SKKN phương pháp giải bài tập động lượng, định luật bảo toàn động lượng

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT SÁNG SƠN =====***===== BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Phương pháp giải tập động lượng, định luật bảo toàn động lượng Tác giả sáng kiến:Nguyễn Hải Cường Mã sáng kiến: 18.54.03 Sông Lô, Năm 2019 SỞ GD &ĐT VĨNH PHÚC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THPT SÁNG SƠN Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐĂNG KÝ VIẾT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CẤP: NGÀNH: ; TỈNH: I Thông tin tác giả đăng ký SKKN Họ tên: Nguyễn Hải Cường Ngày sinh: 9/6/1981 Đơn vị công tác: Trường THPT Sáng Sơn Chun mơn: Vật Lí Nhiệm vụ phân cơng năm học: Giảng dạy Vật lí lớp 10A1, 10A5,10A6,11A2, 11A3, 12A3,12A4 II Thông tin sáng kiến kinh nghiệm Tên sáng kiến kinh nghiệm: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG Cấp học: THPT Mã lĩnh vực: 54 Thời gian nghiên cứu: từ tháng 09/2018 đến tháng 01/2019 Địa điểm nghiên cứu: Trường THPT Sáng Sơn Đối tượng nghiên cứu: Học sinh Ngày tháng năm 2019 THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Ngày tháng năm 2019 TỔ TRƯỞNG/NHÓM Ngày 20 tháng 01 năm 2019 NGƯỜI ĐĂNG KÝ TRƯỞNG CHUYÊN MÔN Mục lục Lời giới thiệu : Tên sáng kiến: .4 Tác giả sáng kiến: .4 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: .5 Mô tả chất sáng kiến: NỘI DUNG CÁC BIỆN PHÁP THỰC HIỆN .5 A KIẾN THỨC CƠ BẢN I/ Kiến thức Toán học .5 II/ Kiến thức Vật lý 1.Động lượng: Hệ lập: (Hệ kín) .5 Định luật bảo toàn động lượng: 4.Định lí biến thiên động lượng(cách phát biểu khác định luật II NIUTON) Va chạm mềm: 6.Chuyển động phản lực: .6 B Các dạng tập phương pháp giải .6 Dạng 1: Tính động lượng vật, hệ vật * Những lưu ý giải tốn liên quan đến định luật bảo tồn động lượng: .7 C – BÀI TOÁN CƠ BẢN .7 *HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬN DỤNG 15 Bài tập trắc nghiệm .17 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: 20 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu : Động lượng khái niệm Vật lý trừu tượng học sinh Trong toán Vật lý, động lượng đại lượng trung gian để xác định vận tốc khối lượng vật Động lượng có ý nghĩa quan trọng học sinh giải tập Vật lý có áp dụng Định luật bảo tồn (ĐLBT) động lượng va chạm đàn hồi, va chạm mềm lớp 10 toán phản ứng hạt nhân lớp 12 Việc kết hợp ĐLBT để giải tốn Vật lý có ý nghĩa quan trọng việc phát triển tư học sinh, phát huy khả tư sáng tạo học sinh Nhằm phần tháo gỡ khó khăn cho em học sinh, cung cấp kiến thức, phương pháp kết hợp có tính khoa học q trình làm tập phần giúp em có hứng thú, u thích sáng tạo mơn học vật lý Vì tơi chọn đề tài “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG” Để cung cấp cho học sinh kiến thức phổ thơng bản, có hệ thống, số kiến thức 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 Tên sáng kiến: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG Tác giả sáng kiến: - Họ tên: Nguyễn Hải Cường - Địa tác giả sáng kiến: Trường THPT Sáng Sơn – Sông Lô – Vĩnh Phúc - Số điện thoại:0982922435 E_mail: nguyenhaicuong.gvsangson@vinhphuc.edu.vn Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Không Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giải tập liên quan đến động lượng chương trình vật lí THPT Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: 16/1/2019 Mô tả chất sáng kiến: - Về nội dung sáng kiến: NỘI DUNG CÁC BIỆN PHÁP THỰC HIỆN A KIẾN THỨC CƠ BẢN I/ Kiến thức Toán học Định lý hàm số cosin: a2 = b2 + c2 – 2bccosA Giá trị hàm số lượng giác ứng với góc đặc biệt: Hàm\Góc 300 450 600 900 1200 sin 2 2 2 − || cos tan II/ Kiến thức Vật lý * Kiếnuu thức động học r uur uur • V13 = V12 + V23 • ur uu r uu r v −v t a = v.t 3 − vt = v0 + a.t S= at + v0t vt2 − v02 = 2aS • Chuyển động ném xiên * Kiến thức Động lượng 1.Động lượng: r Động lượng vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc v đại lượng xác định công thức: r r r r p = mv ( p hướng với v ) Về độ lớn : p = mv Trong đó: p động lượng (kgm/s),m khối lượng(kg),v vận tốc(m/s) Hệ cô lập: (Hệ kín) Một hệ nhiều vật gọi lập khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ có ngoại lực cân Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng hệ cô lập đại lượng không đổi     r r r, r, m1v1 + m2v2 = m1v'1 + m2v'2 Nếu hệ có vật: p1 + p2 = p1 + p2 hay Trong : m1,m2 khối lượng vật(kg) v1,v2 vật tốc vật trước va chạm(m/s) v1, , v2, vật tốc vật sau va chạm(m/s) 4.Định lí biến thiên động lượng(cách phát biểu khác định luật II NIUTON) Độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian xung lượng tổng lực tác dụng lên vật khoảng thời gian r r r r r r r r ∆P = F ∆tHayP2 − P1 = F ∆t mv2 − mv1 = F ∆t Ta có : Trong : m khối lượng (kg) v1,v2 vận tốc vật(m/s) F Tổng ngoại lực tác tác dụng vào vật (N) ∆t thời gian tác dụng lực (s) → → (Khi lực F tác dụng lên vật khoảng thời gian ∆t tích F ∆t → định nghĩa xung lượng lực F khoảng thời gian ∆t ấy.) Va chạm mềm: r Sau va chạm hai vật nhập lại thành chuyển động với vận tốc v Áp dụng đlbt động lượng: → → → m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) v → →  v = m1 v1 + m2 v2 m1 + m2 → 6.Chuyển động phản lực: Chuyển động phản lực chuyển động vật tự tạo phản lực cách phóng hướng ngược lại phần Hay cđ phận hệ tách bay hướng làm cho phần lại chuyển động ngược chiều: r ur r = M V + m.u Nếu ban đầu vật đứng yên: ur m r V = − u M B Các dạng tập phương pháp giải Dạng 1: Tính động lượng vật, hệ vật r - Động lượng urp vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc v : r p = mv - Động lượng hệ vật: ur ur ur uu r uur p = p1 + p2 Nếu: p1 ↑↑ p ⇒ p = p1 + p2 ur ur Nếu: p1 ↑↓ p ⇒ p = p1 − p2 ur ur p1 ⊥ p ⇒ p = p12 + p2 r uur ·uu Nếu: p1 , p2 = α ⇒ p = p12 + p2 + p1 p2 cosα Nếu: ( ) Dạng 2: Bài tập định luật bảo toàn động lượng Bước 1: Chọn hệ vật cô lập khảo sát Bước 2: Viết biểu thức động lượng hệ trước sau tượng uu r uu r Bước 3: áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ: pt = ps (1) Bước 4: Chuyển phương trình (1) thành dạng vô hướng (bỏ vecto) cách: + Phương pháp chiếu + Phương pháp hình học * Những lưu ý giải toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng: a Trường hợp vector động lượng thành phần (hay vector vận tốc thành phần) phương, biểu thức định luật bảo tồn động lượng viết lại: ±m1v1 ± m2v2 = ±m1 v1' ± m2 v2' Trong trường hợp ta cần quy ước chiều dương chuyển động - Nếu vật chuyển động theo chiều dương chọn v > 0; - Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương chọn v < b Trường hợp vector động lượng thành phần (hay uvector vận tốc ur uu r thành phần) khơng phương, ta cần sử dụng hệ thức vector: ps = pt biểu diễn hình vẽ Dựa vào tính chất hình học để tìm u cầu tốn c Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng: - Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ không - Ngoại lực nhỏ so với nội lực - Thời gian tương tác ngắn ur ur - Nếu F ngoai luc ≠ hình chiếu F ngoai luc phương khơng động lượng bảo tồn phương C – BÀI TỐN CƠ BẢN Bài tập 1: Tìm tổng động lượng (hướng độ lớn) hệ hai vật có khối lượng m1 = m2 = 1kg Vận tốc vật có độ lớn v1 = 1m/s có hướng khơng đổi Vận tốc vật có độ lớn v2 = 2m/s và: a) Cùng hướng với vật b) Cùng phương, ngược chiều c) Có hướng nghiêng góc 600 so với v1 Tóm tắt: m1 = m = 1kg v1 = 1m/s v2 = 2m/s ⇒ P=? uu r ur a) v2 ↑↑ v1 uu r ur b) v2 ↑↓ v1 ur uu r c) (v1 ; v2 ) = 600 = α Yêu cầu: + Học sinh biểu diễn vectơ động học + Xác định vectơ tổng trường hợp + Biết áp dụng Định lí hàm số cosin Lời giải: Động lượng hệ: uur uur ur uu r uur Nhận xét: + Học sinh thường gặp khó khăn xác định vectơ tổng động lượng hệ vectơ P = P1 + P2 = m1 v1 + m2 v2 ur uu r P1 , P2 Trong đó: P1 = m1v1 = 1.1 = (kgms-1) + Khơng nhớ ĐLHS cosin, xác định góc tạo P = m2uvur2 = 1.2 = (kgms-1) uu r 2ur ur ur uu r a) Khi v2 ↑↑ v1 ⇒ P2 ↑↑ P1 vectơ ( P1 , P2 ) ⇒ P = P1 + P2 = (kgms-1) uu r ur uu r ur P1 P b) Khi v2 ↑↓ v1 ⇒ P2 ↑↓ P1 ⇒ P = P2 – P1 = (kgms-1) π −α ur uu r ur uu r c) Khi (v1 ; v2 ) = 600 ⇒ ( P1; P2 ) = 600 = α Áp dụng ĐLHS cosin: α P2 P = P12 + P22 − P1 P2 cos β = P12 + P22 − P1 P2 cos(π − α ) = 12 + 2 − 2.1.2 cos1200 = (kgms-1) Bài tập 2: Sau va chạm vật chuyển động phương Một toa xe khối lượng m1 = 3T chạy với tốc độ v1 = 4m/s đến va chạm vào toa xe đứng yên khối lượng m2 = 5T Toa chuyển động với vận tốc v2’ = 3m/s Toa chuyển động sau va chạm? Tóm tắt: Lời giải: m1 = 3T v1 = 4m/s + Xét va chạm xảy thời gian m2 = 5T v =0 ngắn uur2 ' + Chọn chiều dương theo chiều chuyển v2’ = 3m/s v1 = ? ur động xe ( v1 ) + Áp dụng ĐLBT độnguurlượnguuta có: + r uur uur ' ' m1 v1 + m2 v2 = m1 v1 + m2 v2 (*) v1 m2 m1 + Giả sử sau va chạm xe chuyển Yêu cầu: + Nêu điều kiện hệ kín + Nêu kiến thức ĐLBT động lượng cho hệ vật + Giả sử chiều chuyển động xe sau va chạm uu r ur v v ↑↑ v ) động theo chiều dương ( + Chiếu PT (*) lên chiều dương ta có: m1v1 + = m1v1’ + m2v2’ ⇒ v1' = m1v1 − m2 v2' 3.4 − 5.3 = = −1 m1 v1’ < chứng tỏ sau va chạm chuyển + Chiếu biểu thức động lượng xác định động theo chiều ngược lại , vận tốc v1 Nhận xét: Học sinh gặp khó khăn chuyển biểu thức động lượng dạng vectơ sang biểu thức đại số để tính tốn Bài tập 3: Sau va chạm vật chuyển động khác phương Một viên đạn khối lượng 2kg bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250m/s nổ thành mảnh khối lượng Mảnh thứ bay lên với vận tốc 250m/s theo phương lệch góc 600 so với đường thẳng đứng Tóm tắt: m = 2kg mur1 = m = 1kg uu r v = 250m/s v = 500m/s uu r (v1 ; v2 ) = 600 v2 = ? P A P2 B βα P1 O Yêu cầu: + Vẽ hình biểu diễn vectơ động lượng + Vận dụng ĐLHS cosin xác định P2 uu r uur + Xác định góc β = ( P2 , P ) Lời giải: - Hệ viên đạn trước sau nổ hệ kín do: + Nội lực lớn nhiều so với ngoại lực + Thời gian xảy tương tác ngắn - Động lượng hệ trước va chạm: P = m.v = 2.250 = 500 (kgms-1) - Động lượng mảnh thứ nhất: P1 = m.v = 1.500 = 500 (kgms-1) = P - Áp dụng ĐLBT động lượng ta có: P = P1 + P2 Theo định lý hàm số cosin cho tam giác OAB ta có: P = P12 + P22 − P1 P2 cos α = P (1 − cos α )  1 P2 = P 2(1 − cos α ) = 500 21 −  = 500  2 (kgms-1) ⇒ P2 = P = m2 v2 ⇒ v2 = 500 (m/s) ⇒ ∆OAB ⇒ β= 600 Vậy sau đạn nổ mảnh thứ hai bay lên với vận tốc v2 = 500m/s tạo với phương thẳng đứng góc β= 600 Nhận xét: • Học sinh khó khăn biểu diễn vectơ động lượng xác định vectơ tổng • Khơng xác định phương chuyển động mảnh thứ Bài tập 4: Một thuyền chiều dài l = 2m, khối lượng M = 140kg, chở người có khối lượng m = 60kg; ban đầu tất đứng yên Thuyền đậu theo phương vng góc với bờ sơng Nếu người từ đầu đến đầu thuyền thuyền tiến lại gần bờ, dịch chuyển bao nhiêu? Bỏ qua sức cản nước Tóm tắt: l = 2m m = 60kg M = 140kg l’ = ? Yêu cầu: + Mô tả chuyển động người, thuyền so với bờ + Chọn HQC chung bở cho vật chuyển động + Áp dụng CT cộng vận tốc, ĐLBT động lượng Lời giải: Dễ thấy, để BTĐL hệ thuyền ban đầu đứng yên người chuyển động thuyền chuyển động ngược lại - Xét người thuyền theo hướng xa bờ + Gọi vận tốc người so với thuyền ur uur là: v (v12 ) +uurVận tốc thuyền so với bờ là: uur V (v23 ) +uurVận tốc người so với bờ là: uur v ' (v13 ) v12 (1) ( 2) V (3) Nhận xét: + Học sinh quên cách chọn gốc quy chiếu mặt đất đứng yên + Không xác định vận tốc vật chuyển động so với gốc quy chiếu cách áp dụng công thức vận tốc + Áp dụng công thứcur vận tốc ta có: uur uur uur ur uur v13 = v12 + v23 ⇔ v ' = v + V (*) uur + Chọn chiều dương trùng với v12 Do người thuyền chuyển động ngược chiều nên: (*) ⇔ v’ = v – V ⇔ v = v’ + V + Khi người hết chiều dài thuyền với vận tốc v thì: l = v.t ⇒t = l l = ' v v +V Trong thời gian này, thuyền quãng đường so với bờ: l = V t = V l = v +V ' l 1+ v ' (1) V - Áp dụng ĐLBT động lượng ta có: uur uur v' M mv ' + MV = ⇔ mv ' − MV = ⇔ = V m (2) Bài tập 5: Bài toán đạn nổ 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 10 Tóm tắt: M = 800kg α = 600 V=? m = 20kg v = 400m/s v m V α M + Yêu cầu: + Xác định ĐK hệ đạn sóng hệ kín + Áp dụng ĐLBT động lượng + Xác định phương động lượng bảo toàn Lời giải: - Hệ đạn súng trước sau bắn hệ kín vì: + Thời gian xảy tương tác ngắn + Nội lực lớn nhiều ngoại lực - Trước đạn nổ: động lượng hệ - Ngay sau đạn nổ: Pđ = mv ; P = M V + Đạn bay theo phương tạo góc 600 với phương ngang + Súng giật lùi theo phương ngang - Hệ súng đạn hệ kín có động lượng bảo toàn theo phương ngang Áp dụng ĐLBT động lượng ta có: Pđ + P = ⇔ mv + M V = Chọn chiều dương ngược chiều chuyển động súng Chiếu xuống phương nằm ngang ta có: m.v.cosα – MV = ⇒V = m 20 v cos α = 400 = M 800 (m/s) Nhận xét: Nhiều học sinh không xác định phương động lượng bảo toàn Bài tập 6: Bài toán chuyển động tên lửa Một tên lửa có khối lượng tổng cộng 100T bay với vật tốc 200m/s Trái đất (tức thời) 20T khí với tốc độ 500m/s tên lửa Tính vận tốc tên lửa sau khí hai trường hợp a) Phụt phía sau (ngược chiều bay) b) Phụt phía trước (bỏ qua sức cản trái đất) Tóm tắt: M = 100T m = 20T V’ =? a) v ↑↓ V b) v ↑↑ V V = 200m/s v = 500m/s Lời giải: - Hệ tên lửa khí trước sau hệ kín - Gọi M, M’ khối lượng tên lửa trước sau khí 11 uur uuuur Yêu cầu: + Nêu nguyên tắc chuyển động tên lửa + Chọn gốc quy chiếu chiều dương + Biết vận dụng công thức vận tốc để xác định vận tốc tên lửa sau khí + Biết trường hợp tên lửa tăng tốc, giảm tốc V ⊕ - Gọi V , V ' vận tốc tên lửa so với trái đất trước sau khí có khối lượng m v vận tốc lượng khí so với tên lửa ⇒ Vận tốc lượng khí so với Trái đất là: uur ur +v (V M ) - Áp dụng ĐLBT động lượng ta có: uur uuur uur ur MV = ( M − m)V ' + m V + v ( m Nhận xét: Học sinh khơng tưởng tượng q trình tăng tốc giảm tốc tên lửa nhờ khí ) (*) Chọn chiều dương theo chiều chuyển động tên lửa a) Trường hợp khí phía sau: tên lửa tăng tốc ur uur v ↑↓ V ⇒ (*): MV = (M – m).V’ + m(V – v) MV − m(V − v) m =V + v M −m M −m 20 = 200 + 500 = 325 100 − 20 (m/s) > V ⇔V '= b) Trường hợp khí phía sau: tên lửa giảm tốc v ↑↑ V ⇒ (*): MV = (M – m).V’ + m(V + v) MV − m(V + v) m =V − v M −m M −m 20 = 200 − 500 = 75 100 − 20 (m/s) < V ⇔ V '= y P2 Bài toán 7: y’Max Một lựu đạn ném từ mặt đất với vận tốc v0 = 20m/s theo O’ β hướng lệch với phương ngang góc α = 30 Lên tớiyMax đỉnh cao nổ thành mảnh Px có khốihlượng Max Mảnh I rơi thẳng đứng với vận v0 tốc v1 = 20m/s P1 a) Tìm hướng độ lớn vận tốc mảnh II b) Mảnh II lên tới độ cao cực đại cáchαmặt đất bao nhiêu? O Tóm tắt: v0 = 20m/s v1 = 20m/s α = 300 m m1 = m = 12 x a) v2 = ? b) hMax = ? Lời giải: Chọn hệ trục toạ độ Oxy: Ox nằm ngang Oy thẳng đứng Gốc O vị trí ném lựu đạn Tại thời điểm ban đầu t0 = 0, vận tốc lựu đạn theo phương: v0 x = v0 cos α = 20 cos 30 = 10 (m / s )  v0 y = v0 sin α = 20 sin 30 = 10(m / s ) Tại thời điểm t xét chuyển động lựu đạn theo phương: Ox Vận tốc Toạ độ Chuyển động v x = v0 x = 10 x = v x t = 10 3t Oy v y = v0 y − gt (1) y = v0 y t − gt = 10t − 5t 2 (2) biến đổi a) Khi lựu đạn lên tới độ cao cực đại y = ymax ⇔ v y = ⇔ vOy − gt = ⇒t = vOy = g (2) ⇒ ymax 10 = (s) 10 = (m) * Xét vị trí cao sau nổ: - Hệ viên đạn trước sau nổ hệ kín vì: + Nội lực lớn nhiều ngoại lực + Thời gian xảy tương tác ngắn uuur uur uuur - Áp dụng ĐLBT động lượng ta có: Px = P1 + P2 Douu mảnh I rơi thẳng đứng, lựu đạn O’ có vận tốc trùng phương ngang r uuu r ⇒ P1 ⊥ Px ⇒ P22 = P12 + P ⇔ (m2 v2 ) = (m1v1 ) + ( mvx ) ⇒ v22 = v12 + 4vx2 ⇔ v2 = v12 + 4vx2 = 202 + 4.102.3 = 40 (m/s) uur Gọi β góc lệch v2 với phương ngang, ta có: P mv v 20 ⇒ β = 30 tan β = = 1 = = = Px mvx 2vx 2.10 3 13 Vậy mảnh II bay lên với vận tốc 40m/s tạo với phương ngang góc β = 300 b) Mảnh II lại tham gia chuyển động ném xiên góc ném β = 300 Tương tự phần (a), ta có:  = 20 3( m / s ) v '0 x = v2 cos β = 40  v ' = v sin β = 40 = 20(m / s )  y Sau thời gian t’ lựu đạn nổ, ta có: v 'x = v 'Ox t ' = 20 3t '  v ' y = v 'Oy − gt ' = 20 − 10t ' 20 Khi mảnh II lên tới độ cao cực đại: v ' y = ⇔ t ' = = (s) 10 Độ cao cực đại mảnh II lên tới kể từ vị trí lựu đạn nổ: y 'max = v 'Oy t '− gt '2 = 20.2 − 5.2 = 20 (m) Vậy độ cao cực đại mảnh II lên tới là: hmax = ymax + y 'max = + 20 = 25 (m) Nhận xét: Học sinh thường gặp khó khăn khi: + Xét chuyển động vật bị ném xiên, xác định độ cao cực đại + Xác định phương bảo toàn động lượng biểu diễn vectơ động lượng mảnh đạn trước sau nổ Bài Một viên đạn có khối lượng kg bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250m/s nổ thành mảnh có khối lượng Biết mảnh thứ bay theo phương nằm ngang với vận tốc 500m/s, hỏi mảnh bay theo phương với vận tốc bao nhiêu? Giải - Xét hệ gồm hai mảnh đạn trongurthời gian nổ hệ kín r - Động lượng trước đạn nổ: pt = mv uur ur uu r - Động lượng sau đạn nổ: ps = m1 v1 + m2 v2 uu r uur pt = ps r ur uu r -Áp dụng định luật bảo toàn động lượng mv = m1 v1 + m2 v2 m1v1 − m2v2 sin α = -Chiếu lên phương ngang -Chiếu lên phương thẳng đứng m1v1 (1) m2 m2 v2 cos α = mv ⇒ v2 sin α = ⇒ v2 cosα = P2 u r p α P1 O mv (2) m2 14 tgα = -Lây (1):(2) m1v1 m2 1.500 = =1 m2 mv 2.250 ⇒ α = 45° mv mv 2.500 v2 cosα = ⇒ v2 = = = 1414 N m2 m2 cosα 1.cos 45 *HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài tập tự luận Bài Một người khối lượng m1 = 60kg chạy với tốc độ v1 = 4m/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 Xe chở cát khối lượng m1 = 390kg chuyển động theo phương ngang với vận tốc v1 = 8m/s Hòn đá khối lượng m2 = 10kg bay đến cắm vào cát Tìm vận tốc xe sau đá rơi vào cát hai trường hợp: a.Hòn đá bay ngang, ngược chiều xe với vận tốc v2 = 12m/s (ĐS: 7,5m/s) b.Hòn đá rơi thẳng đứng (ĐS: 7,8m/s) Bài Một người khối lượng m1 = 60kg đứng xe goòng 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 sau nhảy (ĐS: 2,8m/s) b nhảy phía trước xe với vận tốc 4m/s xe sau nhảy (ĐS: 1,2m/s) c nhảy khỏi xe với vận tốc v ’ xe, v ’ v u n g góc với thành xe (ĐS: 2m/s) Bài Một viên đạn bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250m/s nổ thành hai mảnh có khối lượng Tìm hướng độ lớn vận tốc mảnh thứ biết mảnh thứ hai bay với vận tốc 500m/s theo phương lệch góc 600 với đường thẳng đứng, hướng: a.lên phía (ĐS: 500m/s; lệch 600 so với phương thẳng đứng) b.xuống phía mặt đất (ĐS: 866m/s; lệch 300 ) Bài Một viên đạn khối lượng m = 0, 8kg bay ngang với vận tốc v0 = 12, 5m / s độ cao H = 20m vỡ thành hai mảnh Mảnh I có khối lượng m1 = 0, 5kg , sau nổ bay thẳng đứng xuống chạm đất có vận tốc v ' = 40m / s Tìm độ lớn hướng vận tốc mảnh đạn II sau vỡ Bỏ qua sức cản khơng khí (ĐS: 66,7m/s; hướng lên, hợp với phương ngang góc 600 ) Bài Một hạt nhân phóng xạ ban đầu đứng yên phân rã thành ba hạt: 15 electron, notrino hạt nhân Động lượng electron 9.10-23kgm/s, động lượng notrino vng góc với động lượng electron có độ lớn 12.10-23kgm/s Tìm hướng độ lớn động lượng hạt nhân (ĐS:15.10−23 N 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: 8kg) Bài Xác định lực tác dụng súng trường lên vai người bắn biết lúc bắn, vai người giật lùi 2cm, viên đạn bay tức thời khỏi nòng súng với vận tốc 500m/s Khối lượng súng 5kg, khối lượng đạn 20g Bài Hai bóng khối lượng m1 = 50 g , m2 = 75g ép sát vào mặt phẳng ngang Khi buông tay, bóng I lăn 3,6m dừng lại Hỏi bóng II lăn quãng đường bao nhiêu? Biết hệ số ma sát lăn bóng mặt sàn cho hai bóng Bài 10 Có bệ pháo khối lượng 10 chuyển động đường ray nằm ngang không ma sát Trên bệ có gắn pháo khối lượng Giả sử pháo chứa viên đạn khối lượng 100kg nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng 500m/s pháo Xác định vận tốc giật lùi bệ pháo sau bắn trường hợp: a.Lúc đầu hệ đứng yên (ĐS: 3,11m/s) b.Trước bắn bệ pháo chuyển động với vận tốc 18km/h: -Theo chiều bắn (ĐS: 1,69m/s) -Ngược chiều bắn (ĐS: 8,31m/s) Bài 11 Khẩu đại bác đặt xe lăn, khối lượng tổng cộng m1 = 7,5 tấn, nịng súng hợp thành góc α = 600 với mặt đường nằm ngang Khi bắn viên đạn khối lượng m2 = 20kg, súng giật lùi theo phương ngang với vận tốc v1 = 1m/s Tính vận tốc viên đạn lúc rời nòng súng Bỏ qua ma sát (ĐS:750m/s) Bài 12 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 = 0,5m/s thuyền Biết thuyền dài 3m, bỏ qua lực cản nước a.Tính vận tốc thuyền đối dòng với nước (ĐS: 0,1m/s) b.Trong người chuyển động, thuyền quãng đường bao nhiêu? (ĐS: 0,6m) c.Khi người dừng lại, thuyền chuyển động không? (ĐS: không chuyển động) Bài 13 Thuyền dài l = 4m , khối lượng M = 160kg, đậu mặt nước hai người khối lượng m1 = 50kg, m2 = 40kg đứng hai đầu thuyền Hỏi họ đổi chỗ cho thuyền 16 dịch chuyển đoạn bao nhiêu? (ĐS: 0,16m) Bài 14 Hai thuyền, thuyền có khối lượng M chứa kiện hàng khối lượng m, chuyển động song song ngược chiều với vận tốc v0 Khi hai thuyền ngang nhau, người ta đổi hai kiện hàng cho theo hai cách: -Hai kiện hàng chuyển theo thứ tự trước sau, -Hai kiện hàng chuyển đồng thời Hỏi với cách vận tốc cuối hai thuyền lớn (ĐS: cách 1) Bài 15 Một tên lửa khối lượng tổng cộng 100 bay với vận tốc 200m/s tức thời 20 khí với vận tốc 500m/s tên lửa trước khí Tính vận tốc tên lửa sau khí khí ra: a.Phía sau tên lửa (ĐS; 325m/s) b.Phía trước tên lửa (ĐS: 75m/s) Bỏ qua lực hấp dẫn Trái đất lực cản không khí Bài 16 Hai người có khối lượng 50kg đứng xe goòng khối lượng 300kg Bỏ qua ma sát xe với đường ray 1)Xe goòng chuyển động đường ray với vận tốc 2m/s Tính vận tốc xe người thứ nhảy khỏi xe với vận tốc 4m/s xe ba trường hợp sau: a)nhảy phía sau b)nhảy phía trước c)theo hướng vng góc với thành xe 2)Bây xe gng đứng n Tính vận tốc xe hai người nhảy xuống xe với vận tốc 4m/s nằm ngang theo phương đường ray xe hai trường hợp: a)đồng thời b)kẻ trước người sau Bài 17 Một lựu đạn ném từ mặt đất với vận tốc v0 = 20m/s theo phương lệch với phương ngang góc α = 300 Lên tới điểm cao nổ thành hai mảnh có khối lượng Mảnh I rơi thẳng đứng với vận tốc đầu v1 = 20m/s a.Tìm hướng độ lớn vận tốc mảnh II b.Mảnh II lên tới độ cao cực đại cách mặt đất bao nhiêu? Bài tập trắc nghiệm Câu 1: Trong trình sau động lượng bảo tồn? A.Ơtơ tăng tốc B.Ơtơ giảm tốc C.Ơtơ chuyển động trịn D.Ơtơ chuyển động thẳng đường ko ma sát Câu 2: Đơn vị động lượng là? A kg.m.s2 B kg.m.s C kg.m/s D kg/m.s Câu : Trong khoảng thời gian 30s, ôtô có khối lượng tăng tốc từ 36 17 km/h lên 72 km/h Xung lượng hợp lực tất lực tác dụng lên ôtô khoảng thời gian là: A 20 000 N.s B 20 N.s C 72 N.s D 72 000N.s Câu 4: Định luật bảo toàn động lượng tương đương với: A.Định luật I Niu-tơn B.Định luật II Niu-tơn C.Định luật IIII Niu-tơn D.Không tương đương với định luật Niu-tơn Câu 5: Một viên đạn có khối lượng m bay theo phương ngang với vận tốc v = 500 m/s nổ thành hai mảnh có khối lượng Mảnh bay lên hợp với phương ngang góc 600, mảnh hai bay xuống hợp với phương ngang góc 300 Độ lớn vận tốc mảnh thứ hai là: A 500 m/s B 250 m/s C 400 m/s D 866 m/s Câu 6: Chọn câu trả lời Hệ vật – trái đất gần hệ kín vì: A.Trái đất ln chuyển động B.Trái đất ln hút vật C.Vật chịu tác dụng trọng lực D.Luôn tồn cá lưc hấp dẫn từ thiên thể vũ trụ tác dụng lên hệ Câu 7: Chọn câu trả lời sai: A.Hệ vật – Trái đất ln coi hệ kín B.Hệ vật – Trái đất gần hệ kín C.Trong vụ nổ, hệ vật coi gần hệ kín thời gian ngắn xảy tượng D.Trong va chạm, hệ vật coi gần hệ kín thời gian ngắn xảy tượng Câu 8: Một hệ vật hệ kín nếu: A.Chỉ có lực vật hệ tác dụng lẫn B.Khơng có tác dụng vật từ ngồi hệ C.Các nội lực đơi trực đơi theo định luật III Niu-tơn D.Cả A, B, C Câu 9: Một vật có khối lượng 0,5 kg trượt không ma sát mặt phẳng nằm ngang với vận tốc 5m/s đến va chạm vào tường thẳng đứng theo phương vng góc với tường Sau va chạm vật ngược trở lại phương cũ với vận tốc 2m/s Thời gian tương tác 0,2 s Lực F tường tác dụng có độ lớn bằng: A 1750 N B 17,5 N C 175 N D 1,75 N Câu 10: Chọn câu phát biểu sai A.Động lượng đại lượng vectơ B.Động lượng tính tích khối lượng vận tốc vật C.Động lượng ln hướng với vận tốc vận tốc luôn dương D.Động lượng hướng với vận tốc khối lượng ln ln dương Câu 11: Trong khoảng thời gian 30s, ơtơ có khối lượng tăng tốc từ 36 km/h lên 72 km/h Xung lượng hợp lực tất lực tác dụng lên ôtô khoảng thời gian là: A 20 000 N.s B 20 N.s C 72 N.s D 72 000N.s Câu 12: Một viên đạn có khối lượng m bay theo phương ngang với vận 18 tốc v = 500 m/s nổ thành hai mảnh có khối lượng Mảnh bay lên hợp với phương ngang góc 600, mảnh hai bay xuống hợp với phương ngang góc 300 Độ lớn vận tốc mảnh thứ hai là: A 500 m/s B 250 m/s C 400 m/s D 866 m/s Câu 13: Trong thực tế, để pháo sau nhả đạn bị giật lùi phía sau người ta thường A.Tăng khối lượng viên đạn B.Giảm vận tốc viên đạn C.Tăng khối lượng pháo D.Giảm khối lượng pháo Câu 14: Chọn câu phát biểu sai Trong hệ kín: A.Các vật hệ kín tương tác với B.Các nội lực đơi trực đối C.Khơng có ngoại lực tác dụng lên vât hệ D.Nội lực ngoại lực cân Câu 15: Hệ sau khơng 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 Câu 16: Hệ “vật rơi tự Trái đất” hệ kín vì: A.Bỏ qua lực cản khơng khí B.Vì có vật rơi tự C.Vì trọng lực trực lực vật hút trái đất D.Vì lý khác Câu 17: Điều sau khơng nói động lượng: A.Động lượng đại lượng vectơ B.Đơn vị động lượng tương đương với N.s C.Khi có ngoại lực tác dụng, động lượng ln ln hướng với lực D.Chuyển động trịn có động lượng thay đổi Câu 18: Một súng có khối lượng M = 400kg đặt mặt đất nằm ngang Bắn viên đạn có khối lượng m = 400g theo phương nằm ngang Vận tốc đạn v = 50m/s Vận tốc lùi V’ súng là: A -5mm/s B C -50cm/s D -5m/s Câu 19: Một vật có khối lượng 1kg rơi tự xuống đất khoảng thời gian 0,5 s, g=9,8 m/s2 Độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian bao nhiêu? A 4,9 kg.m/s B 10kg.m/s C kg.m/s D 0,5 kg.m/s Câu 20: Một người có khối lượng 50kg chạy với tốc độ 5m/s nhảy vào thùng xe có khối lượng 150g đứng yên Nếu bỏ qua ma sát xe mặt đường, sau nhảy lên, người xe có vận tốc bao nhiêu? A 1,25m/s B 1,5m/s C 1,75m/s D 2m/s Câu 21: Người ta ném bóng có khối lượng 1,5kg chuyển động với vận tốc 20m/s Xung lực tác dụng lên bóng là: A 10N.s B 20N.s C 100N.s D 500N.s Câu 22: Một vật có khối lượng 3kg đập vào tường nảy trở lại với vận tốc Vận tốc lúc ban đầu vật trước va chạm +5m/s Sự 19 biến đổi động lượng vật A -15kgm/s B kgm/s C 15 kgm/s D -30 kgm/s Câu 23: Một đại bác khối lượng 6000 kg bắn đầu đạn khối lượng 37,5 kg Khi đạn nổ, súng giật lùi phía sau với vận tốc v1=2,5m/s Khi đầu đạn đạt vận tốc bao nhiêu? A 500m/s B 450m/s C 400m/s D 350 m/s Câu 24: Một đại bác nặng 300kg bắn viên đạn khối lượng 5kg với vận tốc 300m/s bị giật lại với vận tốc là: A 300 m/s B m/s C 16000m/s D Câu 25: Một lực 20N tác dụng vào vật 400g nằm yên, thời gian tác dụng 0,015 s Xung lượng lực tác dụng khoảng thời gian là: A 0,3 kg.m/s B 1,2 kg.m/s C 120 kg.m/s D Một giá trị khác - Về khả áp dụng sáng kiến: Qua năm giảng dạy thân nhận thấy học sinh khối 10 học tới phần động lượng – định luật bảo tồn động lượng việc giải tập cịn gặp khơng khó khăn định, trình vận dụng chưa thật có hiệu cao Vì thân giáo viên trình giảng dạy, phải cho em học tới phần kiến thức này, có hứng thú tiếp thu kiến thức Do đề tài “động lượng – định luật bảo toàn động lượng” phần góp phần giúp cho em học sinh nắm kiến thức vững vàng hơn, hiểu sâu hơn, từ có thái độ học tập tích cực hơn, tạo điều kiện thuận lợi để em giải tốn dạng tổng hợp nâng cao Những thông tin cần bảo mật (nếu có): khơng Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: Hệ thống tập có liên quan đến động lượng Sách giáo khoa sách Bài 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 công thức lượng giác  Định lí hàm số cosin, tính chất tam giác vuông  Giá trị hàm số lượng giác với góc đặc biệt  Kỹ sử dụng máy tính điện tử bỏ túi 10 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử (nếu có) theo nội dung sau: 20 - Học sinh giải thích tượng va chạm thường gặp đời sống - Giải thích tượng súng giật bắn, nguyên tắc chế tạo tên lửa, chuyển động tàu vũ trụ… - Qua năm giảng dạy thân nhận thấy học sinh khối 10 học tới phần động lượng – định luật bảo tồn động lượng việc giải tập cịn gặp khơng khó khăn định, q trình vận dụng chưa thật có hiệu cao Vì thân giáo viên trình giảng dạy, phải cho em học tới phần kiến thức này, có hứng thú tiếp thu kiến thức Do đề tài “động lượng – định luật bảo tồn động lượng” phần góp phần giúp cho em học sinh nắm kiến thức vững vàng hơn, hiểu sâu hơn, từ có thái độ học tập tích cực hơn, tạo điều kiện thuận lợi để em giải toán dạng tổng hợp nâng cao 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: Sau áp dụng đề tài vào tiết dạy ôn học sinh khối 10 năm học 2018 - 2019, thấy em học sinh có nhiều tiến hơn, tích cực hứng thú giải tập phần động lượng – định luật bảo toàn động lượng, cho kết nhanh xác đạt hiệu cao hơn, thể qua bảng số liệu sau: TB trở lên Kết ban đầu 35,72% 32,14% 32,14% 0% 67,86% Kết sau thực 17,5 % 45% 37,5% 0% 0% 100% Tuy nhiên để thực hết nội dung cần phải có thời gian nhiều cần chuẩn bị tốt học sinh nhà Kết Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: 21 11 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có): Số Tên tổ chức/cá TT nhân 10A1 Địa Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến THPT Sáng Sơn – Sơng Lơ – Vĩnh Phúc Vật lí ., ngày tháng năm Thủ trưởng đơn vị/ Chính quyền địa phương (Ký tên, đóng dấu) , ngày tháng năm CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN CẤP CƠ SỞ (Ký tên, đóng dấu) , ngày tháng năm Tác giả sáng kiến (Ký, ghi rõ họ tên) 22 ... thức, phương pháp kết hợp có tính khoa học trình làm tập phần giúp em có hứng thú, u thích sáng tạo mơn học vật lý Vì chọn đề tài “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG”... Dạng 2: Bài tập định luật bảo toàn động lượng Bước 1: Chọn hệ vật cô lập khảo sát Bước 2: Viết biểu thức động lượng hệ trước sau tượng uu r uu r Bước 3: áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho... .6 B Các dạng tập phương pháp giải .6 Dạng 1: Tính động lượng vật, hệ vật * Những lưu ý giải toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng: .7 C – BÀI TOÁN CƠ BẢN