đáng kể có chiều dài l = 1m vào điểm Kéo lệch h n bi A cho dây treo nằm ngang hình v thả nh ra, đến va chạm vào h n bi B Sau va chạm, hai h n bi chuyển động ? Lên đến độ cao so với vị trí cân ? Tính phần động biến thành nhiệt va cham Xét hai trường hợp : a Hai h n bi chì, va chạm va chạm mềm b Hai h n bi thép, va chạm va chạm đàn hồi trực diện Trong trường hợp kiển tra lại định luật bảo toàn lượng Hướng dẫn : O Chọn mốc tính vị trí cân h n l m1 bi B trước va chạm p dụng định luật bảo toàn cho hệ gồm h n bi A trái đất l m1v12  m1 gl   1  v1  gl a Hai h n bi chì, va chạm va chạm mềm : m2 Khi hai h n bi va chạm mềm, chúng không bảo tồn phần động biến thành nhiệt Ngay sau va chạm hai h n bi chuyển động vận tốc u p dụng định luật bảo tồn động lượng ta có : m1v   m1  m2  u  u  Footer Page of 133 m1v v   m1  m2   2 Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com Động hệ hai h n bi sau va chạm : m1u m2u 3m1u 3m2 m1 gl     Wđ = 2 ’  3 Sau va chạm hai h n bi dính vào tiếp nối chuyển động tr n h n bi A Khi hệ gồm hai h n bi lên đến độ cao tối đa h tồn động Wđ’ s chuyển thành Wt’ =  m1  m2  gh  3m1gh p dụng định luật bảo toàn : m1 gl l  3m1 gh  h   11cm Wt’ = Wđ’   4 Phần động h n bi A biến thành nhiệt : m1 gl 2m1 gl   1J Q = Wđ - Wđ’ = m1 gl   5 3 K ểm t a lạ định luật bảo toàn lượng : Ban đầu lượng hệ hai h n bi m1 gl h n bi A độ cao l m1 gl Sau va chạm, hệ , khơng bảo tồn mà phần động bi A chuyển thành nhiệt, trình va chạm mềm Nhưng lượng bảo toàn : m1 gl + m1 gl =Q b) Va chạm đàn h  6 t c d ện : ọi v1 ; v2 vận tốc honf bi A B sau va chạm p dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn cho hệ gồm hai h n bi A B ta có : m1v  m1v1  m2v2  v  v1  2v2 7 m1v m1v12 m2v22    v  v12  2v22 8 2 v 2v Từ , ta suy : v1   ; v2   9 3 Như : Bi A chuyển động ngược chiều với chuyển động ban đầu H n bi B chuyển động tiếp phía trước Ngay sau va chạm, động h n bi A B : m1v12 m1v m1 gl m2v22 4m1v 8m1 gl   Wđ1 = 11 10 Wđ2 =   18 ọi h1 ; h2 độ cao cực đại mà bi A, bi B lên sau va chạm Áp dụng định luật bảo tồn năng, ta có : Footer Page of 133 Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com Wđ1 =Wt1  m1 gh1  m1 gl l  h1   11cm 9 12 8m2 gl 8l  h2   44cm 13 9 K ểm t a lạ định luật bảo toàn lượng : Năng lượng lúc sau hệ : m gl 8m gl Wt1= Wt2 =   m1 gl  lượng ban đầu 9 Wđ2=Wt2  m2 gh2  1.2.3 D ng 3: Chuyển hóa lượng Phương ph p giải Dạng toán cần ý đến chuyển hóa lương thành lượng ? áp dụng định luật bảo tồn lượng tồn phần Bên cạnh phải vận dụng cơng thức tính cơng ngoại lực, cu thể công lực ma sát… Bài p dụ Hai vật có khối lượng m nối l xo đặt mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát vật với mặt bàn  Ban đầu l xo không biến dạng Vật nằm sát tường Tác dụng lực không đổi F hướng theo phương ngang đặt vào vật hướng dọc theo trục l xo xa tường hình k Sử dụng định luật bảo tồn năntg lượng, F tìm điều kiện độ lớn lực F để vật di chuyển được? 2) Khơng tác dụng lực mà Hình truyền cho vật vận tốc v0 hướng phía 2a v0 tường hình 2b Độ cứng l xo k k a Tìm độ nén cực đại x1 l xo b Sau đạt độ nén cực đại, vật chuyển động ngược lại làm l xo bị giãn Biết vật Hình khơng chuyển động Tính độ giãn cực đại x2 2b lò xo c H i phải truyền cho vật vận tốc v0 tối thiểu để vật bị l xo kéo kh i tường? Hướng dẫn: Để vật dịch chuyển l xo cần giãn đoạn là: x  mg k ực F nh cần tìm ứng với trường hợp l xo giãn đoạn x vận tốc vật giảm Cơng lực F q trình viết tổng công ma sát l xo: F.x  Footer Page of 133 kx2  mg.x Header Page of 133 www.sangkienkinhnghiem.com Vậy: F  mg Truyền cho vật vận tốc v0 phía tường a, Bảo toàn năng: 2 mv kx   mgx 2  x1  2mg m x1  v  k k 2 mg  mg  mv0   Nghiệm dương phương trình là: x1     k k  k  b, ọi x2 độ giãn cực đại l xo: kx kx  mg ( x  x )  2 2 2 2mg  mg  mv0 3mg     ; x2  x1   k k k  k  c Để vật bị kéo kh i tường l xo phải giãn đoạn x3 cho: kx  mg (1) Vận tốc v0 nh ứng với trường hợp l xo bị giãn x3 vật dừng lại Phương trình bảo toàn lượng: 2 mv kx   mgx - Cho trình l xo bị nén x1 (2) 2 - Cho trình l xo chuyển từ nén x1 sang giãn 2 2mg kx kx x x   mg ( x  x )  x3: (3) Từ  k 2 3mg 15m Kết hợp với , ta được: x  Thay vào , ta được: v0  g k k II.2 PHẦN ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC II.2.1 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Phương ph p ng l c học Phương pháp động lực học phương pháp khảo sát chuyển động vật dựa sở định luật Niu-ton Phương pháp động lực học bao gồm bước sau : 2.1.1 Xác định đầy đủ lực tác dụng lên vật hệ vật Với lực xác định cần rõ điểm đặt, phương, chiều, độ lớn 2.1.2 Các lực tác dụng lên vật thường : - Các lực tác dụng trường lực gây trường hấp dẫn, điện trường, từ trường… - Các lực tác dụng liên kết vật: ực căng, lực đàn hồi… Footer Page of 133 Header Page 10 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com - Các lực tác dụng vật chuyển động mặt: ực ma sát, phản lực pháp tuyến… 2.1.3 Chọn hệ trục toạ độ làm hệ quy chiếu để khảo sát chuyển động Đa số toán khảo sát chuyển động vật đường th ng mặt ph ng xác định Khi ta chọn hệ trục toạ độ có trục song song với chuyển động vật mặt ph ng chuyển động vật nên chọn trục toạ độ song song với nhiều lực tác dụng 1.3.1 Bước viết phương trình Niu-ton cho vật hệ vật dạng véc tơ)  Vật ma  Hệ vật :  F lực tác dụng lên vật)  tổng   m1a1   F1    m2 a   F2 1.3.2 Tiếp theo chiếu phương trình véc tơ lên trục toạ độ chọn 1.3.3 Khảo sát phương trình chuyển động theo phương trục toạ độ Lưu : Đối với hệ nhiều vật người ta phân biệt: a) Nội lực lực tương tác vật hệ b) Ngoại lực lực vật bên hệ tác dụng lên vật hệ II.2.2 ƯU THẾ VÀ DẪN CHỨNG 2.2.1 Ưu h Trên phương pháp động lực học chủ yếu kết hợp phương pháp tọa độ định luật II Newton, phương pháp hạn chế giải tốn phức tạp tập ví dụ dạng Bên cạnh phương pháp sử dụng định luật bảo tồn chuyển hóa lượng giải đươc tất toán mà phương pháp động học thường giải Đối với phương pháp động lực học phải phân tích tất lực tác dụng vào vật hệ vật, nhận rõ tính chất tác dụng lực học tính chất chuyển động vật hệ vật, song không tránh việc phải thiết lập q nhiều phương trình cho hệ vật có nhiều vật phải giải hệ toán học sau chiếu lên trục tọa độ C n phương pháp sử dụng định luật bảo tồn chuyển hóa lượng trút b trình phức tạp dễ nhầm lẫn để đưa phương trình tốn học đơn giản Đó phân tính mang tính lý tính sau ví dụ chứng minh điều 2.2.2 Bài p dụ 2.2.1 Ví dụ 1: Một xe trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt ph ng nghiêng góc α = 300 Chiều dài mặt ph ng nghiêng l = 1m lấy g = 10m/s Tính vận tốc vật chân mặt ph ng nghiêng Footer Page 10 of 133 10 Header Page 11 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com Bài giải: Cách 1: Sử dụng phương pháp động lực học Phân tích lực tác dụng lên vật chọn truc tọa độ hình v Các lực tác dụng vào vật:   Trọng lực P , phản lực N mặt ph ng nghiêng     p dụng định luật Newton F  P  N  m a Chiếu lên trục x : Psinα = ma  a = 5m/s2 2 p dụng công thức chuyển động biến đổi v  v0  2as với s = l =1m v0   v  10m / s Cách Sử dụng phương pháp định luật bảo toàn Chọn gốc mặt phăng ngang ta có: Ở đỉnh dốc: WA = Wt = mgh = mglsinα Ở chân dốc: WB = Wđ = mv p dụng định luật bảo toàn W A = WB  v  10m / s Với hai phương pháp giải tốn phương pháp sử dụng định luật bảo toàn gọn, tiện lợi nhanh nhiều Trong tốn ví dụ có ma sát ta sử dụng phương pháp động lực học phải phân tích thêm lực ma sát, c n với phương pháp sử dụng định luật bảo toàn ta phải chuyển hóa phần thành cơng ma sát Bên cạnh c n dạng tốn mà phương pháp động lực học khơng thể giải tốn lắc đơn tìm vận tốc, tìm lực căng T… cần phải kết hợp hai phương pháp thi tìm vấn để toán Sau vị dụ dẫn chứng 2.2.2 Ví dụ Quả cầu nh khối lượng 500 g treo đầu sợi dây dài m, đầu dây cố định Kéo cầu kh i vị trí cân cho dây hợp với phương th ng ứng góc 450 thả tự Tìm: a Vận tốc lắc qua vị trí cân Footer Page 11 of 133 11 Header Page 12 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com b Tính lực căng dây vị trí cân Hướng dẫn : - Vật chịu tác dụng lực: + Trọng lực P + ực căng dây T - Vật chuyển động trường lực thế, ta áp dụng định luật bảo tồn để giải tốn Ngồi ta giải định lí động a Chọn gốc vị trí cân vị trí thấp vật Viết biểu thức định luật bảo tồn cho vị trí góc 450 WA  WB  WtA    WdB vị trí cân  mghA  mvB2    Với : hA  l  cos 450  l  cos45   2  gl 1  cos450   2.10.11    20  10  2, 42m / s   b) Khi cần tính đến lực căng dây T, ta phải áp dụng lại Định luật II Niu tơn cho vật vị trí cần tính - Chú ý vật chuyển động tr n với gia tốc hướng tâm, hợp lực trọng lực lực căng lực hướng tâm - Viết biểu thức định luật II Niu tơn cho vật vị trí cân B: P  T  maB - Chiếu phương trình lên trục hướng tâm B : vB2  P  T  maht  m l vB 2, 422  T  maht  m  0,5.10  0,5  7,93N l 2.2.3 Ví dụ Quả cầu nh khối lượng m treo đầu sợi dây dài l, đầu dây cố định Từ vị trí cân băng cần cung cấp vận tốc nh để cầu quay v ng Hướng dẫn : Tương tự ví dụ ta chọn Chọn gốc vị trí cân vị trí thấp vật Viết biểu thức định luật bảo toàn cho vị trí cao vị trí cân WC  WB  W Footer Page 12 of 133 tC  WđC  WđB  mghC  1 mvC2  mvB2 (1) 2 12 Header Page 13 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com Viết biểu thcs định luật II Newton vị trí cao C    P  T  maC Chiếu phương trình lên trục hướng tâm C mvC2 P  T  maht  l mvB2  5mgl T l Từ Ta được: Điều kiện để cầu quay v ng T   vBMin  5gl (m / s) Với dạng tốn ví dụ thi khơng riêng phương pháp giải mà phải có kết hợp phù hợp hai phương pháp đưa kết phù hợp với yêu cầu toán II.3 PHẦN BÀI TÂP TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN VÀ TỰ LUẬN VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP 3.1 Bài p rắc nghiệ kh ch quan Câu 1: Búa máy có khối lượng 500 kg rơi từ độ cao m đóng vào cọc, làm cọc ngập thêm vào đất 0,1 m ực đóng cọc trung bình 80000 N Hiệu suất máy bao nhiêu? A 60 % B 70 % C 80 % D 50 % Câu 2: Một ô tô có công suất động 100 kW Đang chạy đường với vận tốc 36 km/h ực kéo động lúc là: A 1000 N B 10000 N C 2778 N D 360 N Câu 3: Một h n bi có khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v đến va chạm tuyệt đối đàn hồi với bi m2 nằm yên Sau va chạm, hai có vận tốc có đọ lớn v/2 Tỉ số khối lượng m1 là: m2 A B C 0,5 D 1/3 Câu 4: Một gàu nước khối lượng 10 kg kéo lên cao m khoảng thời gian phút 40 giây g = 10 m/s2 Công suất trung bình lực kéo là: A W B W C W D W Câu 5: Người ta ném h n bi theo phương ngang với vận tốc đầu 15 m/s rơi xuống đất sau s B qua sức cản khơng khí g = 10 m/s2 Hịn bi ném từ độ cao nào? Tầm bay xa bao nhiêu? A 80 m 80 m B 80 m 60 m C 60 m 80 m D 60 m 60 m Câu : Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh dốc dài 10 m, góc nghiêng mặt dốc mặt ngang 300 B qua ma sát g = 10 m/s2 Vận tốc vật chân dốc : A 10 2m / s B.10m/s C 2m / s D 5m / s Footer Page 13 of 133 13 Header Page 14 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com Câu : Khoảng cách từ h a tới mặt trời gấp lần khoảng cách từ trái đất tới mặt trời Một năm h a gấp lần năm trái đất ? A 1,5 B 1,8 C 2,25 D 3,2 Câu : Tác dụng lực F không đổi, làm vật dịch chuyển từ trạng thái nghỉ độ dời s vận tốc v Nếu tăng lực tác dụng lên n lần với độ dời s Vận tốc vật tăng thêm ? A n lần B n2 lần C n lần D 2n lần Câu : Một lắc đơn có độ dài m Kéo cho hợp với phương th ng đứng góc 450 thả nh Độ lớn vận tốc lắc qua vị trí dây treo hợp với góc 300 : A 17,32 m/s B 2,42 m/s C 3,17 m/s D 1,78 m/s Câu 10: Chọn câu đúng: Viên bi A chuyển động với vận tốc v va chạm vào viên bi B khối lượng với viên bi A B qua mát lượng qua trình va chạm Sau va chạm: v B Hai viên bi chuyển động với vận tốc v C Viên bi A bật ngược lạ với vận tốc v A Hai viên bi chuyển động với vận tốc D Viên bi A đứng yên, viên bi B chuyển động với vận tốc v 3.2 Bài p lu n Bài 1: Một ống thủy tinh khối lượng M có đựng vài giột ête đậy nút khối lượng m Ống thủy tinh gắn đầu cứng dài L trọng lượng khơng đáng kể Khi hơ nóng ống thủy tinh ête bốc hơi, nút bị bật áp suất ête H i vận tốc bé nút phải để ống thủy tinh quay v ng quanh điểm treo Đ p số: 5MgL m Bài : Một ô tô khối lượng chuyển động với vận tốc 36 km/h tắt máy xuống dốc, hết dốc thời gian 10 s óc nghiêng dốc 20 , hệ số ma sát dốc xe 0,01 Dùng định luật bảo tồn, tính: a ia tốc xe dốc suy chiều dài dốc b Vận tốc xe chân dốc Đ p số: a/ 3,33 (m/s2) b/ 43,3 (m/s) Bài : Một vật khối lượng m trượt không ma sát từ đỉnh mặt cầu xuống H i từ khảng cách h vật bắt đầu rơi kh i mặt cầu Cho bán kính mặt cầu R = 90cm Đ p số : h  30cm Bài : Một cầu khối lượng kg, chuyển động với vận tốc m/s, va chạm xuyên tâm với cầu thứ hai khối lượng kg chuyển Footer Page 14 of 133 14 Header Page 15 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com động chiều với cầu thứ với vận tốc m/s Tìm vận tốc cầu sau va chạm nếu: a Va chạm hoàn toàn đàn hồi b Va chạm không đàn hồi va chạm mềm Đ p số : a) v1'  0, 6m / s ; v2'  2, 6m / s b) v1'  v2'  1,8m / s m2 Bài : Cho hệ hình v , m1 = m2 = 200 g, k = 0,5 N/cm B qua độ giãn dây, ma sát, khối lượng dây r ng rọc ; g = 10 m/s2 m1 a) Tìm dộ giãn l xo vị trí cân b) Từ vị trí cân bằng, kéo m1 xuống theo phương th ng đứng bng tay Tính vận tốc vật chúng qua vị trí cân l xo có chiều dài tự nhiên Đ p số : a) x0 = cm b) v2 = 0,67 m/s ; v3 = 0,5 m/s Bài : Một nhà máy thủy điện có cơng suất phát điện 200000 kW có hiệu suất 80% Mức nước hồ chứa có độ cao 1000 m so với tua pin máy phát điện Tính lưu lượng nước đường ống dẫn nước từ hồ chứa đến tua pin máy phát điện m3/s) g = 10 m/s2 Đ p số : 25 m3/s Bài : Cho hệ gồm vật A, B, C, có khối m2 m1 lượngtương ứng kg, kg, kg, nối với sợi dây hình Các sợi dây r ng rọc có khối lượng khơng đáng kể b qua ma sát a p dụng định lý động tính gia tốc vật b Tính lực căng dây nối hai vật A, B m3 g = 10 m/s2 Đ p số : Footer Page 15 of 133 a) m/s2 b) N 15 Header Page 16 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com III KẾT LUẬN Ở phần nội dung đưa phương pháp, ví dụ dẫn chứng lí luận so sánh để chứng minh tiện lợi, hữu dụng phương pháp ứng dụng định luật bảo toàn chuyển hóa lượng khơng tránh kh i việc kết hợp hài h a phương pháp với để giải tốn khó hay vật lí học lớp 10 Trong tơi ứng dụng linh hoạt phương pháp cho lớp 10A2 trường THPT Hoằng Hóa II năm học vưa qua 2012-2013 mà phân công giảng dạy kết cho thấy phương pháp hữu dụng Cụ thể thông kê kết lớp kì thi học kì kì thi học sinh gi i cấp trường tổng kết mơn vật lí năm sau: Lớp 10A2 TSHS Khá - Giỏi SL % 36 70,5 41 80,4 80 39 76,5 Trung bình SL % 15 29,5 10 19,6 20 12 23,5 Y u SL % HK1 51 0 HK2 51 0 HS Cấp trường 0 Tk Cả năm 51 0 Đặc biệt: - Kì thi học ki 1: Tồn trường có em đạt điểm 10 em Cao Thị Nhung 10A2 - Kì thi Học kì 2: Tồn trường có em đạt điểm cao 9,5 có em ê Minh Huệ 10A2 - Kì thi học sinh gi i cấp trường: em đạt giải toàn trường em Nguyễn Bá Đạo 10A2 Mặc dù lớp 10A2 đứng tốp khối 10 trường THPT Hoằng Hóa kết thu môn vật lý năm học vừa qua 2012-2013 phần mà phương pháp tơi nêu có phần hữu dụng Để đáp ứng mục tiêu iáo Dục Đào Tạo đặc biệt với môn vật lý nhằm nâng cao tư sáng tạo cho em học sinh tơi có số kiến nghị sau: - Để tạo điều kiện cho em học sinh tiếp cận với kiến thức nâng cao sở tảng sách giáo khoa - Nên tổ chức cho em làm nhiều dạng tốn khó có kết hợp nhiều phương pháp - Nên tổ chức thi học sinh gi i từ cấp trường đến cấp cuốc tế mà iáo Dục thực để em thử sức học h i giao lưu - Cần có đầu tư, bổ sung, thay thường xuyên loại sách tham khảo cập nhật internet cho thư viện nhà trường Trên toàn nội dung sáng kiến kinh nghiệm tơi Rất mong góp ý đồng nghiệp, cấp có thẩm quyền chuyên mơn để tơi hồn thiện thân, nâng cao thêm trình độ nhằm thực tốt trách nhiệm giáo dục đào tạo Tơi xin chân thành cảm ơn! Footer Page 16 of 133 16 Header Page 17 of 133 www.sangkienkinhnghiem.com IV- TÀI LIỆU THAM KHẢO: - Sách giáo khoa sách tập vật lý 10 nâng cao - Để học tốt vật lý 10 ( T ương T ng Lương – Phan Hoàng Văn - Chuyên đề bồi dưỡng vật lý 10 ( Nguyễn Đình Đồn ) - Kiến thức nâng cao vật lí THPT tập 1( Vũ Thanh Kh t ) - Một số đề thi học sinh gi i - Tài liệu tham khảo internet X C NHẬN CỦA THỦ TRƯỞN ĐƠN VỊ Hoằng Hóa, ngày 10 tháng năm2013 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Vũ Trọng Toàn Footer Page 17 of 133 17 ... www.sangkienkinhnghiem.com PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HĨA NĂNG LƯỢNG, ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC TRONG VIỆC GIẢI CÁC BÀI TOÁN CƠ VẬT LÝ... u thích sáng tạo mơn học vật lý Vì tơi mạnh dạn chọn đề tài “ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HĨA NĂNG LƯỢNG, ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC TRONG... ĐỀ: I TÊN ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG VÀ CHUYỂN HĨA NĂNG LƯỢNG, ƯU THẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SO VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC TRONG VIỆC GIẢI CÁC BÀI TOÁN CƠ VẬT LÝ LỚP 10 II