8. Cấu trỳc của luận văn
2.5.1.Bài thứ nhất: Định luật bảo toàn Động lượng
2.5.1.1. Mục tiờu bài giảng
a) Về kiến thức: Nắm được khỏi niệm thế nào là hệ kớn; Nắm vững định nghĩa động lượng và phỏt biểu được định luật bảo toàn động lượng; Xõy dựng được biểu thức tổng quỏt của định luật II Niutơn.
b) Về kỹ năng: Vận đụng định luật bảo toàn động lượng dưới dạng đại số (cỏc vectơ động lượng cựng phương) giải được một số bài tập.
c) Về thỏi độ: HS phải cú thỏi độ trung thực, khỏch quan, hợp tỏc, biết lắng nghe cỏc ý kiến người khỏc và tham gia chủ động tớch cực để xõy dựng kiến thức mới.
2.5.1.2. Chuẩn bị bài giảng
a) Điều tra hiểu biết, quan niệm của HS, tổ chức cho HS trả lời cỏc cõu hỏi sau: Phiếu điều tra (phụ lục 1)
b) Dự kiến cỏc phương phỏp trả lời của học sinh (đặc biệt chỳ ý khai thỏc cõu trả lời của HS liờn quan đến cõu hỏi 3 đến 6).
c) Xỏc định mục tiờu nghiờn cứu: Trờn cơ sở kết quả điều tra quan niệm, hiểu biết của HS , chỳng tụi nghiờn cứu quỏ trỡnh tổ chức DH một số nội dung kiến thức của bài theo hướng: Thay đổi, phỏt triển quan niệm về khỏi niệm Động Lượng, giỳp HS hiểu sõu sắc khỏi niệm Động Lượng nhằm tạo hứng thỳ cho cỏc em và nõng cao chất lượng nắm vững kiến thức khi học cỏc chương cỏc Định luật bảo toàn và ỏp dụng để giải cỏc dạng bài tập vật lý.
2.5.1.3. Dự kiến xõy dựng phương ỏn DH. Về nội dung: chia bài giảng thành
04 ĐVKT
ĐVKT 1: Tỡm hiểu khỏi niệm hệ kớn;
52
ĐVKT 3: Xõy dựng định luật bảo toàn động lượng; ĐVKT 4: Thớ nghiệm kiểm chứng;
Trong đú:
Những ĐVKT chỉ mang tớnh thụng bỏo và lóm rừ : 1, 3 và 4.
Những ĐVKT sẽ tổ chức cho HS tự xõy dựng theo lý thuyết kiến tạo: 2
2.5.1.4. Chuẩn bị thớ nghiệm thực hành
a) GV: Chuẩn bị bộ thớ nghiệm cần rung điện gồm: Mỏng nhụm, hai xe (cú thể thay đổi khối lượng bằng cỏch thay đổi cỏ quả gia trọng), băng giấy, bộ cần rung điện hoặc chuẩn bị mỏy tớnh xỏch tay + Projector + phần mềm thớ nghiệm ảo.
b) HS: ễn lại khỏi niệm bảo toàn đó được biết khi học định luật bảo toàn, định luật 2, 3 Niu tơn, cỏc cụng thức gia tốc, mỗi nhúm HS chuẩn bị dụng cụ thớ nghiệm bao gồm: mỏng nghiờng, viờn bi thộp, 02 khối gỗ hỡnh chữ nhật cú kớch thước 6cm x 2cm x 2cm và 4cm x 2cm x 2cm (6 nhúm).
2.5.1.5. Tiến trỡnh bài giảng
Trợ giỳp của GV Hoạt động của HS
- Viết biểu thức của định luật 2 Niu tơn dưới dạng thể hiện mối liờn hệ giữa lực tỏc dụng và vận tốc của vật? Phỏt biểu và viết biểu thức của Định luật 2 Niu tơn? Tại sai phải tỡm hiểu cỏc định luật bảo toàn?
Khi nghiờn cứu chuyển động của một hệ vật dưới tỏc dụng của cỏc lực. Mỗi vật cú thể chịu tỏc dụng của cỏc vật ở trong hệ và từ cỏc vật ngoài hờ. Giải bài toỏn như vậy rất phức tạp. Bài toỏn sẽ đơn giản
Hoạt động 1.
Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phỏt. Đề xuất vấn đề: Cỏ nhõn trả lời: t v v m a m F t D - = = 0 F12 =-F21
53 hơn nếu hệ mà ta nghiờn cứu là hệ kớn hay hệ cụ lập.
Khi khảo sỏt hệ kớn, người ta thấy cú một đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thỏi của hệ được bảo toàn, nghĩa là chỳng cú giỏ trị khụng đổi theo thời gian. Trong chương trỡnh này chỳng ta sẽ nghiờn cứu một số đại lượng bảo toàn đú.
Cỏ nhõn nhận thức vấn đề của bài học.
GV cho HS nhắc lại hệ vật. GV thụng bỏo thế nào là hệ kớn.
GV lưu ý cho HS: phải xột hệ gồm mấy vật…(để HS phõn biệt được với ngoại cảnh).
- Hệ vật và Trỏi đất cú phải là hệ kớn khụng? Vỡ sao? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thụng bỏo: Trong thực tế, trờn trỏi đất khú cú thể thực hiện được một hệ tuyệt đối kớn vỡ khụng thể nào triệt tiờu được hoàn toàn lực ma sỏt, cỏc lực cản, và lực hấp dẫn. Nhưng nếu cỏc lực đú rất nhỏ thỡ, một cỏch gần đỳng, ta cú thể coi hệ vật và trỏi đất là hệ kớn.
Hoạt động 2.
Tỡm hiểu khỏi niệm hệ kớn
Cỏ nhõn suy nghĩ, trả lời:
Hệ vật và trỏi đất khụng phải là hệ kớn vỡ vẫn cú cỏc lực hấp dẫn từ cỏc thiờn thể khỏc từ trong vũ trụ.
Cỏ nhõn tiếp thu thụng bỏo.
- Hệ 2 vật va chạm chuyển động khụng ma sỏt trờn mặt phẳng nhẵn nằm ngang cú phải là hệ kớn khụng?
Gợi ý của GV: xột tổng thể cỏc ngoai lực tỏc dụng, (hỡnh chiếu của ngoại lực tỏc
- Là hệ kớn vỡ cỏc ngoại lực gồm trọng lực và phản lực của mặt phẳng ngang triệt tiờu lẫn nhau.
54 dụng lờn vật…).
Thụng bỏo: Trong cỏc vụ nổ, va chạm cỏc nội lực xuất hiện thường rất lớn so với ngoại lực thụng thường nờn hệ vật cú thể coi gần đỳng là hệ kớn trong thời gian ngắn xảy ra hiện.
GV: Trong cỏc bài toỏn va chạm, hoặc trong cỏc vụ nổ… thỡ khối lượng của vật thường thay đổi, và khụng biết lực tỏc dụng, nờn cỏc định luật Niu tơn thường khụng giải quyết được. Vậy làm cỏch nào ta cú thể xỏc định được vận tốc của vật sau tương tỏc xảy ra?
- Cỏ nhõn tiếp thu ghi nhớ.
Bước 1: Làm bộc lộ hiểu biết QNS, hoặc chưa đầy đủ của HS.
Tại sao ta phải tỡm hiểu về động lượng? - GV giới thiệu dụng cụ thớ nghiệm: - GV nờu mục đớch thớ nghiệm: Tỡm hiểu nguyờn nhõn của chuyển động và so sỏnh chuyển động của hai vật nặng m1 và m2 sau tương tỏc va chạm. Giải thớch?
- GV vẽ hỡnh lờn bảng.
Tiến hành thớ nghiệm như hỡnh vẽ: Chỳ ý: (vị trớ của m1 và m2 trước va chạm là giống nhau và khụng thay đổi trong quỏ trỡnh làm thớ nghiệm. Đỏnh dấu vị trớ của bi và vật nặng trước tương tỏc, và vị
2/ Hoạt động 3: Xõy dựng khỏi niệm động lượng.
a) Thớ nghiệm:
- Dụng cụ thớ nghiệm - Tiến hành thớ nghiệm
Yờu cầu HS quan sỏt sự chuyển động của vật nặng sau khi va chạm với viờn bi trong những trường hợp sau:
* Trường hợp 1: (khi khối lượng khụng đổi, thay đổi vị trớ (vận tốc) của bi trờn mỏng nghiờng). Thả viờn bi từ
C
O
55 trớ của vật nặng sau khi tương tỏc trong cỏc lần làm thớ nghiệm).
độ cao khỏc nhau xuống và chạm với m1.
(Mục đớch: Tỡm hiểu nguyờn nhõn chuyển động của vật m1 và sự chuyển động của m1 cú như nhau khụng? Khi thay đổi vị trớ của bi trờn mỏng nghiờng và giải thớch?)
Sau khi quan sỏt, HS phải trả lời cỏc cõu hỏi sau:
+ C1: Nguyờn nhõn nào làm cho vật nặng m1 dịch chuyển?
+ C2: Khoảng cỏch dịch chuyển của vật nặng so với vị trớ ban đầu ứng với cỏc vị trớ khỏc nhau của viờn bi trong cỏc trường hợp sau thế như thế nào? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ C3: Vị trớ của bi trờn mỏng nghiờng cú ảnh hưởng đến vận tốc của bi ở chõn mỏng nghiờng hay khụng?
+ C4: Khoảng cỏch dịch chuyển của m1 cú liờn quan đến vận tốc của bi ở chõn mỏng nghiờng hay khụng?
+ C5: Đại lượng vật lý nào đặc trưng làm cho m1 chuyển động khỏc nhau?
- Quan sỏt và nhận xột cỏc dụng cụ thớ nghiệm: mỏng nghiờng, cỏc vật nặng m1 và m2 (m1 < m2) và viờn bi C cú khối lượng M.
- Dựng phấn đỏnh dấu vị trớ của viờn bi và khoảng cỏch dịch chuyển của vật nặng (bi ở vị trớ 1; 2 ; 3 thỡ vật nặng m1 chuyển động tương ứng với quóng đường OA, OB, OC).
- Yờu cầu HS quan sỏt thớ nghiệm, thảo luận và trả lời cỏc cõu hỏi C1, C2, C3, C4, C5.
Bỡnh luận: GV khẳng định với HS: Chứng tỏ cú lực tỏc dụng lờn vật nặng và làm cho nú dịch chuyển. Hay m1 chuyển động là do lực Fr
của bi tỏc động lờn.
- Trả lời cỏc cõu hỏi:
Cỏc phương ỏn trả lời của HS cú thể như sau:
56 Đến đõy, ta thấy thụng qua kiến thức cũ và kinh nghiệm sống xuất hiện quan niệm chưa đầy đủ của HS về sự tương tỏc đú là: lực là tỏc nhõn chớnh trong quỏ trỡnh
truyền tương tỏc giữa cỏc vật (m1 chuyển động do Fr
). Mặt khỏc, cỏc em đó thấy
rằng vận tốc cũng cú liờn quan đến quỏ
trỡnh truyền tương tỏc (m1 chuyển động
khỏc nhau).
* Cõu hỏi C1:
+ Vật nặng m1 dịch chuyển được là do lực tỏc dụng của viờn bi.
+ Vật nặng m1 dịch chuyển được là do lực ma sỏt giữa nú và mặt phẳng nghiờng nhỏ hơn tỏc dụng của lực do viờn bi tỏc dụng.
+ Vật nặng m1 dịch chuyển được là do khối lượng của m1 nhỏ.
+ Vật nặng m1 dịch chuyển được là do bi va chạm vào.
* Cõu hỏi C2: Cỏc phương ỏn trả lời của HS cú thể như sau:
+ Khoảng cỏch dịch chuyển của vật nặng m1 ứng với độ cao khỏc nhau của viờn bi là khỏc nhau.
Khoảng cỏch dịch chuyển này tăng khi viờn bi ở độ cao lớn (cú vận tốc lớn) * Cõu hỏi C3: Vị trớ của bi ảnh hưởng đến vận tốc của bi. Bi ở càng cao thỡ vận tốc của bi ỏ chõn mỏng nghiờng càng lớn.
* Cõu hỏi C4: Khoảng cỏch dịch chuyển của vật nặng cú liờn quan đến vận tốc của bi.
* Cõu hỏi C5: Cỏc phương ỏn trả lời của HS cú thể như sau:
57
+ Lực tỏc dụng của viờn bi lờn vật nặng. + Do vận tốc của viờn bi khi chuyển động đến chõn mặt phẳng nghiờng. + Do khối lượng của vật nặng m và khối lượng của viờn bi (nếu khối lượng của viờn bi càng lớn thỡ tỏc dụng mà nú gõy ra càng lớn - thể hiện thụng qua độ dịch chuyển của vật nặng m - kinh nghiệm sống của HS).
Để HS thấy rằng cũn một đại lượng vật lý cũng cú vai trũ trong quỏ trỡnh tương tỏc, GV tiến hành thớ nghiệm trong trường hợp 2.
* Mục đớch thớ nghiệm: (giữ nguyờn vr, vị (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trớ ban đầu củ bi khụng thay đổi, thay đổi khối lượng tương tỏc. Để dễ so sỏnh cú thẻ để bi tại vị trớ nào đú của trường hợp 1)
So sỏnh khoảng cỏch chuyển động của hai vật m1, m2 sau tương tỏc. Giải thớch?
HS quan sỏt sự dịch chuyển của cỏc vật nặng m1, m2. So sỏnh khoảng cỏch dịch chuyển của cỏc vật với nhau và khoảng cỏch dịch chuyển của vật m1 so với thớ nghiệm lỳc trước và trả lời cõu hỏi 6, 7, 8, 9.
Trường hợp 2:
Thả viờn bi từ cựng một độ cao xuống và chạm với từng vật m1, m2 . HS quan sỏt sự dịch chuyển của cỏc vật m1, m2 và trả lời cỏc cõu hỏi sau:
C6: Khi thả viờn bi ở cựng độ cao thỡ vận tốc của bi ở chõn mặt phẳng nghiờng cú như nhau khụng? Nhận xột lực tỏc dụng nờn cỏc vật ặng trong trường hợp này? C7:Khoảng cỏch dịch chuyển của hai vật m1, m2 cú như nhau khụng? Tại sao cú sự
- Trả lời cỏc cõu hỏi:
Cỏc phương ỏn trả lời của HS cú thể như sau:
* Cõu hỏi C6: Khi thả bi ở cựng độ cao thỡ vận tốc của bi ở chõn mặt phẳng nghiờng là như nhau.
58 khỏc nhau đú?
C8: Trường hợp này so với (trường hợp 1) khi bi cú cựng độ cao thỡ khoảng cỏch dịch chuyển của m1 cú khỏc nhau khụng ? Tại sao?
C9: Đại lượng vật lý nào là nguyờn nhõn đặc trưng truyền cho m1, m2 chuyển động khỏc nhau?
C10: Qua thớ nghiệm hóy rỳt ra nhận xột về kết quả trong tương tỏc?
Lực tỏc dụng lờn cỏc vật nặng khi tương tỏc là như nhau.
*) Cõu hỏi C7: Khoảng cỏch dịch chuyển của cỏc vật nặng m1, m2 khụng như nhau. Khoảng cỏch dịch chuyển của m1> m2 do khối lượng của m1< m2. + Vật nặng m1, m2 dịch chuyển được là do lực ma sỏt giữa nú và mặt phẳng nghiờng nhỏ hơn tỏc dụng của do viờn bi tỏc dụng.
Một sụ nhận xột sơ bộ:
Ghi chỳ: Tỷ lệ HS nhận thấy cả khối lượng và vận tốc đều cú vai trũ trong quỏ trỡnh tương tỏc rất ớt (chiếm khoảng 18%
tổng số HS của lớp thực nghiệm - 8HS/47HS) - điều này thể hiện qua sự giơ
tay phỏt biểu và quan sỏt HS thảo luận.
Chứng tỏ sự tồn tại quan niệm chưa đủ
của HS về sự tương tỏc giữa cỏc vật - khỏi niệm động lượng.
* Cõu hỏi C8: Cỏc phương ỏn trả lời của HS cú thể như sau:
+ Khoảng cỏch dịch chuyển của vật nặng m1 khụng thay đổi. Do viờn bi ở độ cao như nhau và khối lượng m1
khụng thay đổi.
+ Vận tốc của bi ở chõn mỏng nghiờng như nhau nhưng khối lượng của m1, m2 khỏc nhau dẫn đến truyền chuyển động cho m1, m2 là khỏc nhau.
*) Cõu hỏi C9: Cỏc phương ỏn trả lời của HS cú thể như sau:
+ Do lực tỏc dụng của viờn bi lờn vật nặng. + Do vận tốc của viờn bi khi chuyển động đến chõn mặt phẳng nghiờng. + Do khối lượng của cỏc vật nặng m (do khối lượng của vật nặng m càng
59
lớn thỡ khoảng cỏch dịch chuyển của nú - tỏc sau tương tỏc càng nhỏ - kinh nghiệm sống của HS).
+ Do cả khối lượng và vận tốc là nguyờn nhõn gõy ra để m1, m2 chuyển động khỏc nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
C10: Nếu khối lượng khụng đổi nhưng vận tốc tương tỏc thay đổi -> kết quả tương tỏc thay đổi.
- Nếu vận tốc khụng đổi nhưng khối lượng của vật tương tỏc thay đổi -> kết quả tương tỏc thay đổi.
Nguyờn nhõn làm cho kết quả tương tỏc khỏc nhau là do cả khối lượng và vận tốc của vật tham gia tương tỏc. Sau khi biến đổi xong (1), GV cú thể lấy
một số VD trong thực tiễn để HS hiểu thờm rằng phải quan tõm đến cỏc đại lượng vật lý: m và v khi xem xột và tỡm hiểu về đại lượng đặc trưng cho sự truyền tương tỏc giữa cỏc vật trong chuyển động. VD1: Một ụ tụ và một xe mỏy đi với vận tốc 30km/h cựng và chạm vào một vật (đõm vào bức tường). Chắc chắn sau va chạm kết quả sẽ khỏc nhau. VD 2: Cũng tương tự như trờn cũng hai xe mỏy giống nhau đi với vận tốc khỏc nhau cựng va
Gọi khối lượng của vật nặng là m; khối lượng của bi là M.
- Vận tốc của vật nặng m ngay trước và sau khi va chạm là: v1,v1'
- Vận tốc của bi ngay trước và sau và chạm là: v2,v2'
Phần này GV khai thỏc hiểu biết sẵn cú của HS (HS đó biết về ĐL 2 Niu tơn, về biểu thức của gia tốc theo vận tốc), để HS tự thực hiện, rỳt ra biểu thức (1).
60 chạm vào một vật. Chắc chắn sau tương tỏc xe nào cú vận tốc lớn hơn thỡ kết quả sẽ mạnh hơn. - Lực tỏc dụng của viờn bi lờn vật nặng: t v v m a m F D - = = 1 1 1 1 ' - Phản lực của vật nặng t v v M a M F D - = = 2 2 2 2 '
- Theo định luật III Newton F1 =-F2
t v v M t v v m D - - = D - 1 2 2 1' ' (v1' v1) M(v2' v2) m - =- - Û ' ' 2 1 2 1 Mv mv Mv v m + = + Û (1) C11: Từ đẳng thức (1), đại lượng vật lý nào là nguyờn nhõn gõy đặc trưng cho sự truyền tương tỏc giữa cỏc vật chuyển động?
Đại lượng đú cú phải là lực khụng?
GV gợi ý để HS cú thể nhận thấy rằng:
Từ đẳng thức (1) HS nhất trớ với những nhận định sau:
Lực khụng phải là đại lượng đặc trưng về nguyờn nhõn của sự truyền động tương tỏc giữa cỏc vật chuyển động
(HS từ bỏ cỏc quan niệm cũ)
* HS thảo luận cõu hỏi C11, cú thể đưa ra những nhận định sau: