8. CẤU TRÚC KHÓA LUẬN
2.1.4. Phân loại BTVL chƣơng: “Các dịnh luật bảo toàn” Vật lí 10THPT và
THPT và phƣơng pháp giải từng loại
Loại 1. Tính động lượng của vật, hệ vật
Bƣớc 1: Xác định hệ vật cần khảo sát và chọn hệ quy chiếu.
Chọn vật làm mốc và chọn chiều dƣơng của trục tọa độ. (thƣờng chọn mốc là vật gắn với mặt đất, chiều dƣơng là chiều chuyển động).
Bƣớc 2: Viết biểu thức động lƣợng cho vật, hệ vật: p p1 p2...
Trƣờng hợp các vectơ động lƣợng thành phần (hay các vectơ vận tốc thành phần) cùng phƣơng, thì biểu thức động lƣợng đƣợc viết lại dƣới dạng biểu thức đại số. Nếu vật chuyển động theo chiều dƣơng đã chọn thì v > 0. Nếu vật chuyển động ngƣợc với chiều dƣơng đã chọn thì v < 0.
Nếu p1 p2 p= p1+p2 Nếu p1 p2 p= p1 - p2
Trƣờng hợp các vectơ động lƣợng thành phần (hay các vectơ vận tốc thành phần) không cùng phƣơng, thì ta cần sử dụng biểu thức vectơ và biểu diễn vectơ động lƣợng của từng vật trên hình vẽ. Dựa vào phép chiếu vectơ và các tính chất hình học kết hợp với dữ kiện đề bài để tính vectơ động lƣợng của hệ vật.
Nếu
1 2
( p , p )
= p2 p12 p22 2 . .cosp p1 2
Loại 2: Xác định độ biến thiên động lượng của vật dưới tác dụng của lực trong một khoảng thời gian.
Bƣớc 1: Chọn hệ quy chiếu: chọn vật làm mốc và chọn chiều dƣơng của trục tọa độ. (thƣờng chọn mốc là vật gắn với mặt đất, chiều dƣơng là chiều chuyển động).
Bƣớc 2: Viết biểu thức xác định độ biến thiên động lƣợng: p p2 p1 mv2 mv1 Ft
31
Vectơ nào cùng chiều dƣơng đã chọn có giá trị dƣơng. Vectơ nào ngƣợc chiều dƣơng đã chọn mang giá trị âm.
Bƣớc 3: Từ biểu thức tính đã xác định và dữ kiện đề bài tính đƣợc độ biến thiên động lƣợng.
Loại 3: Khảo sát chuyển động của vật, hệ vật về phương diện động lực học bằng định luật bảo toàn động lượng.
Bƣớc 1: Xác định đƣợc hệ cần khảo sát gồm những vật nào và chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất.
Bƣớc 2. Phân tích các lực tác dụng lên hệ.
Bƣớc 3: Chỉ ra hệ đang xét là hệ cô lập (hoặc chỉ ra hệ có thể đƣợc coi là cô lập một cách gần đúng nếu nội lực của hệ rất lớn so với ngoại lực và có thể bỏ qua ngoại lực tác dụng lên hệ).
Nếu không phải hệ cô lập thì xét hình chiếu của tổng ngoại lực theo một phƣơng nào đó có triệt tiêu hay không và sử dụng định luật bảo toàn động lƣợng theo phƣơng ấy.
Bƣớc 4: Xác định trạng thái của vật trƣớc và sau va chạm và viết biểu thức tính động lƣợng của hệ tƣơng ứng các trạng thái đó.
Bƣớc 5: Áp dụng định luật bảo toàn động lƣợng. Viết phƣơng trình định luật bảo toàn động lƣợng cho hệ ở trong hai trạng thái đó. pt ps.
Bƣớc 6: Kết hợp phƣơng pháp chiếu lên hệ trục tọa độ đã chọn và phƣơng pháp hình học chuyển phƣơng trình trên về dạng phƣơng trình đại số.
Bƣớc 7: So sánh số ẩn và số phƣơng trình độc lập đã viết đƣợc. Nếu số ẩn nhiều hơn số phƣơng trình thì cần dựa vào dữ kiện đề bài, công thức tính lực, công thức động học…để viết cho đủ.
32
Loại 4: Tính công, công suất của lực tác dụng.
Bƣớc 1: Chọn trục hay hệ trục tọa độ (thƣờng chọn chiều dƣơng trùng với chiều chuyển động) sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất.
Bƣớc 2: Xác định lực tác dụng lên vật (hoặc hệ vật) đang khảo sát có khả năng sinh công.
Bƣớc 3: Viết biểu thức tính công, công suất của lực tác dụng và chiếu phƣơng trình đó lên chiều dƣơng đã chọn để đƣợc phƣơng trình vô hƣớng.
Bƣớc 4: Từ các dữ kiện đề bài thay vào phƣơng trình đã tìm đƣợc để tính công và công suất.
Loại 5: Tính động năng, thế năng, cơ năng của vật.
Bƣớc 1: Chọn hệ quy chiếu và chọn mốc thế năng sao cho việc tính động năng và thế năng là đơn giản nhất.
Chú ý:
+ Để tính động năng thƣờng chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất.
+ Để tính thế năng trọng trƣờng ngƣời ta thƣờng chọn mốc thế năng là mặt đất.
+ Khi khảo sát năng lƣợng của con lắc dây hoặc con lắc lò xo ngƣời ta chọn mốc thế năng trọng trƣờng và mốc thế năng đàn hồi là VTCB của con lắc.
Bƣớc 2: Viết biểu thức tính động năng (hoặc thế năng, cơ năng,…) của vật đang khảo sát.
Bƣớc 3: Sử dụng dữ kiện đề bài kết hợp biểu thức đã viết để tính động năng, thế năng, cơ năng của vật.
Loại 6: Khảo sát chuyển động về phương diện động lực học bằng định luật bảo toàn cơ năng.
Bƣớc 1: Xác định hệ vật cần khảo sát chỉ chịu tác dụng của lực thế (hoặc chịu tác dụng của các lực trong đó tổng các lực không thế triệt tiêu) hay hệ vật có chịu tác dụng của lực không thế.
33
Bƣớc 2: Chọn hệ quy chiếu và chọn mốc thế năng sao cho việc tính động năng và thế năng là đơn giản nhất.
Bƣớc 3: Chọn ít nhất hai trạng thái của hệ sao cho trong số đó chứa các đại lƣợng vật lí đã cho và đại lƣợng vật lí cần tìm.
Bƣớc 4: Viết biểu thức cơ năng cho các trạng thái và áp dụng phƣơng trình bảo toàn cơ năng nếu chỉ có các lực thế tác dụng lên vật thì viết biểu thức cơ năng dƣới dạng: W1=W2, Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2
Nếu vật còn chịu tác dụng của ngoại lực không phải lực thế thì áp dụng công thức tính độ biến thiên cơ năng: │A│= ∆ W = W2 - W1
Bƣớc 5: Tìm giá trị của cơ năng ở trạng thái trên và thế chúng vào phƣơng trình 1 hoặc 2 ở trên.
Bƣớc 6: So sánh số phƣơng trình và số ẩn. Nếu số ẩn nhiều hơn số phƣơng trình thì cần dựa vào dữ kiện đề bài, công thức tính lực, công thức động học,... Giải phƣơng trình hoặc hệ phƣơng trình đó với đại lƣợng cần tìm.
Loại 7: Khảo sát chuyển động về phương diện động lực học bằng các định luật bảo toàn.
Bƣớc 1: Xác định hệ vật cần khảo sát. Chỉ ra hệ vật có phải là hệ kín không.
Bƣớc 2: Chọn hệ quy chiếu và mốc thế năng sao cho việc tính động năng và thế năng của hệ vật là đơn giản nhất.
Bƣớc 3: Chọn ít nhất hai trạng thái của hệ sao cho trong số đó chứa các đại lƣợng vật lí đã cho và đại lƣợng vật lí cần tìm.
Bƣớc 4: Viết phƣơng trình định luật bảo toàn động lƣợng cho hệ vật là hệ cô lập. Viết phƣơng trình định luật bảo toàn cơ năng cho các trạng thái nếu hệ chỉ chịu tác dụng của lực thế.
34
Bƣớc 5: Tìm giá trị động lƣợng và cơ năng ở mỗi trạng thái và thế chúng vào phƣơng trình trên.
Bƣớc 6: So sánh số phƣơng trình và số ẩn. Nếu số ẩn nhiều hơn số phƣơng trình thì cần dựa vào dữ kiện đề bài, công thức tính lực, công thức động học,… Giải phƣơng trình hoặc hệ phƣơng trình đó với đại lƣợng cần tìm.