Giáo án Vật lý 10 Bài 39: Bài tập về các định luật bảo toàn

Kỹ năng - Vận dụng được các định luật bảo toàn để giải bài tập và giải thích các hiện tượng liên quan.. II – Chuẩn bị 1.Giáo viên .- Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan.[r]

BÀI 39 BÀI TẬP VỀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN I – Mục tiêu Kiến thức - Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn - Biết vận dụng các định luật để giải số bài toán Kỹ - Vận dụng các định luật bảo toàn để giải bài tập và giải thích các tượng liên quan II – Chuẩn bị 1.Giáo viên - Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan - Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn 2.Học sinh - Các định luật bảo tòan, va chạm các vật III- Tiến trình dạy học Ổn định lớp (1’) Bài mới: Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Nhắc lại các định luật bảo toàn I – Tóm tắt lý thuyết Định luật bảo toàn động lượng - Điều kiện áp dụng: cho hệ kín   - Biểu thức: Phetruoc  Phesau Hoạt động giáo viên - GV: Nhắc lại các định lí, định luật bảo toàn đã học? + Điều kiện áp dụng + Biểu thức Định lí động - Điều kiện áp dụng: cho trường hợp - Biểu thức: Angl  Wd2  Wd1 hay AF  AP  AFms   2 mv2  mv1 2 Độ giảm - Điều kiện áp dụng: cho lực (trọng lực, lực đàn hồi…) - Chọn gốc - Biểu thức: AFthê  Wt1  Wt2  AP  mgz1  mgz2 kx12 kx22  2 Định luật bảo toàn  AFdh  Lop10.com Hoạt động học sinh - HS trả lời - Điều kiện áp dụng: cho vật chuyển động tác dụng lực - Chọn mốc - Biểu thức: W1  W2  Wd1  Wt1  Wd2  Wt2 Biến thiên - Điều kiện áp dụng: vật chuyển động còn chịu tác   dụng lực không ( Fc , Fms ) - Biểu thức: AFkhôngthê  W2  W1  AF  AFms   W2  W1 Hoạt động 2: Vận dụng giải bài tập II Bài tập Một vật có khối lượng m1 trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mp nghiêng dài 8m hợp với phương ngang góc   300 Bỏ qua ma sát Lấy g = 10 m/s2 a) Xác định vị trí vật (cách đỉnh dốc bao nhiêu) đó động năng? b) Xác định vận tốc vật chân dốc? Giải:  N A  Pt  () Pn  P α O B Chọn mốc chân dốc B  WtB  a) Tính AC: Gọi C là vị trí vật có Wđ = Wt + Trong OAB : OA sin    OA  z A  OB.sin   8.sin 300  4m OB + Cơ vật A: - GV: cho HS đọc đề bài - GV: vẽ hình và cho HS xác định các kiện bài toán  Để giải câu a, ta sử dụng kiến thức nào?  Điều kiện bài toán có thỏa mãn điều kiện sử dụng ĐLBTCN không? Gợi ý:  Trong quá trình chuyển động vật, vật chịu tác dụng lực nào?  Vai trò các lực này vật nào? - GV: Như vậy, vật chuyển động tác  dụng trọng lực P (lực thế) nên ta có thể áp dụng ĐLBTCN  Khi tính thì làm bước gì trước? - GV cho HS nêu hướng làm câu a Lop10.com - HS tìm hiểu bài tập  Định luật BTCN    Trọng lực P , phản lực N mặt dốc và vật    Chỉ có thành phần Pt P thực công  Chọn mốc chân dốc B WA  Wd A  Wt A  Wt A  m1 gz A (vì vA = 0)  + Dùng hệ thức lượng giác tam giác vuông tính zA + Tính vật A, C + Áp dụng định luật BTCN  zc + Dùng hệ thức lượng giác tam giác vuông  BC + AC = AB – BC + Cơ vật C: WC  WdC  WtC  2WtC  2m1 gzC + Theo ĐLBTCN: WA  WC zA  2m z z  4m Ta có: sin   C  BC  C  BC sin  sin 300 Vậy, AC = AB – BC = – = 4m b) Tính vB: + Cơ vật B: m1vB2 WB  Wd B  WtB  Wd B  + Theo ĐLBTCN: m v2  m1 gz A  B  vB  gz A  2.10.4  8,94m / s  m1 gz A  2m1 gzC  zC   Để giải câu b ta làm nào? - GV cho HS lên bảng giải chi tiết  Ngoài áp dụng ĐLBTCN, ta còn cách nào khác để tìm vB?  + Tính vật A, B + Áp dụng định luật BTCN  vB  + Sử dụng phương pháp động lực học + Định lí động năng: Angl  Wd2  Wd1  APt  Wd B  mgl sin   c) Sau đến chân dốc, vật tiếp tục lăn trên mp nằm ngang với cùng vận tốc chân dốc và đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2 = 2m1 đứng yên Tính vận tốc vật sau va chạm? Chọn chiều dương là chiều chuyển động vật (m  m2 )v1  2m2 v2  m1v1 v v1,    m1  m2 3m1 8,94   2,98 m/s (m  m1 )v2  2m1v1 2m1v1 2v1 v2,    m1  m2 3m1 2.8,94   5,96 m/s Vậy, vật bật ngược trở lại với vận tốc 2,98m/s vật chuyển động phía trước theo hướng - GV đặt vấn đề và đưa câu c  Đối với bài toán va chạm đàn hồi xuyên tâm ta có kiện gì? Sử dụng kiến thức nào để giải? - GV: Ở bài trước, chúng ta đã xác định v’1 và v2’ Một em lên bảng áp dụng công thức đã tìm xác định v’1 và v2’ Từ đó cho biết chiều chuyển động vật? Lop10.com m1vB2  vB  Hệ va chạm có thể xem là hệ kín và động hệ bảo toàn + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m1v1  m2 v2  m1v1,  m2 v2, + Động bảo toàn: m1v12 m2 v22 m1v1,2 m2 v2,2    2 2 - HS lên bảng trình bày  v1 với vận tốc 5,96m/s d) Sau va chạm, vật m1 bật ngược trở lại và lăn lên dốc Xác định quãng đường vật trên dốc? Gọi D là vị trí vật dừng lại lên dốc  vD   Wd D  + Cơ vật B sau va chạm: WB'  m1v1,2 + Cơ vật D: WD = mgzD + Theo ĐLBTCN: WB'  WD m1v1,2 v ,2 2,982  m1 gz D  z D    0, 44m 2 g 2.10 z z 0, 44  0,88m Ta có: sin   D  s  D  s sin  sin 300  e) Làm lại câu b, hệ số ma sát vật và mặt dốc là 0,1  y N  ()  FmsA P  t x Pn  P α O B - GV đặt vấn đề và nêu câu d  Khi vật lên dốc và vật xuống dốc thì vai trò các lực có gì khác nhau?  Ở đây, chúng ta đã bỏ qua ma sát Vậy lức này vật có lên đến đỉnh dốc không? - GV khẳng định lại: Sau va chạm thì vật B giảm nên sau quãng đường s < l thì vật dừng lại (vD = 0) lăn trở xuống  Lúc này ta tìm quãng đường thê nào? - GV cho HS lên bảng trình bày chi tiết - GV đặt vấn đề và đưa câu e  Nêu hướng giải câu e? Chọn chiều dương hình vẽ     Theo định luật II Newton: P  N  Fms  m1a (1) Chiếu (1) lên trục Oy: N – P1 =  N  P1  m1 g cos  Fms   N   m1 g cos  AFms   Fms l    m1 gl cos  Theo định lí biến thiên năng: AFms  WB'' -WA m1vB,,2  m1 gz A  2  gl cos   vB,,2  gz A    m1 gl cos   Lop10.com   Khi xuống dốc, Pt đóng vai trò là công phát động  Khi lên dốc, Pt đóng vai trò là công cản  Không, vì sau va chạm vận tốc vật giảm  Wđ  WB giảm nên vật lên đến điểm nào đó lưng chừng dốc thì dừng lại và lăn xuống lại  + Tính vật B, D + Áp dụng định luật BTCN  zD + Dùng hệ thức lượng giác tam giác vuông  BD  + Áp dụng định luật II Newton  N + Tính lực ma sát: Fms =  N + Áp dụng định lí biến thiên  ,, vB  vB,,  g ( z A   l cos  )  10.2(4  0,1.8.cos300 )  8,13m / s Hoạt động 3: Củng cố - GV củng cố và nêu điểm cần lưu ý làm bài toán các BLBT IV – Rút kinh nghiệm …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Lop10.com