báo cáo kết quả nghiên cứu ứng dụng sáng kiến ứng dụng định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán về chuyển động

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN GIỚI THIỆU Mỗi mơn học chương trình THPT có vai trò quan trọng việc hình thành phát triển tư học sinh Bộ môn vật lý ứng dụng Vật lý vào đời sống rộng Cụ thể: Vật Lý bao trùm nhiều lĩnh vực Quang Học (tán sắc, khúc xạ, phản xạ ), Điện (điện trường, từ trường) Cơ học (lực, chuyển động, dao động) Vật Lý hạt nhân (phóng xạ, đồng vị phóng xạ) Ngồi Vật Lý có chun ngành khác như: Vật lý lý thuyết, điện tử sở Như Vật Lý có nhiều cơng trình ứng dụng khoa học đời sống phục vụ trực tiếp nhu cầu người như: giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, lĩnh vực công nghệ thông tin, truyền thông ứng dụng khơng thể khơng nhắc đến Vật Lý ứng dụng Vật Lý Y Học, góp phần quan trọng việc chuẩn đoán, điều trị, chăm sóc sức khỏe cho người với số phương pháp mang lại hiệu cao như: Vật Lý trị liệu, chụp X Quang, chiếu xạ, chiếu tia phóng xạ, chiếu tia laser Giáo viên phải đặt mục tiêu giúp học sinh nắm kiến thức bản, hình thành phương pháp, kĩ năng, kĩ xảo, tạo thái độ động học tập đắn để học sinh có khả tiếp cận chiếm lĩnh nội dung kiến thức theo xu phát triển thời đại Hơn học phải đôi với thực hành Trong nội dung SGK vật lý 10, động lượng khái niệm trừu tượng học sinh đại lượng véc tơ trung gian để xác định vận tốc khối lượng vật Trong toán liên quan đến động lượng học sinh thường gặp khó khăn việc biểu diễn vectơ động lượng hạn chế việc sử dụg tốn học để tính toán Mặt khác, động lượng đại lượng có tính tương đối nên phụ thuộc vào hệ quy chiếu, học sinh thường quên đặc điểm nên hay nhầm lẫn giải toán Để khắc phục khó khăn trên, q trình giảng dạy GV cần hướng dẫn HS bước làm tập cụ thể, hương dẫn kĩ vẽ hình, biểu diễn véc tơ vận tốc, véc tơ động lượng I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI - Trong q trình giảng dạy nhận thấy nội dung học “động lượng định luật bảo tồn động lượng” có nhiều tập hay, đòi hỏi nhiều kĩ năng, kiến thức tốn học bổ trợ làm tập Bên cạnh học có nhiều ứng dụng nhiều thực tế, hướng dẫn HS làm số thí nghiệm kiểm chứng: Chế tạo tên lửa nước dựa nguyên tắc chuyển động phản lực Chế tạo bàn bi-a mi ni, sử dụng bi ve thay bi-a - Khi giải tập vật lý có áp dụng Định luật bảo toàn (ĐLBT) động lượng : chạm mềm, va chạm đàn hồi, súng giật, đạn nổ,…là tiền đề để giải tập vật lý 12 giúp HS có kiến thức tảng ơn thi THPT Chính tơi chọn đề tài ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG Tác giả: Nguyễn Anh Hoàn Giáo viên Tổ: Lý - Hóa – Sinh Trường THPT Liễn Sơn ĐT: 0989447098 Gmail :nguyenanhhoan.gvlienson@vinhphuc.edu.vn II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI - Giúp học sinh hiểu ý nghĩa ĐLBT động lượng - Vận dụng giải tập quen thuộc SGK, SBT - Rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức toán học vào tập vật lý - Giúp học sinh giải thích tượng va chạm thường gặp đời sống III THỜI GIAN THỰC HIỆN VÀ LĨNH VỰC ÁP DỤNG ĐỀ TÀI Thực tiết tập lớp từ tháng 01/2020 thược chương IV học kì II chương trình vật lý 10 hành Thực để ôn luyện cho HS, HSG, ơn thi THPT Quốc Gia IV/ Q TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Trong q trình giảng dạy tơi nhận thấy: Hệ thống tập có liên quan đến động lượng sách giáo khoa sách tập vật lý lớp 10 đầy đủ, nhiên học sinh thường gặp khó khăn kiến thức tốn học có nhiều hạn chế Để học sinh nắm phương pháp giải toán động lượng, trước hết giáo viên cần kiểm tra trang bị lại cho học sinh số kiến thức toán học bản, đặc biệt cơng thức lượng giác Định lí hàm số cosin, tính chất tam giác vng Giá trị hàm số lượng giác với góc đặc biệt Tốn cộng hai véc tơ chung gốc Thực trạng học sinh trước thực đề tài Phần lớn học sinh khơng nhớ biểu thức Định lí hàm số cosin, Định lí Pitago, khơng xác định giá trị hàm số lượng giác ứng với góc đặc biệt (300, 450, 600, 900, 1200,…) Biện pháp thực Trang bị cho học sinh kiến thức toán học cần thiết: lượng giác, giá trị hàm số lượng giác, định lí hàm số cosin Hướng dẫn học sinh sử dụng thành thạo máy tính bỏ túi Yêu cầu học sinh kẻ sẵn số bảng giá trị hàm số lượng giác để tìm kết nhanh chóng Giáo viên khai thác triệt để toán SGK SBT cách giao tập nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải Trong tập, giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày lời giải nhiều học sinh tham gia giải PHẦN I KIẾN THỨC CƠ BẢN A I/ Kiến thức toán học Định lý hàm số cosin: b c a = b + c – 2bc.cosA 2 b2 = a2 + c2 – 2ac.cosB C B a c2 = a2 + b2 – 2ab.cosC Chú ý: cạnh a, b, c đối diện với góc A, B, C Giá trị hàm số lượng giác ứng với góc đặc biệt: Hàm\Góc sin cos tan ctan 00 300 450 600 900 1200 1350 1800 2 3 2 0 2 2 0 3 || − 3 1 −1 2|| − − 2 -1 -1 -1 || B Đặc biệt gặp tam giác vng có góc C = 300 ; B = 600 có tỉ lệ: a a: b : c = : :1 c 300 A b C Toán cộng hai véc tơ: Cho véc tơ chung gốc F1 F2 hợp với góc α, tổng F = F1 + F2 véc tơ chung gốc với véc tơ F1 , F2 Xảy trường hợp sau: Nếu F1 hướng F2 tức α = 00 F = F1 + F2 Nếu F1 ngược hướng F2 tức α = 1800 F = F1 − F2 Nếu hình bình hành thì: F= F12 + F22 + 2F1F2 cos  α O Hình thoi Nếu F1 = F2 hình bình hành trở thành hình thoi: F = F1 cos(  O α ) ( tích chất đường chéo hình thoi) Nếu F1 # F2 , α = 900 hình bình hành trở thành hình chữ nhật : F= F12 + F22 α=900 O Nếu F1 = F2 , α = 900 hình bình hành trở thành hình vng : F = F1 O α=900 II Kiến thức vật lý Công thức cộng vận tốc v1,3 = v1,2 + v2,3 Các công thức chuyển động thẳng biến đổi vt = v0 + a.t ; a = vt − v0 ; v.t S= at + v0t ; vt2 − v02 = 2aS Kiến thức động lượng 3.1 Khái niệm hệ lập( hệ kín) Định nghĩa: Hệ vật, có vật hệ tương tác lẫn (nội lực), khơng có tác dụng lực từ bên hệ (ngoại lực) có lực phải triệt tiêu lẫn nhau, gọi hệ kín Ví dụ: hệ gồm hai viên bi lăn mặt phẳng nằm ngang đến va chạm với nhau, ma sát vô nhỏ, trọng lực cân với phản lực mặt phẳng nằm ngang Trường hợp coi hệ kín 3.2 Động lượng vật: P = m.v Độ lớn : p = m.v; Đơn vị kgm/s hay kgms-1 N.s 3.3 Động lượng hệ vật: P = P1 + P2 + + Pn 3.4 Định luật bảo toàn lượng Nội dung: Động lượng hệ cô lập đại lượng bảo toàn (Hay: Tổng động lượng hệ cô lập trước va chạm tổng động lượng hệ sau va chạm) Biểu thức áp dụng cho hệ vật: m1.v1 + m2 v2 = m1.v'1 + m2 v'2 * Va chạm mềm: Một vật khối lượng m1 chuyển động vận tốc v1 đến va chạm với vật m2 đứng yên, sau va chạm hai vật dính vào chuyển động vận tốc m1+m2 v m m O x m1 v1 m + m2 Công thức : v= Nhận xét: v  v1 ; v < v1 * Chuyển động phản lực : Gọi M, m khối lượng tên lửa lượng khí V ; v vận tốc tên lửa khối khí so với đất Ban đầu tổng động lượng hệ Ps = M + m.0 = Tổng động lượng hệ lúc sau: Ps = MV + mv Theo ĐLBTĐL Ps = Ptr = MV + mv = M M Suy ra: O V =− Nhận xét: V  v1 ; m v M m m x V < v1 Quy ước dấu vận tốc: Khi chọn chiều dương Ox Nếu vật chuyển động theo chiều dương Ox vận tốc mang dấu dương (+) Nếu vật chuyển động ngược chiều dương Ox vận tốc mang dấu âm (-) PHẦN II CÁC DẠNG BÀI TOÁN CƠ BẢN I CÁC BÀI TẬP TÍNH TỐN CƠ BẢN Ở dạng tập tơi đưa với mục đích: - Giúp HS rèn luyện kĩ đổi đơn vị, thay số - Giúp HS nhớ công thức động lượng A Bài tập có lời giải Bài Một vật nhỏ khối lượng m = kg trượt xuống đường dốc thẳng nhẵn thời điểm xác định có vận tốc m/s, sau s có vận tốc m/s tiếp sau s vật có động lượng (kg.m/s) ? Lời giải: Chọn chiều dương chiều chuyển động Gia tốc vật: a = v − v0 − = = 1(m / s ) t Vận tốc cần tìm là: v’ = v + a.t = + 1.3 = 10 (m/s) Động lượng cần tìm : p = m.v’= 2.10 = 20 (kg.m/s) Bài Xe A có khối lượng m1 = 1000 kg vận tốc v1 = 60 km/h; xe B có khối lượng m2 = 2000 kg vận tốc v2 = 30 km/h So sánh độ lớn động lượng chúng Lời giải: Ta lập tỉ số động lượng hai xe: p1 m1.v1 = =1 p2 m2v2 Kết luận: độ lớn động lượng hai xe Bài Một máy bay có khối lượng m =160000 kg, bay với vận tốc v = 870 km/h Tính độ lớn động lượng máy bay Lời giải: Chọn chiều dương chiều chuyển động Động lượng cần tìm : p = m.v = 160000 870 = 38,7.106 (kgm / s) (kg.m/s) 3,6 B Bài tập tự luận có đáp số Bài Một vật trọng lượng N có động lượng kgm/s, lấy g =10 m/s2 vận tốc vật bao nhiêu? ĐS: 10 m/s Bài Một vật có m = kg chuyển động với vận tốc v = m/s Tính động lượng vật? ĐS: kgm/s Bài Một vật có khối lượng m = kg, có động lượng p = kg.m/s, vật chuyển động với vận tốc bao nhiêu? ĐS: m/s C Bài tập trắc nghiệm có đáp số  Câu Động lượng vật khối lượng m chuyển động với vận tốc v đại lượng xác định công thức :   A p = m.v C p = m.a B p = m.v D   p = m.a Câu Chọn phát biểu Động lượng hệ cô lập đại lượng A không xác định B bảo tồn C khơng bảo tồn D C N.m D biến thiên Câu Đơn vị động lượng là: A N/s B Kg.m/s Nm/s Câu Khi tên lửa chuyển động vận tốc khối lượng thay đổi Khi khối lượng giảm nửa, vận tốc tăng gấp hai động lượng tên lửa sẽ: A không đổi B tăng gấp lần C tăng gấp lần D giảm lần Câu Một đá có khối lượng kg, bay với vận tốc 72 km/h Động lượng đá là: A p = 360 kgm/s B p = 360 N.s C p = 100 kg.m/s kg.km/h Câu Phát biểu sau không đúng? A Động lượng vật tích khối lượng vận tốc vật B Động lượng vật đại lượng vectơ C Động lượng vật có đơn vị lượng D Động lượng vật phụ thuộc vào khối lượng vận tốc vật D p = 100 Câu Một vật khối lượng 500 g chuyển động thẳng dọc trục Ox với vận tốc 18 km/h Động lượng vật A kg.m/s B 2,5 kg.m/s C kg.m/s D 4,5 kg.m/s Câu Trong trình sau đây, động lượng vật không thay đổi? A Vật chuyển động tròn B Vật ném ngang C Vật rơi tự D Vật chuyển động thẳng Câu Chọn phát biểu Động lượng vật liên hệ chặt chẽ với A vận tốc B C quãng đường suất Câu 10 Hệ sau không coi hệ kín: A Một vật xa vật khác B Hệ hai vật chuyển động không ma sát mặt phẳng nằm ngang C Hệ “súng đạn” trước sau bắn súng D Hệ chuyển động không ma sát mặt phẳng nằm nghiêng 10 D công a) Nhận xét: Các véc tơ theo chiều dương, chiếu lên Ox mang dấu dương m2 m1 m1+m2 O x Chiếu (*) lên Ox ta có: m1v1 + m2v2 = (m1 + m2 )v Thay số : m1.5 + 1.1 = (m1 + 1)2,5  m1 = 0, 6(kg ) b) Nhận xét: Các véc ngược chiều Xảy trường hợp: * TH1: Sau va chạm hai bi chuyển động theo chiều dương m2 m1 m1+m2 O x Chiếu (*) lên Ox ( v1 v mang dấu dương, v2 mang dấu âm): m1v1 − m2v2 = (m1 + m2 )v m1.5 − 1.1 = (m1 + 1)2,5  m1 = 1, 4(kg ) Thay số : * TH2: Sau va chạm hai bi chuyển động ngược chiều dương m2 m1 m1+m2 O x Chiếu (*) lên Ox ( v1 mang dấu dương, v v2 mang dấu âm): m1v1 − m2v2 = −(m1 + m2 )v Thay số : m1.5 − 1.1 = −(m1 + 1)2,5  m1 = 0, 2(kg ) 17 Bài 3: Một toa xe khối lượng m1 = chạy với tốc độ v1 = m/s đến va chạm vào toa xe đứng yên khối lượng m2 = Sau va chạm toa m2 chuyển động với vận tốc v2’ = m/s Toa m1 chuyển động sau va chạm? Hướng dẫn giải: m1 m2 m2 m1 x O Chọn chiều chuyển động xe m1 chiều dương Các véc tơ vận tốc v1 ; v2' biểu diễn hình vẽ Áp dụng định luật bảo tồn động lượng : m1 v1 + m2 v2 = m1 v1' + m2 v2' ' ' Chiếu (*) lên Ox ta được: m1v1 = m1.v1 + m2 v2  v1' = (*) m1.v1 − m2 v2' = −1(m / s) m1 Dấu trừ chứng tỏ sau va chạm xe m1 chuyển động ngược chiều ban đầu Bài Một người khối lượng m1 = 60 kg chạy với tốc độ v1 = m/s nhảy lên xe khối lượng m2 = 90 kg chạy song song ngang qua người với tốc độ 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 giải: Gọi v vận tốc hệ người xe sau người nhảy lên Chọn chiều chuyển động xe m2 chiều dương Áp dụng định luật bảo toàn động lượng m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2 )v (*) a) Các véc tơ vận tốc v1; v2 biểu diễn hình vẽ m1 Chiếu (*) lên Ox với ý v1; v2 theo chiều dương m2 m1.v1 + m2 v2 = (m1 + m2 ).v x O 18 v= m1.v1 + m2 v2 60.4 + 90.3 = = 3, 4(m / s ) m1 + m2 60 + 90 v > v2 chứng tỏ sau vận tốc xe tăng b) Các véc tơ vận tốc v1; v2 biểu diễn hình vẽ m1 m2 x O Chiếu (*) lên Ox với ý v2 theo chiều dương, v1 ngược lại −m1.v1 + m2 v2 = (m1 + m2 ).v v= − m1.v1 + m2 v2 −60.4 + 90.3 = = 0, 2( m / s ) m1 + m2 60 + 90 v < v2 chứng tỏ sau vận tốc xe giảm B Các tập luyện tập có đáp số: Bài Xe chở cát khối lượng m1 = 390 kg chuyển động theo phương ngang với vận tốc v1 = m/s Hòn đá khối lượng m2 = 10 kg bay đến cắm vào cát Tìm vận tốc xe sau đá rơi vào cát trường hợp: a) Hòn đá bay ngang, ngược chiều xe với vận tốc v2 = 12 m/s (ĐS: 7,5 m/s) b) Hòn đá rơi thẳng đứng (ĐS: 7,8 m/s) Bài Một người khối lượng m1 = 60 kg chạy với tốc độ v1 = m/s nhảy lên xe khối lượng m2 = 90kg chạy song song ngang qua người với tốc độ v2 = 3m/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 (ĐS: 3,4m/s) b) Ngược chiều (ĐS: 0,2m/s) Bài Vật m1 = 500 g chuyển động với vận tốc v1 = m/s không ma sát mặt phẳng nằm ngang va chạm vào vật thứ hai có khối lượng m2 = 300 g đứng yên Sau va chạm, hai vật dính làm Tìm vận tốc hai vật sau va chạm ĐS: 2,5 m/s 19 DẠNG BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC Ở dạng tập HS thường gặp khó khăn có vận tốc tương đối Vì phải áp dụng công thức cộng vận tốc cách linh hoạt A Các tập ví dụ: Bài (Súng giật đạn bắn theo phương ngang): Một xe lăn nhỏ gắn liền với súng lò xo mang đầu đạn có khối lượng tổng cộng 300 g nằm yên mặt bàn Đầu đạn có m = 25g bắn theo phương nằm ngang với v = 4,5 m/s Tìm vận tốc xe sau đạn bắn Hướng dẫn giải: Áp dụng ĐLBTĐL : = M V + m.v (*) x O Chiếu (*) lên Ox: = −M V + m.v V =− m M Chọn chiều đạn bắn chiều dương mv 0,025.4,5 =− = −0, 41(m / s) M 0, 275 Dấu trừ chứng tỏ súng chuyển động ngược chiều đạn bắn Bài (Súng giật đạn bắn theo phương tạo với phương ngang góc α): Khẩu đại bác đặt xe lăn, khối lượng tổng cộng M = 7,5 chưa kể đạn, nòng súng hợp với phương ngang góc 600 Khi bắn viên đạn khối lượng m = 20 kg súng bị giật lùi theo phương ngang với vận tốc V = m/s Tính vận tốc đạn rời nòng Hướng dẫn giải: Chọn chiều dương chiều đạn bắn α Áp dụng ĐLBTĐL theo phương ngang: = M V + m.vx Chiếu (*) lên Ox: v=− M m (*) O −M V + m.vx = vx = v.cosα M V 75.00.(−1) =− = −750(m / s ) m.cos 20.cos600 Bài (Tên lửa bay khí): Một tên lửa khối lượng tổng cộng M = 100 bay với vận tốc V0 = 200 m/s trái đất tức thời lượng khí m = 20 với vận tốc v0 = 500 m/s tên lửa Tính vận tốc tên lửa sau khí chiều khí: a) Ngược chiều bay b) Cùng chiều bay 20 x Hướng dẫn giải: Trước tiên cần xác định vận tốc khí đất vào thời điểm phụt: Theo công thức cộng vận tốc: vk = v0 + V0 Chọn chiều dương chiều tên lửa bay M V0 = (M − m)V + m.vk Ta áp dụng ĐLBTĐ L: M V0 = (M − m)V + m.(v0 + V0 ) (*) x a) Chiếu (*) lên Ox: V0 mang dấu cộng (+), v0 mang dấu trừ (-) M V0 = (M − m).V + m.(V0 − v0 ) M-m m ( M − m).V0 + m.v0 M −m 8.10 200 + 2.104.500 = = 325(m / s ) 8.104 V = b) Chiếu (*) lên Ox: V0 v0 mang dấu cộng (+) M V0 = (M − m).V + m.(v0 + V0 ) x ( M − m).V0 + m.v0 M −m 8.104.200 − 2.104.500 = = 75(m / s ) 8.104 V = M-m m 21 Bài (Pháo chuyển động bắn đạn): Có bệ pháo khối lượng m = 10 chuyển động đường ray nằm ngang khơng ma sát Trên bệ có gắn pháo khối lượng m = chưa kể đạn Giả sử pháo chứa viên đạn khối lượng m =100kg nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng v0 = 500m/s pháo Xác định vận tốc giật lùi bệ pháo sau bắn trường hợp: a) Lúc đầu hệ đứng yên b) Trước bắn bệ pháo chuyển động với vận tốc V0 = 18km/h: - TH1: Theo chiều bắn - TH2: Ngược chiều bắn Hướng dẫn giải: Trước tiên cần xác định vận tốc đạn đất vào thời điểm bắn: Theo công thức cộng vận tốc: vd = v0 + V0 Với V0 vận tốc bệ pháo với đất, M = m1 +m2 khối lượng pháo + bệ Chọn chiều dương chiều đạn bắn (M + m).V0 = M V + m.vd Ta áp dụng ĐLBTĐL:  (M + m).V0 = M V + m.(v0 + V0 ) a) V0 = Chiếu (*) lên Ox: m = M V + m.v0 m.v 100.500 V = − =− = −3,33(m / s) O M 15000 (*) M x Dấu trừ chứng tỏ bệ pháo giật lùi sau b) TH1: sử dụng hình ý a Chiếu (*) lên Ox ý v0 V0 mang dấu dương (M + m).V0 = M V + m.(v0 + V0 ) V = ( M + m).V0 − m(v0 + V0 ) 151000.5 − 100.505 =  1, 7(m / s )  V0 M 15000 V > Sau bắn vận tốc pháo bệ giảm chuyển động trước 22 TH2: Chiếu (*) lên Ox: Chiếu (*) lên Ox ý v0 mang dấu dương, V0 mang dấu âm m M −(M + m).V0 = M V + m.(v0 − V0 ) V = x O −( M + m).V0 − m(v0 − V0 ) −151000.5 − 100.495 =  −8,33(m / s ) M 15000 Ta thấy độ lớn vận tốc pháo tăng Dấu V < chứng tỏ pháo chuyển động ngược chiều đạn bắn Bài (Người thuyền) Một người khối lượng m = 50 kg đứng phía thuyền khối lượng M = 450 kg đỗ mặt hồ phẳng lặng Người bắt đầu phía đầu thuyền Xác định vận tốc chuyển động thuyền hai trường hợp : a) vận tốc người mặt hồ v = 0,5 m/s b) vận tốc người thuyền v0 = 0,5 m/s Hướng dẫn giải: Chọn chiều người chiều dương m a) Áp dụng ĐLBTĐL : = M V + m.v Chiếu lên chiều dương: V =− M O M V + m.v = x mv 50.0,5 =− = −0, 056(m / s ) M 450 Dấu trừ chứng tỏ thuyền chuyển động ngược chiều dương b) Trước tiên cần xác định vận tốc người đất: m Theo công thức cộng vận tốc: v = v0 + V Áp dụng ĐLBTĐL : = M V + m.v O  = M V + m.(v0 + V ) 23 (*) M x Chiếu (*) lên Ox ý v0 mang dấu dương, V mang dấu âm: = M V + m.(v0 − V ) V = − mv0 50.0,5 =− = −0, 05(m / s) M +m 500 Dấu trừ chứng tỏ thuyền chuyển động ngược chiều dương B Các tập tự luyện có đáp số: Bài 1: Một súng M = kg bắn viên đạn m = 20 g Vận tốc đạn khỏi nòng súng 600 m/s Súng giật lùi với vận tốc V có độ lớn ? ĐS: V = (m/s) Bài Một súng có khối lượng 2000kg, lắp viên đạn có khối lượng m Ban đầu hệ đứng yên, sau bắn đạn rời nòng với tốc độ 1250m/s, súng giật lùi với tốc độ 5m/s Tìm khối lượng viên đạn ĐS: m = kg Bài Xác định lực tác dụng súng trường lên vai người bắn biết lúc bắn, vai người giật lùi S = cm, viên đạn bay tức thời khỏi nòng súng với vận tốc v = 500 m/s Khối lượng súng M = kg, khối lượng đạn m = 20 g ĐS: F = 500 (N) Bài Một súng đại bác tự hành có khối lượng M = 800kg đặt mặt đất nằm ngang bắn viên đạn khối lượng m = 20kg theo phương làm với đường nằm ngang góc α = 600 Vận tốc đạn v = 400m/s Tính vận tốc giật lùi súng ĐS: V = m/s Bài Một tên lửa mang nhiên liệu có khối lượng tổng cộng M’ = 10000 kg Khi bay theo phương ngang với vận tốc V0 =100 m/s, tên lửa nhanh phía sau lượng m =1000 kg khí nhiên liệu với vận tốc v0 = 800 m/s so với tên lửa Bỏ qua lực cản khơng khí Xác định vận tốc tên lửa sau khối khí khỏi ĐS: V = 188,88 m/s B BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG KHÁC PHƯƠNG Ở dạng tập HS thường gặp khó khăn xác định phương chuyển động vật A Các tập ví dụ: Bài Một viên đạn khối lượng m =1 kg bay theo phương thẳng đứng với vận tốc v = 500 m/s nổ thành mảnh có khối lượng Mảnh thứ bay theo 24 phương ngang với vận tốc v1 = 500 m/s Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương với vận tốc ? Hướng dẫn giải: Chọn chiều chuyển động viên đạn chiều dương, hai mảnh có m1 = m2 = 0,5 kg Áp dụng ĐLBTĐL : p = p1 + p2 Với p = 500 (kgms-1) ; p1 = 250 (kgms-1) Các véc tơ p, p1 , p2 biểu diễn hình vẽ cho ta có hình bình hành, p đường chéo Theo hình : góc ( p; p1 ) = 900 nên: p2 = p2 + p12 = 250 6(kgms −1 ) Vận tốc mảnh m2 : v2 = Theo hình: tan  = p2 = 500 6( m / s ) m2 x p1 =   = 35, 260 p α Vậy vận tốc mảnh v2 = 500 6(m / s) mảnh bay hợp với phương thẳng đứng góc  = 35, 260 O Nhận xét: - HS gặp khó khăn vẽ hình bình hành có hai cạnh p1 , p2 đường chéo p - HS khơng đưa biểu thức tính độ lớn p2 - HS khơng tính góc α để xác định phương chuyển động mảnh m2 Bài Một viên đạn khối lượng m = kg bay thẳng đứng lên cao với vận tốc v = 250 m/s nổ thành mảnh khối lượng Mảnh thứ bay lên với vận tốc v1 = 250 m/s theo phương lệch góc 600 so với đường thẳng đứng Tìm vận tốc hướng mảnh thứ hai Hướng dẫn giải: Chọn chiều chuyển động viên đạn chiều dương, hai mảnh có m1 = m2 = kg Áp dụng ĐLBTĐL : p = p1 + p2 Với p = 500 (kgms-1) ; p1 = 250 (kgms-1) Các véc tơ p, p1 , p2 biểu diễn hình vẽ cho ta có hình bình hành, p đường chéo 25 Độ lớn p2 tính theo định lý hàm số cos: p2 = x p + p12 − p p1.cos600 = 250 3(kgms −1 ) Vận tốc mảnh m2 : v2 = Theo hình: tan  = p2 = 250 3( m / s ) m2 p1 =   = 300 p2 α 600 Vậy vận tốc mảnh v2 = 250 6(m / s) mảnh bay hợp với phương thẳng đứng góc  = 30 O Nhận xét: - HS gặp khó khăn vẽ hình bình hành có hai cạnh p1 , p2 đường chéo p - HS khơng đưa biểu thức tính độ lớn p2 - HS khơng tính góc α để xác định phương chuyển động mảnh m2 Bài Một hạt nhân phóng xạ ban đầu đứng yên phân rã thành ba hạt: electron, notrino hạt nhân Động lượng electron p = 9.10 -23 kgm/s, động lượng notrino vng góc với động lượng electron có độ lớn p -23 = 12.10 kgm/s Tìm hướng độ lớn động lượng hạt nhân (ĐS:15.10−23 N s ) x Hướng dẫn giải: Chọn chiều chuyển động electron chiều dương, hai mảnh có m1 = m2 = kg 370 Gọi p3 động lượng hạt nhân cần tìm Áp dụng ĐLBTĐL : = p1 + p2 + p3 1430 Đặt p3' = p1 + p2 Ta cần biểu diễn p3' ; p1 ; p2 hình vẽ s ao cho ta có hình bình hành, p3' đường chéo ( ) Theo hình p1 ; p2 = 900 nên: 26 O Độ lớn p3 = p3' = Theo hình: p12 + p22 = 15.10−23 (kgm / s) tan  = p2 = 0, 75    37 p1 Vậy hạt nhân bay hợp với Ox góc 1430 hình 27 B Bài tập tự luyện có đáp số: Bài Một viên đạn khối lượng m = kg bay thẳng đứng lên cao với vận tốc v = 250 m/s nổ thành mảnh khối lượng Mảnh thứ bay lên với vận tốc v1 = 500 m/s theo phương lệch góc α = 600 so với đường thẳng đứng Tìm vận tốc hướng mảnh thứ hai ĐS: v2 = 500 m/s tạo với phương thẳng đứng góc  = 600 Bài Một viên đạn khối lượng m = kg bay thẳng đứng lên cao với v = 250 m/s nổ thành mảnh có khối lượng Tìm hướng độ lớn vận tốc mảnh đạn thứ hai biết mảnh thứ bay với vận tốc v1 = 500 m/s sau nổ hợp với phương thẳng đứng góc 600 hướng xuống mặt đất ĐS: v2 = 500 3(m / s) m/s tạo với phương thẳng đứng góc  = 300 hướng lên Bài Một viên đạn khối lượng m = 0,8 kg bay ngang với vận tốc v = 12,5 m/s độ cao H = 20 m vỡ thành hai mảnh Mảnh thứ có m1 = 0,5 kg sau nổ ' bay thẳng đứng cắm xuống đất với vận tốc chạm đất v1 = 40(m / s) Lấy g = 10 m/s2, tính vận tốc hướng chuyển động mảnh lại ĐS: v2 = 66,7 m/s, hướng lên hợp với phương ngang góc 600 Bài Một lựu đạn khối lượng m = 2,5 kg, bay theo phương ngang với vận tốc v = 10 m/s, bị nổ , tách thành hai mảnh có khối lượng m1 = 1kg m2 = 1,5 kg Sau nổ, mảnh to chuyển động theo phương ngang với vận tốc 25 m/s Xác định vận tốc phương chuyển động mảnh nhỏ 28 C TỔ CHỨC THIẾT KẾ THÍ NGIỆM KIỂM CHỨNG Phần tơi tổ chức cho HS thiết kế thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng, cụ thể: Thiết kế tên lửa nước kiểm chứng chuyển động phản lực Thiết kế bàn bi-a mi ni kiểm chứng va chạm đàn hồi A CHUẨN BỊ DỤNG CỤ Thiết kế tên lửa nước kiểm chứng chuyển động phản lực a) Các dụng cụ cần thiết: - Bơm tay - Keo nối ống PVC - Ống PVC, cút nối, khủy nối cỡ phi 27 - Vài van xe máy - Vài chai nhựa (loại to cỡ 1,5 lít chai co ca) - Dao, kéo, lưỡi cưa cắt sắt - Dây thun - Dây thít nhựa (buộc đồ điện) - Xe đồ chơi trẻ em - Đồng hồ bấm giây b) Chuẩn bị thí nghiệm: Phân nhóm tối đa nhóm thành viên - Yêu cầu HS tìm hiểu cách thiết kế mạng internet - GV hướng dẫn làm mẫu thiết kế, yêu cầu HS quan sát - HS quay video điện thoại thơng minh q trình thiết kế c) Tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm 1: Để giá đỡ vng góc với mặt đất, nạp nước khí vào tên lửa nước bơm tay qua van xe Kiểm chứng độ bay cao tên lửa đồng hồ bấm giây đo thời gian từ lúc bay lên đến chạm đất, ghi số liệu so sánh kết nhóm Thí nghiệm 2: Gắn giá đỡ lên xe đồ chơi nạp nước khí vào tên lửa nước bơm tay qua van xe, để tên lửa theo phương ngang Kiểm chứng độ “giật lùi” xe đồ chơi quãng đường từ bắn tên lửa đến xe dừng lại, ghi số liệu so sánh kết nhóm Thí nghiệm 3: Gắn giá đỡ lên xe đồ chơi nạp nước khí vào tên lửa nước bơm tay qua van xe, để tên lửa hợp với phương ngang góc α Kiểm chứng độ “giật lùi” 29 xe đồ chơi quãng đường từ bắn tên lửa đến xe dừng lại, ghi số liệu so sánh kết nhóm Thiết kế bàn bi-a mi ni kiểm chứng va chạm đàn hồi a) Các dụng cụ cần thiết: - Bàn bi-a mi ni - Gậy bi-a - Các bi ve b) Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm 4: Phân nhóm tối đa nhóm thành viên Yêu cầu HS sử dụng gậy bi-a đưa bi m1 đến va chạm m2 đứng yên Yêu cầu HS quan sát nhóm thảo luận giải thích kết sau: 1, Sau va chạm bi m1 dừng lại, bi m2 chuyển động phía trước 2, Sau va chạm bi m1 bi m2 chuyển động phương chuyển động m1 thay đổi KẾT LUẬN Để giúp HS học tốt cần phát huy học đơi với hành Trong q trình giảng dạy cố gắng hướng dẫn, yêu cầu em tự thiết kế thí nghiệm kiểm chứng đơn vị kiến thức giúp HS nhớ khắc sâu kiến thức Từ HS say mê hứng thú với mơn học Thực tế thí nghiệm lơi kéo em HS tham gia nhiệt tình Ngồi kĩ quan sát, thiết kế thí nghiệm em phát huy tinh thần làm việc nhóm, kĩ thuyết trình D – NHỮNG KIẾN NGHỊ SAU Q TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Để tạo hứng thú học tập cho mơn vật lý nói riêng, mơn học nói chung, nhà trường nên thường xuyên tổ chức hoạt động ngoại khóa hay thi kiến thức có tính ứng dụng cao Tạo môi trường để HS giao lưu học hỏi Tác giả xin chân thành cảm ơn! 30 , ngày tháng năm , ngày tháng năm , ngày tháng năm Thủ trưởng đơn vị/ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Tác giả sáng kiến Chính quyền địa phương SÁNG KIẾN CẤP CƠ SỞ (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký tên, đóng dấu) (Ký tên, đóng dấu) 31 ... giật, đạn nổ,…là tiền đề để giải tập vật lý 12 giúp HS có kiến thức tảng ơn thi THPT Chính tơi chọn đề tài ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG Tác giả: Nguyễn Anh... lượng m1 ban đầu: a) Hai vật chuyển động chiều; b) Hai vật chuyển động ngược chiều Hướng dẫn giải: Chọn chiều chuyển động bi m1 chiều dương Áp dụng định luật bảo toàn động lượng : m1 v1 + m2 v2 =... kín 3.2 Động lượng vật: P = m.v Độ lớn : p = m.v; Đơn vị kgm/s hay kgms-1 N.s 3.3 Động lượng hệ vật: P = P1 + P2 + + Pn 3.4 Định luật bảo toàn lượng Nội dung: Động lượng hệ lập đại lượng bảo tồn