2.4.1. Giáo án 1: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng
1. Mục tiêu: a) Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa; viết được công thức, biểu diễn được véctơ động lượng và nêu được đơn vị của động lượng.
- Nêu được khái niệm về hệ cô lập và lấy được ví dụ về hệ cô lập. - Phát biểu được định luật II Niu tơn dạng F tur∆ = ∆urp
- Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng đối với hệ cô lập.
- Viết được biểu thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ gồm hai vật.
b) Kỹ năng:
- Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm mềm. - Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.
c) Thái độ nhận thức
- Có nhận thức đúng đắn về Định luật bảo toàn động lượng và hiểu được nó có nhiều ứng dụng trong thực tế.
2. Công tác chuẩn bị của GV và HS:
- GV: chuẩn bị hình ảnh, các TNA về sự va chạm của hai vật trong hệ cô lập, các phiếu học tập in sẵn cho HS, projector, màn chiếu.
- HS: Ôn tập công thức tính gia tốc, ôn lại kiến thức về định luật II và III của Niutơn và định luật bảo toàn công đã học ở THCS.
3. Tiến trình hoạt động dạy học:
Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức đã học (5 phút) 1. Kiểm tra bài cũ:
- Phát biểu định luật II Niutơn và viết biểu thức? - Phát biểu định luật III Niutơn và viết biểu thức?
2. Đặt vấn đề vào bài mới:
GV: dùng một TNA mô phỏng quá trình va chạm của hai vật trong hệ cô lập, trong đó có thể hiện rõ khối lượng và vận tốc
của hai vật trước và sau va chạm. Sau đó đặt câu hỏi: Trong va chạm giữa hai vật trong hệ cô lập thì đại lượng nào bảo toàn?
GV: yêu cầu HS quan sát thí nghiệm mô phỏng và dự đoán kết quả.
HS: dự đoán tích số giữa khối lượng m và bình phương vận tốc v hay chỉ vận tốc v của hệ kín bảo toàn hoặc tích số giữa khối lượng m và vận tốc v của hai vật trong hệ cô lập được bảo toàn…
GV: để trả lời được câu hỏi “ Đại lượng nào bảo toàn trong va chạm giữa hai vật trong hệ cô lập?”. Hôm nay chúng ta học bài mới là bài Động lượng. Định luật
bảo toàn động lượng.
Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm xung lượng của lực (10 phút)
Đặt vấn đề: Khi nghiên cứu chuyển động của một vật dưới tác dụng của các lực. Mỗi vật có thể chịu tác dụng của các vật ở trong hệ và từ các vật ở ngoài hệ. Giải bài toán như vậy rất phức tạp. Bài toán sẽ đơn giản hơn nếu hệ mà ta xét hệ cô lập. Khi khảo sát hệ cô lập, người ta thấy có một số đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái của hệ được bảo toàn, nghĩa là chúng có giá trị không đổi theo thời gian. Trong chương này chúng ta nghiên cứu một số đại lượng bảo toàn đó.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Phát phiếu học tập số 1. Nội dung gồm:
+ Quan sát đoạn phim quay chậm cầu thủ đá bóng và hòn bida va chạm vào thành bàn.
- Hãy cho biết về:
+ Thời gian tác dụng lực. + Độ lớn của lực tác dụng.
+ Những yếu tố nào làm thay đổi vận tốc quả bóng, hòn bida?
+ Đại lượng nào đặc trưng cho
- Quan sát và nhận xét.
- Làm việc cá nhân trên phiếu học tập và trình bày ý kiến cá nhân trước lớp và các lớp thảo luận, tìm ra ý kiến đúng.
chuyển động của quả bóng?
- Khái quát: lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn, có thể gây ra biến đổi đáng kể chuyển động của vật.
- Thông báo khái niệm xung lượng của lực Fur…
- Hỏi: Đơn vị của xung lượng là gì?
- Ghi: Định nghĩa xung lượng của lực Fur
- Trả lời câu hỏi của GV
Hoạt động 3: Xây dựng khái niệm động lượng (20 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- ĐVĐ: Dựa vào cơ sở nào để chứng minh xung lượng của lực làm thay đổi chuyển động của vật?
- Chiếu TNA cho học sinh quan sát: Thả viên bi màu xanh từ những vận tốc ban đầu khác nhau đến va chạm vào viên bi đỏ.
- Từ kết quả thí nghiệm, cho biết dưới tác dụng của lực Fr(lực do viên bi màu xanh tác dụng) trong thời gian ∆t thì trạng thái của vật (viên bi màu đỏ) như thế nào?
- Thông báo: xung lượng urF t∆ làm thay đổi chuyển động của vật.
- ĐVĐ: Dựa vào cơ sở nào để tìm đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển
- Quan sát thí nghiệm
động giữa các vật tương tác?
- Theo định luật II Niutơn ta có biểu thức thế nào?
- Thông báo: xung lượng F tr∆ làm thay đổi biểu thức m v.r. Tích mvr đặc trưng cho sự chuyển động của vật gọi là động lượng pr của vật.
- GV: Hãy phát biểu động lượng? Viết biểu thức tính? đơn vị?
- Hỏi: Động lượng có hướng như thế nào?
- Thông báo: Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc vr là đại lượng được xác định bởi công thức: urp m v= .r
- Hỏi: Khi nào động lượng biến thiên? Nêu ý nghĩa động lượng?
- Thông báo: Cách diễn đạt khác của định luật II Niu tơn.
- Dưới tác dụng của lực Fr trong thời gian ∆t thì vận tốc của vật thay đổi từ vr
thành vr' và thu được gia tốc a v v' t − = ∆ r r r ⇒mv mvr'− r= ∆F tr (1)
- Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.
- Động lượng cùng hướng với hướng véctơ vận tốc.
- Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.
- Trả lời câu hỏi .
- Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.
Hoạt động 4: Áp dụng công thức động lượng (10 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Yêu cầu HS đọc và tóm tắt bài 9/127
- Hướng dẫn giải bài toán.
- Tóm tắt bài toán.
Hoạt động 4: Xây dựng định luật bảo toàn động lượng (15 phút)
ĐVĐ: Trong hệ cô lập, nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác có thay đổi không?
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Thông báo khái niệm hệ cô lập và yêu cầu: Hãy kể các hệ cô lập mà em biết? - GV: Nhận xét sau mỗi ví dụ HS
- Chiếu TNA cho học sinh quan sát và đặt vấn đề: Hai viên bi có khối lượng m1
và m2. Ban đầu chúng có vận tốc lần lượt là vr1 và vr2. Sau thời gian tương tác là ∆t, vận tốc biến đổi thành '
1
vr và ' 2
vr .
+ Xác định độ biến thiên động lượng của hai viên bi?
+ So sánh độ biến thiên động lượng của hai viên bi?
+ So sánh tổng động lượng của hệ trước và sau va chạm?
- GV hướng dẫn HS thảo luận từng câu trả lời của bài toán.
- Hỏi: Như vậy trong một hệ cô lập gồm 2 vật tương tác với nhau thì động lượng của mỗi vật và tổng động lượng
- Lấy ví dụ để hiểu hệ cô lập:
- Hệ hai hòn bi ve va chạm vào nhau trên mặt phẳng nằm ngang, ma sát không đáng kể; Hệ súng và đạn ở thời điểm bắn; Hệ vật và Trái Đất… - Quan sát thí nghiệm và nắm bắt vấn đề + ∆ =uur uuurp1 F21.∆t ∆ =uur uurp2 F12.∆t
+ Có Fuuur21 = −Fuur12 nên ∆ = ∆uurp1 uurp2
+ Có ∆ =uur urp1 p1sau −urp1truoc
∆uurp2 =urp2sau −urp2truoc
Nên: urp1sau − urp1truoc = −urp2sau + urp2truoc
urp1sau +urp2sau = urp1truoc +urp2truoc
- Trả lời: Động lượng của từng vật thay đổi còn tổng động lượng của hệ thì không thay đổi.
của hệ thay đổi như thế nào?
- Thông báo: Kết quả này có thể mở rộng cho hệ cô lập gồm nhiều vật và khái quát kiến thức.
- Ghi lời phát biểu định luật bảo toàn động lượng.
Hoạt động 5: Thí nghiệm kiểm chứng (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Bằng lý thuyết chúng ta đã chứng minh được tổng động lượng của hệ cô lập trước và sau va chạm là không thay đổi, muốn kết luận này trở thành kiến thức khoa học thì cần phải kiểm nghiệm bằng thực nghiệm.
- Hãy đề xuất một phương án để kiểm tra?
- Dùng một TNA mô phỏng quá trình va chạm của hai vật trong hệ kín. Thay đổi khối lượng và vận tốc của hai vật trước và sau va chạm. Sau đó yêu cầu HS điền số liệu vào bảng và nhận xét kết quả thí nghiệm.
- Như vậy so sánh kết quả thí nghiệm và kết quả suy ra bằng lý thuyết ta thấy trong hệ cô lập gồm 2 vật tương tác và có các vận tốc thì tổng các véctơ động lượng của các vật trước và sau va chạm bằng nhau. Đó chính là nội dung của định bảo toàn động lượng.
- Thảo luận nhóm và đề xuất phướng án thí nghiệm và trả lời câu hỏi của GV
- Nhận xét: Trong phạm vi sai số, các kết quả thí nghiệm cho thấy tổng động lượng của hệ gồm hai xe trước và sau tương tác là không thay đổi.
- Yêu cầu HS phát biểu nội dung của định luật bảo toàn động lượng.
- HS phát biểu.
Hoạt động 6: Xét bài toán va chạm mềm (8 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Chiếu TNA cho HS quan sát và thông báo khái niệm va chạm mềm.
- Nêu, phân tích và hướng dẫn bài toán va chạm mềm trong SGK.
- Quan sát và ghi nội dung kiến thức.
- Cá nhân tự làm, dựa trên hướng dẫn GV, áp dụng định luật bảo toàn động lượng xác định vận tốc của hai vật sau va chạm.
Hoạt động 7: Tìm hiểu chuyển động bằng phản lực (7 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Chiếu cho HS xem đoạn băng quay chuyển động của tên lửa.
- GV hỏi và hướng dẫn thảo luận: Khi lượng khí có khối lượng m phụt ra phía sau với vận tốc vr thì tên lửa có khối lượng M sẽ chuyển động như thế nào? Tính vận tốc của nó khi khí phụt ra (coi tên lửa là hệ cô lập).
- Thảo luận để tìm ra ý kiến đúng, cá nhân tự làm bài tìm vận tốc tên lửa.
+ Lúc đầu động lượng của tên lửa bằng không (do đứng yên).
+ Khi khí phụt ra, động lượng của hệ .m vr+M V.ur
+ Coi tên lửa là một hệ cô lập, có: m v. M V. V m v.
M
+ ⇒ =−
r r ur ur
+ Vurngược hướng với vrnghĩa là tên lửa bay về phía trước, ngược với hướng khí phụt ra.
Hoạt động 7: Dặn dò và củng cố (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
trong SGK.
- GV chỉnh sửa và nhận xét tiết dạy, dặn dò HS làm các bài tập trong SGK và xem trước bài học sau.
2.4.2. Giáo án 2: Công và Công suất TIẾT 1. CÔNG
1. Mục tiêu bài học a. Về kiến thức:
- Định nghĩa được công cơ học trong trường hợp tổng quát. - Phân biệt được công của lực phát động với công của lực cản. - Nêu được định nghĩa đơn vị của công cơ học.
b. Về kỹ năng:
- Vận dụng được công thức A F s= . .cosα
c. Thái độ nhận thức:
- Có hứng thú học tập môn vật lý, yêu thích khoa học.
2. Chuẩn bị của GV và HS:
- GV: chuẩn bị các hình ảnh mô phỏng và các phiếu học tập in sẵn cho HS, projector, màn chiếu.
- HS: Ôn lại các kiến thức về khái niệm công đã học ở lớp 8; qui tắc phân tích một lực thành hai lực thành phần có phương đồng qui.
3. Tiến trình hoạt động dạy học:
Hoạt động 1: Ôn lại khái niệm công cơ học
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Ở lớp 8 đã học về công, cần làm rõ thêm vấn đề này.
- Trình chiếu nội dung - Ghi chép đầu bài
1. Khái niệm về công
- Phát phiếu học tập số 1.
- ĐVĐ: Công ngoài đời khác công cơ học chỗ nào?
- GV: Hãy nhớ lại khái niệm công cơ học đã học ở lớp 8 và trả lời các câu hỏi trắc nghiệm sau.
- ĐVĐ: Khi nào lực sinh công cơ học?
- GV: Hãy nêu một số ví dụ về lực sinh công có phương cùng với phương dịch chuyển của điểm đặt lực.
- GV: Công của lực trong trường hợp này được xác định ntn?
-Làm việc cá nhân trên phiếu học tập. -Trình bày ý kiến cá nhân trước lớp, thảo luận, tìm ra ý kiến đúng nhất.
-HS quan sát chọn đáp án.
-Khi lực tác dụng vào vật và điểm đặt của lực dịch chuyển.
-Kéo sợi dây nằm ngang làm cho khúc gỗ chuyển động trên mặt bàn, thả vật rơi tự do từ trên cao xuống mặt đất.
.
A F s=
Hoạt động 2: Định nghĩa công trong trường hợp tổng quát
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Phát phiếu học tập số 2 với nội dung sau: Xét một máy kéo, kéo một cây gỗ trượt trên đường bằng một sợi dây căng. Tính công của lực Fuv
khi lực Fuv
hợp với phương ngang một góc α
- GV: Giới thiệu hình ảnh và chuyển động mô phỏng.
Gợi ý: Có phải toàn bộ lực Fuv
làm vật dịch chuyển không? Nếu HS chưa tự lực
- Làm việc trên phiếu học tập. Nhưng sau khi đọc đề bài sẽ rơi vào tình huống chưa tính được công của lực Fuv⇒xuất hiện câu hỏi “ Khi Fuv
hợp với hướng chuyển động góc αthì tính công của
lực Fuv
bằng cách nào?”
- Những HS trung bình trở lên có thể phát hiện ra cách giải quyết vấn đề.
. M . N F F n F s α
làm được, GV gợi ý tiếp: + Phân tích Fuv
thành hai thành phần:
F
uv
n vuông góc với hướng chuyển động,
F
uv
s song song với hướng chuyển động. + Lực nào làm vật chuyển động? Công của lực Fuv
chỉ bằng công của lực nào? + Tính công của lực Fuv
s như thế nào?
- Sau khi hướng dẫn HS thảo luận để tìm được kết quả, GV khái quát biểu thức tính công. + Phân tích Fuv thành hai thành phần Fuv n và uFv s và chỉ có Fuv s làm vật dịch chuyển
+ Công của lực F là A =uurF ss.
mà Fuurs =F.cosαnên A=F s. .cosα
- Ghi kết quả và giải thích các đại lượng trong công thức
- Hỏi: Hãy định nghĩa công từ công thức vừa thành lập?
- Sửa lời phát biểu HS, gọi hai đến ba HS phát biểu lại lời phát biểu đúng và đề nghị HS đánh dấu định nghĩa trong SGK. - Hỏi: Công của lực Fuv phụ thuộc vào những yếu tố nào? và phụ thuộc ntn?
- Hướng dẫn cả lớp thảo luận, xác nhận
- Phát biểu định nghĩa.
- Đánh dấu định nghĩa trong SGK.
- Trả lời:
+ A phụ thuộc F; s; α
+ A ~ F; A ~ s và phụ thuộc vào α như
sau: 0 0 0 0