- Có hai nhóm kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” + Nhóm kiến thức về định luật bảo toàn động lượng:
• Nội dung được phát biểu: “Tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn” hay nói cách khác “Sự tương tác giữa các vật ở bên trong một hệ kín
không làm thay đổi, như động lượng tổng cộng của chúng.
• Phản ánh trong quá trình tương tác động lượng của từng vật có thể
thay đổi nhưng động lượng tổng cộng của hệ là không đổi.
• Trong phạm vi cơ học cổ điển định luật bảo toàn Động lượng tương đương với ba định luật Newton, ứng dụng của định luật này cũng là ứng dụng của định luật kia.
ĐLBT Động lượng được nghiệm đúng trong hệ kín. Tức là hệ các yật chỉ tương tác với nhau, không tương tác với môi trường ngoài. Trong hệ kín chỉ có nội lực từng đôi trực đối, không có ngoại lực. Trong các hiện tượng va chạm, n ổ ,.. .hệ vật có thể coi là hệ kín trong thời gian ngắn mà hiện tượng đó
xảy ra.
+ Nhóm kiến thức về định luật bảo toàn năng lượng:
• Từ khái niệm “Công” do Pông-xơ-lê (Pháp) làn đàu tiên đưa ra (1826) là
A = F.s (s: Chuyển dời điểm đặt theo phương của lực).
Biểu thức ữên mới cho biết dấu hiệu bên ngoài của công, biết cách tính công, nhưng chưa rõ khái niệm về “Công”.
• Cuối thế kỉ XIX mói xuất hiện khái niệm năng lượng và ĐLBT Năng lượng thì mới rõ bản chất của khái niệm công. Công là một trong những hình
thức làm biến đổi năng lượng của hệ (ngoài truyền nhiệt), số đo công bằng độ biến thiên năng lượng của hệ.
Truyền từ vật này sang yật khác Chuyển từ dạng này sang dạng khác
• Khái niệm năng lượng có sau khái niệm công, và là một trong những khái niệm khó nhất của khoa học
• Mặt chủ yếu: Năng lượng là hàm đơn giá của trạng thái (ữạng thái được xác định bởi: Tọa độ, xung lượng, nhiệt độ, ánh sáng, thể tích, cường độ điện
trường, cường độ từ trường,...).
• Năng lượng là đại lượng yật lí, đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật hay hệ vật.
• Năng lượng gắn liền vói vật chất, nghĩa là vật nào, dạng yật chất nào cũng có năng lượng.
• Nội dung: Trong hệ kín có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác nhưng năng lượng tổng cộng được bảo toàn.
- Trong SGK Vật lí 10 nhiệm vụ của việc nghiên cứu chương này cung cấp cho học sinh biết được đối với hệ kín có nhiều đại lượng được bảo toàn, nghĩa là chúng có những giá tri không đổi theo thòi gian mặc dù ữong hệ có những
biến đổi khác nhau. Học sinh nắm bắt được để giải thích các hiện tượng vật lí trong tự nhiên, vận dụng để giải bài tập, tích lũy tiềm năng trí thức cho mình.
- Đổi mới phương pháp dạy học, ngoài việc đổi mới đồng bộ nhiều mặt, nhiều khâu từ chương trình SGK, sách hướng dẫn, cơ sở vật chất (phòng thí
nghiệm, dụng cụ thí nghiệm,...) thì việc đổi mới cách soạn bài của giáo viên giữ vai trò rất quan ttọng. [11]
- Chương “các định luật bảo toàn” thuộc chương IV trong chương trình vật lí lớp 10 ban cơ bản. Chương này gồm năm bài học sau: “Động lượng. Định
luật bảo toàn động lượng”, “Công và công suất”, “Động năng”, “Thế năng”, “Cơ năng”.
+ Ở bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng” nói đến khái niệm đại lượng động lượng và định luật bảo toàn động lượng.
+ Bài “Công và công suất” đề cập tới hai đại lượng là công và công suất. + Bài “Động năng” nói đến đại lượng động năng và định lí động năng. + Bài “Thế năng” đề cập đến thế năng và định lí thế năng.
+ Bài “Cơ năng” nói tới đại lượng cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng (trường hợp riêng của định luật bảo toàn năng lượng)
2.2. Soan thảo tiến trình day hoc các bài thuôc chương “các đỉnh luât bảo• • V • • o • •
toàn”
Trong phàn này ở từng bài cụ thể, tôi sẽ thực hiện công việc sau:
Mỗi bài học bao gồm các mục sau:
1. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí cần dạy 2. Xác định mục tiêu bài học
- Trong giờ học: Học sinh phải đạt được và lĩnh hội được những kiến thức nào? Và những hành động này chúng ta có thể đánh giá ngay được trong từng tiết dạy, từng bài học.
- Sau giờ học: Học sinh có những kiến thức, kĩ năng, thái độ gì?
3. Chuẩn bị bài học
Với mỗi bài học thì giáo viên phải chuẩn bị: - Thiết bị dạy học càn thiết
- Xây dựng các tình huống vật lí.
- Phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi theo các yêu cầu phát cho học sinh để học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi đến lớp.
* Tiến trình dạy học một số bài thuộc chưong IV “Các định luật bảo toàn”
Trong tiến trình soạn thảo có sử dụng một số kí hiệu:
0 Biểu diễn hoạt động trình diễn của giáo viên để xác lập một yếu tố nội dung nào đó.
o . Biểu đạt sự yêu càu của giáo viên để học sinh tự lực hành động xây dựng kiến thức.
BÀI 23: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 2)
Nếu các vật sau va chạm được gắn thành một khối thì vận tốc của chúng được xác định như thế nào? 1r m l v l V = ---- m-L + m2 Thế nào là chuyển động bằng phản lực? Chuyển động bằng phản lực tuân theo định luật nào?
I. Mue tiêu của tiết hoc• •
1. Ket quả học sinh thu được sau khi học:
- Học sinh phát biểu được khái niệm hệ cô lập, hiểu được hệ như thế nào được coi là hệ cô lập.
- Rút ra được nội dung và biểu thức của định luật bảo toàn động lượng - 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.
2. Mục tiêu trong quá trình dạy học
- Học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng.
- Dưới sự hướng dẫn của giáo viên học sinh làm thí nghiệm, tính toán để
kiểm ưa lại tính đúng đắn của định luật.
- Hình thành thái độ hào hứng, say mê học tập, tích cực tự lực trong học tập cho học sinh giúp HS chủ động, mạnh dạn bày tỏ ý kiến, quan điểm của bản thân.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Phương tiện, đồ dùng dạy học.
- Sách giáo khoa, sách giáo viên Vật lí 10.
- Bộ thí nghiệm minh hoạ định luật bảo toàn động lượng dùng đệm không khí.
2. Học sinh
- SGK Vật lí 10, SBT Vật lí 10
- Ôn lại các định luật Newton, hệ kín, động lượng.
III. Tiến trình dạy học
1. Ồn định tổ chức lớp (kiểm tra s ĩ số) 2. Kiểm tra bài cũ.
3. Nội dung bài mới
* Đặt vấn đề: Như chúng ta đã biết rằng trong hệ kín có một loạt các đại lượng vật lí được bảo toàn. Trong đó có động lượng mà chúng ta đã được nghiên cứu ở tiết trước. Vậy nội dung cụ thể của định luật bảo toàn động lượng là gì? Bài hôm nay chúng ta sẽ đi nghiên cứu nó.
Hoạt động của giáo viên Hoat đông của hoc sinh• • o • Hoat đông 1: Tìm hiểu khái niêm hê cô lâp• • o « « • r
GV: Yêu câu HS nhăc lại khái niệm động lượng và cách diễn đạt thứ hai của định luật Newton?
0. Khi giải bài toán xác định chuyển
động của các vật trong hệ thì cần có hệ vật đặc biệt và người ta gọi là hệ cô lập (hệ kín).
GV: Yêu cầu HS dự đoán và nêu khái niệm hệ cô lập là gì?
0. Hệ cô lập (hệ kín): Hệ gồm nhiều yật các vật ữong hệ tương tác với
nhau không tương tác với vật ngoài hệ. Hay hệ chỉ có nội lực mà không
có ngoại lực.
- Hệ được coi gần đúng là cô lập khi: + Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng các ngoại lực này phải triệt tiêu lẫn nhau.
+ Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng
HS: Trả lời: Định nghĩa động lượng, biểu thức động lượng, véc tơ động lượng, đom vị động lượng và cách diễn đạt thứ hai của định luật II Newton.
HS: Trả lời 1. Hệ cô ỉập
ngoại lực rât nhỏ so vói nội lực.
0 . Em hãy lấy ví dụ về hệ được coi gần đúng là hệ cô lập?
HS: Ví dụ 1: Hệ chuyển động của
các vật trên mặt ngang nhẵn (ngoại lực triệt tiêu)
Ví dụ 2: Khi đạn nổ (nội lực rất lớn so với ngoại lực).
Hoat đông 2: Tìm hiểu • ■ o về đinh luât bảo toàn đông lưong• • ■ o • o
0. Xét một hệ cô lập gôm hai vật nhỏ,
tương tác với nhau qua các nội lực F!
và F2 trực đối nhau. Theo định luật
III Newton thì: Fa = — F2
0 . Khi một yật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi. Vậy trong hệ cô lập, nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau va chạm tương tác có
thay đổi không?
GV định hướng cho HS:
- Viết biểu thức biến thiên động lượng cho từng vật. Apl5 Ap2= ?
- Nhận xét mối liên hệ giữa Ap-L và
Apz?
- Xác định biến thiên của tổng động
lượng của hệ, từ đó nhận xét về tổng động lượng của hệ trước và sau tương
tác?
0 . Trong hệ cô lập gồm nhiều yật thì
HS: Biến đổi tìm mối liên hệ động lượng của hệ trước và sau tương tác.
APi = F iA t; Ap2 = F2 At
mà F! = — F2 nên Ap! = — Ap2
Suy ra Ap = Ap! + Ap2= 0
(Biến thiên của tổng động lượng bằng không)
động lượng của hệ như thế nào?
GV: Chính xác hóa và khái quát, phát
biểu định luật
o . Viết biểu thức của định luật cho
trường hợp hệ hai vật khối lượng mi và m2, gọi vận tốc của chúng trước tương tác là Vi và v2, sau tương tác là
—* Ị \ —* Ị
VÍ và v 2
o . Hãy đề xuất phương án thí nghiệm kiểm nghiệm định luật trên?
GV: Chia lớp thành 3 nhóm, nhiệm vụ của mỗi nhóm là tìm phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm định luật trên.
GV: Nhận xét phương án của học sinh.
0. Tiến hành làm thí nghiệm để minh họa định luật trên. Xét tương tác của hai xe lăn (hệ hai vật) trên đệm không
khí (hệ cô lập).
GV hướng dẫn học sinh quan sát thí nghiệm, cách đọc đồng hồ ,...
HS: Tổng động lượng của hệ không đổi trước và sau tương tác.
=> Nội dung định luật:
Đông lưong của môt hê cô lâp là• o • o • • • 1
môt đai lưong bảo toàn.• • • o
* Biểu thức định luật cho trường
hợp hệ gồm hai vật:
m i V i + m2 v2 = m i v í + m2v'2
HS: Thảo luận nhóm, đại diện nhóm phát biểu:
- Đại diện nhóm 1:... - Đại diện nhóm 2:... - Đại diện nhóm 3:...
* Cho hai xe lăn khối lượng lần lượt là mi và m2 tương tác với nhau trên
đệm không khí. - Bố trí thí nghiệm - Tiến hành thí nghiệm
mi m2
TT~Ơ ~n n~
Lân lượt cho các đại diện của nhóm lên làm thí nghiệm. 0 . Nêu cách tính vận tốc các xe trước và sau tương tác? GV định hướng: - Chiều rộng bản chắn là As = lcm, thời gian chắn sáng là At (số chỉ trên đồng hồ).
- Xe chuyển động không ma sát V = ?
chuyên động tói va chạm vói xe 1. + Lần 2: Thay đổi khối lượng hai xe, cho xe 1 đứng yên, xe 2 chuyển động tói va chạm với xe 1.
+ Lần 3: Cho xe 2 đứng yên, xe 1 chuyển động tới va chạm với xe 2.
Dùng cổng quang điện để đo thời gian.
Tính các vận tốc các xe trước và sau tương tác.
- * As At
HS: thống kê kết quả thí nghiệm đã thực hiện được theo bảng sau:
* Thống kê kết quả thí nghiệm đã thực hiện.
\ Thí Trước va chạm Sau va chạm nghiệm Xe 1 Xe 2 Xe 1 Xe 2 \ Vl miVi v2 m2v2 vi m 1v( V2 m 2v'2 \ (m/s) (kg- (m/s) (kg. (m/s) (kg. (m/s) (kg. mi, \ m/s) m/s) m/s) m/s) m2 \ (kg) \
Lân 1 mi=0,2 m2=0,25 0 0 Lân 2 mi=0,2 m2=0,2 0 0 Lân 3 mi=0,25 m2=0,2 0 0
GV làm thí nghiệm minh họa
HS quan sát đọc số liệu ghi vào bảng và tính toán
HS nhận xét tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác.
Hoạt động 3: Tìm hiểu về va chạm mềm
0. Nêu sau va chạm các vật nhập thành một khối và cùng chuyển động thì vận tốc của chúng được xác định như thế nào?
GV: Lấy bài toán YÍ dụ.
0 . Áp dụng định luật bảo toàn động
lượng xác định vận tốc hai vật sau tương tác như thế nào?
GV định hướng:
- Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn?
* Bài toán: Một vật khôi lượng ml5 chuyển động trên một mặt
phẳng ngang nhẵn vói vận tốc Vi đến va chạm với vật khối lượng m2 đang đứng yên trên mặt ngang ấy. Biết rằng sau va chạm hai vật nhập làm một, chuyển
động cùng với vận tốc V. Xác
định V.
HS1:... HS2:...
-Hệ phải là hệ cô lập, hệ quy
- Hệ mi, m2 có phải là hệ cô lập không? Vì sao?
- Viết biểu thức động lượng của hệ trước
và sau tương tác?
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
tính V.
- Hướng của V và Vi
o . Va chạm thế nào được gọi là va chạm mềm?
0. Máy bay phản lực, tên lửa, pháo thăng thiên chuyển động của chúng có điểm gì đặc biệt so vói các chuyển động thông
+ Hệ hai vật m1,m2 là hệ cô lập vì không có ma sát, các ngoại lực tác dụng lên hệ gồm: Các trọng lực, các phản lực pháp tuyến
chúng triệt tiêu nhau.
- Động lượng của hệ trước và sau
tương tác là:
p = m1Vi (vì v2 = 0)
- Động lượng của hệ sau tương
tác là: p' = (ni! + m 2)v - Áp dụng định luật bảo toàn
động lượng: p = p' => m-LV-L = (rri! + m 2)v Suy ra: miVi V = --- :--- IĨ1-L + m2 - Ta thấy V và V1 cùng hướng nên ta có thể viết: mi vi V = --- --- m-L + m2 HS: ghi nhớ * Nếu sau va chạm các vật nhập thành một khối thì được gọi là va chạm mềm. 4. Chuyển động bằng phản lực HS1:...
thường khác?
GV định hướng: Lực nào làm nó chuyển động?
0. Sự giật lùi của súng khi bắn là một
chuyển động bằng phản lực nhưng không liên tục. Tên lửa, pháo thăng
thiên có chuyển động bằng phản lực liên tục.
* Bài toán chuyển động của tên lửa
o . Xác định vận tốc tên lửa V
GV định hướng:
- Vận dụng định luật bảo toàn động
lượng xác định vận tốc tên lửa.
- Động lượng tên lửa lúc đầu bằng bao nhiêu?
- Động lượng của tên lửa khi khí phụt ra là bao nhiêu?
- Từ biểu thức bên dấu (-) nói lên điều
HS2:...
- Chuyển động bằng phản lực là:
chuyển động của một vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về
hướng ngược lại một phần của chính nó.
* Xét một tên lửa có khối lượng tổng cộng là M, lúc đàu đứng yên. Khi cháy khối lượng khí m
đã phụt ra phía sau với vận tốc V,
xác định vận tốc tên lửa V. - Hệ tên lửa khi chuyển động có
thể coi là cô lập, nên áp dụng định luật bảo toàn động lượng
cho hệ.
- Lúc đầu tên lửa đứng yên nên
động lượng bằng không.
p = 0
- Khi chuyển động thì động
lượng là: p' = mv + MV Theo định luật bảo toàn động