Hướng dẫn học sinh giải một số dạng toán vận dụng định luật bảo toàn động lượng ở cấp độ vận dụng và vận dụng cao

1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Môn Vật Lí mơn học quan trọng trường THPT Đây ba môn tổ hợp thi KHTN, đồng thời ba môn tổ hợp xét tuyển trường ĐH, CĐ Đối với mơn Vật Lí, theo lộ trình cách thức gia đề thi Bộ GD & ĐT năm học ( 2017 – 2018 ) đề thi bao gồm phần kiến thức lớp 11 năm học tới ( 2018 – 2019 ) bao gồm kiến thức toàn chương trình THPT Là giáo viên mơn Vật Lý, tơi ln nghiên cứu, tìm tòi phương pháp giảng dạy nhằm đem lại hiệu cao Mặt khác, thời điểm nay, hình thức thi TNKQ ( thời gian làm rút ngắn so với năm 2016 ) áp dụng cho kỳ thi THPT quốc gia nên việc đưa phương pháp giải nhanh, tối ưu hóa bước tính toán tốt thiết thực để em đạt kết cao kỳ thi Khi dạy phần ĐLBT động lượng, tơi nhận thấy học sinh có làm tốt tập SGK, tập mức độ vận dụng thấp, em làm tốt hoàn thành nhanh chóng, nhiên gặp tập mà vận tốc vật xét hệ quy chiếu khác nhau, toán mà động lượng vật hệ vật bảo tồn theo phương, tốn vật chuyển động mặt nghiêng mặt phẳng nghiêng khơng cố định…vv, em tỏ lúng túng mắc nhiều sai sót tốp học sinh xuất sắc Hơn theo lộ trình thi THPT Quốc Gia, năm học 2018 – 2019 đề thi bao gồm tồn chương trình THPT, hồn tồn sảy ra, câu hỏi tập dạng xuất đề thi THPT mức độ vận dụng, vận dụng cao Vì vậy, nghiên cứu tìm phương pháp giảng dạy giúp em học tốt phần cần thiết, cấp bách, mang tính đón đầu Vì lí trên, chọn đề tài nghiên cứu “ Hướng dẫn học sinh giải số dạng toán vận dụng định luật bảo toàn động lượng cấp độ vận dụng vận dụng cao ” 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI a Mục đích nghiên cứu Phân loại dạng tập vận dụng định luật bảo toàn động lượng, phương pháp giải dạng tập mức tối ưu, bước làm cụ thể, quy chuẩn, giúp em học sinh vận dụng giải tốt phần Nêu lên số sai sót, khuyết điểm thường gặp phải giải tốn dạng này, xác hóa kiến thức nêu kinh nghiệm khắc phục sai sót b Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết định luật bảo toàn động lượng, xây dựng phương pháp giải toán Vận dụng lý thuyết kinh nghiệm có được, giải tập vận dụng định luật bảo toàn động lượng cấp độ vận dụng vận dụng cao xuất đề thi THPT Quốc Gia đề thi HSG cấp tỉnh 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong giới hạn đề tài, đưa phần lý thuyết dạng tập vận dụng định luật bảo toàn động lượng chương trình Vật Lí THPT Đối tượng áp dụng: Tất học sinh dự thi THPT Quốc Gia dự thi KHTN, học sinh đội tuyển dự thi HSG cấp tỉnh 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a Nghiên cứu lý thuyết Đọc, tìm hiểu nghiên cứu tài liệu có liên quan đến phần định luật bảo tồn động lượng b Nghiên cứu thực tiễn Dự “ Định luật bảo toàn động lượng ” “ Chuyển động phản lực Bài tập định luật bảo toàn động lượng ” đồng nghiệp số lớp khối 10 Chọn lớp dạy bình thường theo SGK lớp dạy theo kinh nghiệm đúc rút So sánh đối chiếu kết dạy rút học kinh nghiệm 2 NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Phần định luật bảo toàn động lượng thuộc chương IV chương trình Vật Lý 10 nâng cao Phần tập vận dụng định luật bảo tồn động lượng có kiến thức liên quan thuộc “ Định luật bảo toàn động lượng ” “ Chuyển động phản lực Bài tập định luật bảo toàn động lượng ” Nội dung kiến thức phần định luật bảo tồn động lượng SGK Vật Lí 10 sau A KHÁI NIỆM VỀ HỆ KÍN + Một hệ vật gọi hệ kín có lực vật hệ tác dụng lẫn ( nội lực ) mà khơng có tác dụng lực từ bên hệ ( ngoại lực ) + Hệ coi gần hệ kín thời gian có nội lực tương tác thõa mãn FNội Lực >> F Ngoại Lực B KHÁI NIỆM ĐỘNG LƯỢNG CỦA MỘT VẬT HỆ VẬT a ĐỘNG LƯỢNG CỦA MỘT VẬT + Động lượng vật chuyển động đại lượng đo tích khối lượng vận tốc vật P = m V ( đơn vị : kg.m/s ) b ĐỘNG LƯỢNG CỦA HỆ VẬT + Động lượng hệ vật tổng véc tơ động lượng vật hệ P = P + P + C ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG Định luật : Véc tơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn , P = P ' ' ' Hoặc : P1 + P + + P n = P1 + P + + P n 2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Trong trình giảng dạy, nhận thấy giáo viên dạy theo SGK, khơng tìm tòi sáng tạo thêm không gây hứng thú học tập cho học sinh, đồng thời học sinh gặp nhiều khó khăn lúng túng làm tập Vì lượng kiến thức SGK kiến thức bản, chưa đào sâu mở rộng Trong trình nghiên cứu, giảng dạy chương trình Vật Lí 10 phần ‘’Định luật bảo tồn động lượng’’ tơi nhận thấy đa số học sinh làm tốt tập SGK, tập mức độ vận dụng thấp thường gặp nhiều khó khăn, lúng túng gặp dạng tập sau Bài Một tên lửa có khối lượng tổng cộng 10T bay với vận tốc 200 m/s Trái Đất phía sau ( tức thời ) khối lượng khí m = 2T với vận tốc 500 m/s tên lửa Tìm vận tốc tức thời tên lửa sau khí với giả thiết tồn khối lượng khí lúc ĐA: 325 m/s ( sgk nâng cao Vật Lí 10 ) Bài Một người khối lượng m1 = 60 kg đứng xe goong khối lượng m2 = 240kg chuyển động đường ray với vận tốc 2m/s Tính vận tốc xe người a.Nhảy sau xe với vận tốc 4m/s xe b.Nhảy phía trước xe với vận tốc 4m/s xe ĐA: A: 2,8 m/s; B: 1,2 m/s ( Giải tốn Vật Lí 10 – Bùi Quang Hân) Bài Tên lửa khối lượng tộng cộng 100 T bay với vận tốc 200 m/s tức thời 20 T khí với vận tốc 500 m/s tên lửa Tính vận tốc tên lửa sau khí khí a.phía sau tên lửa b.Phía trước tên lửa Bỏ qua lực hấp dẫn Trái Đất lực cản khơng khí ĐA: a : 300 m/s ; b : 100 m/s ( Giải tốn Vật Lí 10 – Bùi Quang Hân Bài Một thuyền dài L = 4m, khối lượng M = 160kg, đậu mặt nước yên lặng Hai người khối lượng m1 = 50 kg, m2 = 40 kg đứng hai đầu thuyền Hỏi họ đổi chỗ cho thuyền dịch chuyển đoạn ? ĐA: 0,16 m ( Bài tập học – Dương Trọng Bái) Bài Trên mặt bàn nằm ngang có nêm khối lượng M, có mặt cắt hình tam giác ABC vng B Góc hai cạnh AB AC θ , chiều cao từ B đến mặt sàn h Trên mặt phẳng nghiêng AB, A đặt vật khối lượng m Lúc đầu vật nêm đứng yên, sau cho vật m chuyển động theo hướng AB với vận tốc đầu V0 Bỏ qua ma sát nêm sàn, vật mặt AB Hỏi V phải lớn giá trị để vật vượt qua đỉnh B ĐA : VMin = gh( M + m ) M + m.Sin 2θ ( Tạp trí Tốn học tuổi trẻ số 424 - 2012 ) Bài Hai nêm A B có khối lượng M đứng sát hình vẽ, di chuyển mặt phẳng ngang Một vật có khối lượng m nêm A bên trái trượt từ độ cao h xuống Hỏi vật m lên đến độ cao nêm B bên phải Bỏ qua ma sát  M   ( Tạp trí Tốn học tuổi M +m ĐA : hMaX = h  trẻ số 415 - 2011 ) Trên số ví dụ số dạng tập xuất phần ĐLBT động lượng, chương trình Vật Lí 10 Rõ ràng ta nhận thấy rằng, với kiến thức trang bị SGK mà gặp dạng tập đề thi, giải nhiệm vụ bất khả thi em 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Trước thực trạng nêu trên, nghiên cứu đúc rút kinh nghiệm giảng dạy phần ĐLBT động lượng sau - Cần giúp cho học sinh nhớ lại kiến thức cũ có liên quan đến học động lượng, động năng, năng, ĐLBT - Ghi nhớ cho học sinh điều kiện phép vận dụng định luật bảo toàn động lượng ( Hệ khảo sát phải hệ kín ) Trên thực tế, hệ vật khơng phải hệ kín, phương khơng có ngoại lực tác dụng động lượng hệ bảo tồn theo phương - Khi vận dụng định luật bảo tồn động lượng cần xác định rõ, động lượng hệ bảo toàn hệ quy chiếu nào, qua động lượng vật hệ phải xét hệ quy chiếu nói ( Vận tốc có tính tương đối, nên động lượng có tính tương đối ) - Có video mơ tượng Vật Lí diễn tập có sảy tượng Vật Lí phức tạp, trừu tượng - Cần hướng dẫn học sinh dựa vào kiến thức cũ kiến thức để viết dạng tường minh định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn lượng - Với hệ khơng phải hệ kín, phương ngoại lực khơng động lượng bảo tồn theo phương - Cần giúp học sinh nhận dạng loại tập 2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Vận dụng kiến thức, kinh nghiệm nêu vào số loại tập thường gặp áp dụng định luật bảo toàn động lượng Bài Một người khối lượng m1 = 60 kg chạy với vận tốc v1 = m/s nhảy lên xe khối lượng m = 90 kg chạy song song ngang qua người với vận tốc v2 = m/s Sau đó, xe người tiếp tục chuyển động phương cũ Tính vận tốc xe sau người nhảy lên ban đầu xe người chuyển động a Cùng chiều b Ngược chiều Hướng dẫn + Chọn trục 0X có chiều ( + ) chiều chuyển động xe + Xét hệ gồm xe + người + Khi người nhảy lên xe ( theo phương ngang ), ngoại lực tác dụng lên hệ trọng lực P phản lực N có phương thẳng đứng cân Hệ khảo sát hệ kín + Áp dụng ĐLBT động lượng : m1 V1 + m2 V2 = ( m1 + m2 )V ( V vận tốc xe sau người nhảy lên ) A Ban đầu người xe chuyển động chiều + Chiếu lên trục 0X : m1V1 + m2V2 = ( m1 + m2 )V ⇒ V = 60.4 + 90.3 = 3,4 (m/s) 60 + 90 B Ban đầu người xe chuyển động ngược chiều + Chiếu lên trục 0X : - m1V1 + m2V2 = ( m1 + m2 )V ⇒ V = − 60.4 + 90.3 = 0,2 (m/s) 60 + 90 Bài Khẩu đại bác đặt xe lăn, khối lượng tổng cộng m = 7,5 tấn, nòng súng hợp góc 600 so với mặt đường nằm ngang Khi bắn viên đạn khối lượng m2 = 20 kg, súng giật lùi theo phương ngang với vận tốc v = m/s Tính vận tốc viên đạn lúc rời nòng súng Bỏ qua ma sát Hướng dẫn + Xét hệ khảo sát súng + đạn + Ngoại lực tác dụng lên hệ gồm : Trọng lực P , phản lực N , hai lực khơng cân chúng có phương thẳng đứng, động lượng hệ bảo tồn theo phương nằm ngang ( bảo toàn theo phương ) + Động lượng hệ trước bắn : P Tr = + Động lượng hệ sau bắn P S = m1 V1 + m2 V2 + Chiếu lên phương 0X - m1V1 + m2V2 cos600 = ⇒ V2 = m1V1 7500.1 = 750 (m/s) = 20.0,5 m2 cos 60 * Bình luận : Rõ ràng hệ mà ta xét : Súng + đạn khơng phải hệ kín (Trọng lực P , phản lực N không cân ), nhiên theo phương ngang khơng có ngoại lực tác dụng, động lượng bảo tồn theo phương ngang Nhấn mạnh : Theo phương khơng có ngoại lực, động lượng bảo tồn phương Bài Một người khối lượng m1 = 60 kg đứng xe goong khối lượng m2 = 240kg chuyển động đường ray với vận tốc 2m/s Tính vận tốc xe người A.Nhảy sau xe với vận tốc 4m/s xe B.Nhảy phía trước xe với vận tốc 4m/s xe Hướng dẫn + Vận tốc hệ người + xe trước nhảy V + Vận tốc xe sau người nhảy V2 + Vận tốc nhảy người xe V1 + Động lượng hệ bảo toàn HQC gắn đất ( m1 + m2 )V = m2 V2 + m1 V1 + V2 * Lưu ý: - Động lượng người phải xét HQC gắn đất - Vận tốc người đất V1 + V2 V1 + V A Chiếu lên trục 0X ( ) ( ( m1 + m2 )V ⇒ V2 = = m2V2 + m1 ( − V1 + V2 ) ⇒ V2 = ( 60 + 240) + 60.4 60 + 240 ⇒ V2 = = m2V2 + m1 (V1 + V2 ) ⇒ V2 = ( 60 + 240) − 60.4 60 + 240 ) ( m1 + m2 )V + m1V1 m1 + m2 = 2,8 (m/s) B Chiếu lên trục 0X ( m1 + m2 )V ( ) ( m1 + m2 )V − m1V1 m1 + m2 = 1,2 (m/s) * Bình luận : Trong tốn này, học sinh thường mắc phải hai sai lầm sau : - Động lượng người động lượng xe không xét hệ quy chiếu ( động lượng người phải xét hệ quy chiếu gắn đất ) - Xác định vận tốc người đất sai, V1 + V2 V1 + V Vì vậy, giáo viên cần lưu ý nhấn mạnh hai điều cho học sinh Bài Một người khối lượng m1 = 50kg đứng thuyền khối lượng m2 = 200kg nằm yên mặt nước yên lặng Sau đó, người từ mũi đến lái thuyền với vận tốc v1 = 0,5 m/s thuyền Biết thuyền dài 3m, bỏ qua lực cản nước a Tính vận tốc thuyền dòng nước b Trong người chuyển động, thuyền quãng đường ? c Khi người dừng lại, thuyền chuyển động khơng ? Hướng dẫn a + Chọn hệ quy chiếu gắn mặt nước Trong hệ quy chiếu này, động lượng hệ bảo toàn + Gọi vận tốc thuyền nước V ( ) ( ) ( ) + Vận tốc người nước V1 + V + Vận dụng ĐLBT động lượng ta có m1 V1 + V + m2 V = + Chọn chiều dương chiều chuyển động người, ta có : ( m1 (V1 − V ) − m2V = ⇒ V = ) m1V1 50.05 = = 0,1 (m/s) m1 + m2 50 + 200 b + Thời gian người chuyển động thuyền, thời gian thuyền chuyển động L ( ) t = V = 0,5 = (s) + Quãng đường thuyền : S = V.t = 0,1.6 = 0,6 (m) c + Theo ĐL BT động lượng người dừng lại ( thuyền) m1 + V + m2 V = ⇒ V = ⇒ thuyền dừng lại * Bình luận : Trong toán HS cần lưu ý vấn đề sau - Động lượng người thuyền phải xét hệ quy chiếu ( HQC gắn với nước ) - Vận tốc người nước V1 + V , cách sử dụng công thức cộng vận tốc Bài Một tên lửa khối lượng m = 500 kg chuyển động với vận tốc 200m/s tách làm phần Phần bị tháo rời khối lượng 200kg sau chuyển động phía sau với vận tốc 100 m/s so với phần lại Tìm vận tốc phần đất sau Hướng dẫn + Gọi vận tốc ban đầu tên lửa V0 ( vận tốc tên lửa đất ) + Gọi khối lượng phần lại m2, phần tháo rời m1 + Vận tốc m1 đất V1 , m2 đất V2 + Gọi vận tốc m1 so với m2 u ( phần tháo so với phần lại) + Xét hệ quy chiếu gắn với đất, động lượng tên lửa phần phải xét đất + Động lượng hệ trước tách : ( m1 + m2 )V0 + Động lượng hệ sau tách : m2 V2 + m1 u + V2 + Vận dụng ĐLBT động lượng : ( m1 + m2 )V0 = m2 V2 + m1 u + V2 ( ) ( ( ) + Chiếu lên trục 0X : ( m1 + m2 )V0 = m2V2 + m1 ( − u + V2 ) ⇒ V2 = ) ( m1 + m2 )V0 + m1u m1 + m2 ⇒ V2 = 500.200 + 200.100 = 240 (m/s) 500 + Vận tốc phần m1 đất là: V1 = u + V2 ⇒ V1 = - u + V2 = - 100 + 240 = 140 (m/s) * Bình luận : Đây tốn mức độ khó, nhiều HS kể GV mắc sai lầm, dạy ta cần lưu ý vấn đề sau - Khi tính động lượng vật ta phải xét HQC, HQC gắn với đất - Vận tốc phần m1 so với đất phải u + V2 , u + V0 Lý do, sau tháo, vận tốc tên lửa trở thành V2 Vì vậy, người thầy cần đặc biệt lưu ý nhấn mạnh hai nội dung cho học sinh, tránh mắc sai lầm tập Bài Một thuyền dài L = 4m, khối lượng M = 160kg, đậu mặt nước yên lặng Hai người khối lượng m1 = 50 kg, m2 = 40 kg đứng hai đầu thuyền Hỏi họ đổi chỗ cho thuyền dịch chuyển đoạn ? Hướng dẫn + Gọi vận tốc m1 m2 thuyền V1 V2 , thời gian hai người nên u = V1 = V2 ( hai người đổi chỗ cho ) + Vận tốc thuyền bờ V + Xét hệ quy chiếu gằn với bờ sông, động lượng vật phải xét bờ sông + Vận dụng ĐLBT động lượng, ta có: = M V + m1 V1 + V + m2 V2 + V + Chiếu lên trục 0X chọn : = − MV + m1(V1 – V) + m2(- V2 – V ) ⇒ V(M + m1 + m2 ) = m1V1 – m2V2 = (m1 – m2)u ( ( ⇒ ) ( ( ) ) ) M + m1 + m2 u = = 25 m1 − m2 V + Trong thời gian t, người đoạn L thuyền, thuyền đoạn S bờ  L = u.t L u ⇒ =  = 25 ⇒ S = L/25 = 0,16 (m) S V S = V t * Bình luận : Đây tốn mức độ khó, giáo viên cần nhấn mạnh, khắc sâu cho học sinh vấn đề sau - Khi vận dụng ĐLBT động lượng, ta phải xét động lượng vật hệ quy chiếu mà ĐLBT động lượng thõa mãn - Vận tốc m1 m2 phải tính bờ sơng V1 + V V2 + V ( ) ( ) - Vận tốc m1 m2 thuyền có độ lớn hai người đổi chỗ cho - Thời gian người thuyền thời gian di chuyển thuyền so với bờ Bài Một đại bác cổ chuyền động mặt phẳng ngang Một viên đạn bắn khỏi súng, vận tốc đạn rời nòng súng có độ lớn V0 hợp góc α so với phương nằm ngang Tính vận tốc súng sau đạn rời súng Biết súng có khối lượng M, đạn m, hệ số ma sát súng mà mặt đường k, gia tốc đạn chuyển động nòng súng lớn gia tốc rơi tự nhiều Hướng dẫn + Nội lực lớn so với ngoại lực nên hệ bảo toàn động lượng + Động lượng trước bắn: P Tr = + Động lượng hệ sau bắn: P S = m.V0 + M V + Chiếu lên trục 0X - VX.M + mV0 Cos α = ⇒ VX = mV0 Cosα M + Chiếu lên trục 0Y VY.M - mV0 Sis α = ⇒ VY = mV0 Sinα M + Theo phương 0Y, thành phần động lượng bị triệt tiêu phản lực mặt đất ⇒ ∆ P = F ∆t ⇒ F = − MVY = - N’ ∆t ( N’ phản lực mặt đất lên pháo làm dừng lại theo phương thẳng đứng ) + Theo phương ngang : ∆ P = F ∆t ⇒ - MV’ – (- MVX)= k.N ∆t ( N áp lực pháo lên đất N = N’ = MVY ) ∆t 10 m.V0 Sinα mV0 Cosα ∆t + M M M ∆t mV0 ( Cosα − kSinα ) ⇒ MV’ = - k.mV0.Sin α + mV0.Cos α ⇒ V’ = M MVY M ⇒ - MV’ = k ∆t - MVX ⇒ MV’ = - k ∆t * Bình luận: Đây tốn thuộc hạng khó, có ma sát nên động lượng khơng thể bảo tồn thời điểm Ta gọi V vận tốc pháo sau bắn ( chưa kịp chịu thêm phản lực tăng cường từ mặt đất pháo chưa giật lùi nên chưa có ma sát mặt phẳng ngang) - Thành phần Vy bị triệt tiêu phản lực N’ đặt lên pháo - Do có ma sát nên động lượng khơng bảo tồn, pháo bắt đầu chuyển động giật lùi, vận tốc giật lùi V’ bén Vx - Với tập GV nên giao cho số HS xuất sắc, làm nguồn cho đội tuyển HSG sau Bài Xác định lực tác dụng súng trường lên vai người bắn, biết lúc bắn, vai người bắn giật lùi 2cm, viên đạn bay tức thời khỏi nòng súng với vận tốc 500 m/s Cho khối lượng súng kg, khối lượng đạn 20g Hướng dẫn + Theo ĐLBT động lượng, vận tốc súng nhận sau bắn là: m V0 + M V = ⇒ V= 0,02.500 m.V0 = = m/s M + Vận tốc làm súng giật lùi 2cm : V − V02 = 2.a.S ⇒ a = − 22 = -100 m/s2 2.0,02 + Lực tác dụng vai người bắn lên súng: F = m.a = 500 N * Bình luận: Trong tốn HS dễ có thắc mắc sau: Tại súng chịu tác dụng ngoại lực ( lực tác dụng vai ) mà áp dụng ĐLBT động lượng, giáo viên cần giải thích sau: + Định luật BTĐL áp dụng cho thời điểm sau bắn ( súng chưa kip giật lùi, chưa có lực tác dụng vai ) + Sau thời điểm có ngoại lực, súng chuyển động chậm dần với gia tốc tính Bài Hai ụ dốc cao đáy phẳng giống nhau, ụ có khối lượng M = kg, chiều cao H = 0,5 m trượt sàn nhẵn nằm ngang Trên đỉnh ụ I đặt vật nhỏ khối lượng m = 0,2 kg, m trượt khỏi ụ I không vận tốc ban đầu lên ụ II Tìm độ cao h cực đại mà vật m đạt sườn ụ II Bỏ qua ma sát Biết tiếp tuyến với mặt dốc chân dốc có hướng nằm ngang 11 Hướng dẫn + Gọi V v vận tốc ụ ( I ) vật m m rời khỏi ụ ( I ) + Vận dụng định luật bảo tồn động lượng, ta có  MV mv mgH = m 2v m v + ⇒ mgH = ⇒ 2MmgH = m2v2 + Mmv2 M +  2 2 M  MV = mv MgH ⇒ v2 = m+M + Vật m lên đến độ cao cực đại h, m ụ ( II ) có vận tốc V’ + Vận dụng ĐLBT động lượng ĐLBT năng, ta có mv = (m + M ).V '  mv ( M + m) m v  2 ⇒ = + mgh mv ( M + m ) V '  = + mgh 2 ( M + m )  2 ⇒ mv2(m+M) = m2v2 + mgh(M+m).2 ⇒ mMv2 = 2mgh(M+m) ⇒ h = Mv 2 g ( M + m) M MgH M   ⇒h = = H   g ( M + m) m + M M +m    = 0,4535 (m) + Thay số : hMax = 0,5   + 0,2  * Bình luận: + Đây tốn mức độ khó, thích hợp cho HS ôn thi HSG cấp tỉnh trở lên, giáo viên nên giao nhiệm vụ cho số HS đặc biệt xuất sắc + Khi dạy này, người giáo viên cần lưu ý làm bật cho học sinh vấn đề sau - Vì hai khối ụ sàn nằm ngang khơng có ma sát, nên m trượt xuống ụ ( I ), ụ ( I ) bắt đầu trượt mặt sàn theo chiều ngược với m ( ĐLBT động lượng ) - Khi m bắt đầu leo lên ụ ( II ), ụ ( II ) bắt đầu chuyển động chiều - Khi m đạt độ cao lớn h, khơng có nghĩa m đứng yên ( mà m đứng yên so với ụ ( II )), lúc m ụ ( II ) có vận tốc V’ Bài 10 Một viên đạn khối lượng m= 0,8 kg bay theo phương nằm ngang với vận tốc v0 = 12,5 m/s nổ làm hai mảnh Mảnh ( I ) có khối lượng m1 = 0,5 kg, bay thẳng đứng xuống với vận tốc v1 = 20 m/s Tìm hướng độ lớn vận tốc mảnh thứ ( II ) sau nổ Bỏ qua sức cản khơng khí Hướng dẫn + Vận dụng định luật bảo tồn động lượng, ta có : P = P1 + P2 12 + Véc tơ P đường chéo hình bình hành mà hai cạnh véc tơ P1 P2 + Vì P1 vng góc P nên : p 22 = p12 + p ⇒ ( m2 v ) = ( m1v1 ) + ( m v0 ) ⇒ m2v2 = (0,5.20 ) + ( 0,8.12,5) = 20 (kg.m/s) ⇒ v2 = 20/0,3 = 66,7 (m/s) + Hướng bay mảnh thứ ( II ) tan ϕ = P1 20 3.0,5 = = P 0,8.12,5 ⇒ ϕ = 600 + Mảnh số ( II ) bay chếch lên, theo hướng hợp với phương nằm ngang góc 600 * Bình luận : + Đây tốn mức Trung bình khá, làm tốn này, học sinh thường có thắc mắc sau: Tại viên đạn chịu tác dụng ngoại lực ( trọng lực ) mà áp dụng ĐLBT động lượng + Người giáo viên cần làm rõ giải thích sau: - Trong trình viên đạn chuyển động ( chưa nổ ) đương nhiên động lượng không bảo toàn - Khi đạn nổ, nội lực sinh trình nổ lớn F Nội lực >> P coi gần hệ kín ⇒ ta phép vận dụng ĐLBT động lượng Bài 11 Một vật khối lượng m = kg trượt mặt phẳng nằm ngang với vận tốc v0 = m/s trượt lên nêm có dạng hình vẽ Nêm ban đầu đứng n có khối lượng M = kg, chiều cao đỉnh H Nêm trượt mặt phẳng nằm ngang Bỏ qua ma sát mát động va chạm Mô tả chuyển động hệ thống tìm vận tốc cuối vật nêm hai trường hợp a H = m b H = 1,2 m Hướng dẫn + Trước hết ta tìm độ cao tối thiểu nêm ứng với trường hợp vật lên đến đỉnh nêm nằm yên so với nêm trượt với nêm + Gọi độ cao tối thiểu H0 + Vận dụng ĐLBT động lượng năng, ta có mv = ( m + M )V ⇒ mv0 = ( m + M )V (1) ( V vận tốc m M m lên đến đỉnh M ) mv02 ( m + M )V = mgH + (2) 2 13 MV02 + Thay (1) vào (2), suy : H0 = = 1,04 m g ( M + m) a Với H = m < H0, vật trượt qua đỉnh nêm bắn xiên vào khơng khí sau rớt xuống mặt sau nêm để trượt xuống mặt phẳng ngang + Gọi v1; v2 vận tốc cuối vật nêm, vật vượt trước nêm  mv02 mV12 MV22 m( v0 − V1 )( v + V1 ) = MV22  = + ⇒ + Ta có phương trình:   2 m( v0 − V1 ) = MV2   mv0 = mv1 + MV2 m( v0 − V1 ) ⇒ V2 = Thế vào phương trình bậc M 2 m ( v − V ) 2 ⇒ mv0 = mV1 + M ⇒ Mmv02 = M mV12 + m v 02 - 2m v 0V1 + m 2V12 M ⇒ V1 ( m + M ) - 2mv0 V1 - ( M − m ) v02 = Tính : ∆' = m v02 + ( m + M )( M − m ) v02 = M v02 Có nghiệm : V1 = mv0 + Mv0 mv − Mv0 = v0 V1 = m+M m+M + Ta chọn V1 = v0 ⇒ V2 = + Như vậy, vận tốc cuối m m/s, nêm đứng yên b Nếu H = 1,2 m, vật tới độ cao 1,04 m (dừng lại so với nêm) sau tụt xuống đẩy nêm nhanh V2 > V1 Ta có hệ phải lấy nghiệm âm 1.5 − 5.5 mv0 − Mv0 = = - 10/3 (m/s) 1+ m+M 2.1.5 2mv0 V2 = = = 5/3 (m/s) 1+ m+M V1 = + Như vậy, vật m chuyển động ngược lại với vận tốc – 10/3 (m/s) ; nêm tăng tốc chuyển động với vận tốc 5/3 (m/s) * Bình luận: + Đây tốn mức độ khó, thích hợp cho HS ôn thi HSG cấp tỉnh trở lên, giáo viên nên giao nhiệm vụ cho số HS đặc biệt xuất sắc + Đây tốn mang tính thực tế cao, khơng khó mức độ tính tốn mà khó tượng, khó khăn lớn em khơng thể hình dung tượng vật lý diễn nào, nên khơng thể viết phương trình, phải bắt đầu giải + Với tốn tơi thấy người giáo viên cần minh họa, giải thích cặn kẽ tượng vật lý diễn trình tương tác nêm vật m, có video hình động mơ tượng vật lý diễn lý tưởng KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 14 3.1 KẾT LUẬN Nghiên cứu đối tượng lớp 10A1 lớp 10A2 năm học 2017– 2018 ( hai lớp có điểm tuyển sinh trung bình đầu vào cao khối 10, có trình độ nhận thức tương đương ) Giờ dạy lớp 10A1 năm học 2017 – 2018 Tại lớp 10A1, dạy theo SGK, tiết ôn tập học bồi dưỡng buổi chiều thực theo kế hoạch dạy học phê duyệt Theo quan sát dạy thấy học sinh hoạt động, lớp học trầm, học sinh lúng túng giải tập, đặc biệt hoàn toàn đầu hàng trước tập mức vận dụng cao Giờ dạy lớp 10A2 năm học 2017 – 2018 Tại lớp học 10A2 này, vận dụng kinh nghiệm trình bày sáng kiến kinh nghiệm ( đặc biệt sử dụng VIDEO mô tượng vật lý sảy tốn) học sinh học tập sơi nổi, hứng thú giải nhiều tập Sau học xong học, cho học sinh làm kiểm tra 15 phút Kết kiểm tra tính trung bình sau: Lớp dạy Lớp 10A1 Lớp 10A2 Tổng số 35 39 Điểm – Số % 12 34% 13% Điểm – Số % 17 49% 18 46% Điểm – 10 Số % 17% 16 41% Như vậy, kết dạy lớp 10A2 cao nhiều so với lớp 10A1 Đặc biệt số có điểm yếu, giảm nhiều Từ tơi tự tin vào cách làm viết nội dung vào báo cáo 3.2 KIẾN NGHỊ Qua thời gian giảng dạy nhận thấy với phương pháp dạy giúp học sinh có nhìn đắn hứng thú học phần ĐLBT động lượng Các em khơng lúng túng, bỡ ngỡ gặp tập mà động lượng bảo toàn theo phương, vận tốc vật xét hệ quy chiếu khác nhau…, kết học tập học sinh nâng lên Trong thực tế giảng dạy thấy có nhiều câu hỏi liền với nội dung Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn nên tơi chưa thể đề cập tới vấn đề cách sâu rộng triệt để, mong góp ý đồng nghiệp để đề tài hồn thiện hơn, tiếp đề nghị cấp triển khai kết đề tài lên lớp học khác, địa phương khác để nâng cao chất lượng hiệu giảng dạy 15 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Quan Sơn, tháng năm 2018 CAM KẾT KHÔNG COPY Hà Duy Khánh TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 Sách giáo khoa Vật Lí 10 (nâng cao) – Nhà xuất giáo dục Sách giáo khoa Vật Lí 10 ( bản) – Nhà xuất giáo dục Giải tốn Vật Lí 10 – Bùi Quang Hân Một số phương pháp chọn lọc giải tốn Vật Lí sơ cấp – Vũ Thanh Khiết Tuyển tập tập Vật Lí đại cương – I.E.Irơđơp, I.V.Xaveliep, O.I.Damsa ( Lương Dun Bình – Nguyễn Quang Hậu dịch từ tiếng Nga ) Bài tập nâng cao Vật Lí 10 – Vũ Thanh Khiết Tạp chí Tốn học & Tuổi trẻ 17 ... lý thuyết định luật bảo toàn động lượng, xây dựng phương pháp giải toán Vận dụng lý thuyết kinh nghiệm có được, giải tập vận dụng định luật bảo toàn động lượng cấp độ vận dụng vận dụng cao xuất... Định luật bảo toàn động lượng ” “ Chuyển động phản lực Bài tập định luật bảo toàn động lượng ” Nội dung kiến thức phần định luật bảo tồn động lượng SGK Vật Lí 10 sau A KHÁI NIỆM VỀ HỆ KÍN + Một. .. khơng có ngoại lực tác dụng động lượng hệ bảo tồn theo phương - Khi vận dụng định luật bảo tồn động lượng cần xác định rõ, động lượng hệ bảo toàn hệ quy chiếu nào, qua động lượng vật hệ phải xét