CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN Bài 23: ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN

I. Phép đo các đạilượng vật lý Hệ đơn vị SI:

k: độ cứng (hay hệ số đàn hồi)

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN Bài 23: ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN

Bài 23: ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN

ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 1) I.Mục tiêu:

1.Về kiến thức:

- Phát biểu được định nghĩa động lượng, nêu được bản chất và đơn vị đo của động lượng. Nêu được hệ quả: lực với cường độ đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian ngắn cĩ thể làm cho động lượng của vật biến thiên.

- Suy ra được biểu thức của định lý biến thiên động lượng (∆p=F∆t) từ định luật II Niutơn (F=ma)

2.Về kỹ năng:

- Vận dụng cách viết thứ hai của định luật II Niutơn để giải các bài tập liên quan.

II.Chuẩn bị: Học sinh:

- Ơn lại các định luật Niu-tơn.

III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhĩm IV.Tiến trình dạy học:

1)Ổn định: Kiểm diện 2)Kiểm tra: khơng 3)Hoạt động dạy – học:

.Hoạt động 1: Ơn lại các định luật Niu-tơn

Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung

. F=ma .F2 =−F1

.Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.

.Nhắc lại biểu thức định luật II Niu-tơn ?

.Phát biểu và viết biểu thức định luật III Niu-tơn ?

.Chúng ta đều biết trong tương tác giữa hai vật cĩ sự biến đổi vận tốc của các vật. Vậy cĩ hệ thức nào liên hệ giữa vận tốc của vật trước và sau tương tác với khối lượng của chúng khơng ? Và đại lượng nào đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật trong tương tác, trong quá trình tương tác đại lượng nào tuân theo định luật nào ?

.Họat động 2: Tìm hiểu khái niệm xung lượng.

.Nêu một số ví dụ về quan hệ giữa tác dụng của lực với độ lớn của lực và thời gian tác dụng. (Ví dụ: chân cầu thủ tác dụng lực vào quả bĩng làm thay đổi hướng chuyển động). Như vậy dưới tác dụng của lực Fcủa chân trong khoảng thời gian tác dụng ∆t đã làm trạng thái chuyển động của

I.Động lượng:

1)Xung lượng của lực:

Khi một lực F khơng đổi tác dụng lên vật trong khoảng thời gian ∆t thì tích F∆tđược gọi là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian ∆t

.Là đại lượng vectơ cĩ cùng phương và chiều với phương và chiều của lực.

.Đơn vị là N.s

quả bĩng thay đổi.

.Khi một lực Ftác dụng lên vật trong khoảng thời gian ∆t thì tích F∆t được gọi là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian ∆t ấy.

.Xung lượng của vật cĩ phải là đại lượng vectơ khơng ? Nếu cĩ thì cho biết phương, chiều của đại lượng này ?

.Lưu ý: lực F khơng đổi trong khoảng thời gian tác dụng ∆t. .Đơn vị của xung lượng là gì ?

.Hoạt động 3: Tìm hiểu khái niệm động lượng.

. t v v a 2 1 ∆ − =    .F=ma .F=m t v v2 1 ∆ −  1 2 mv v m t F∆ =  −  ⇒ () .Hs nhận xét. ( vế trái là xung của lực, vế phải là độ biến thiên của đại lượng mv.

.Đơn vị là: kg.m/s

.Vectơ động lượng cùng hướng với vectơ vận tốc do khối lượng là đạilượng dương.

.Hồn thành yêu cầu C1 và C2.

. F∆t =p2 −p1

Cá nhân HS phát biểu.

Xét một vật khối lượng m chịu tác dụng của lực F trong khoảng thời gian ∆t làm vật thay đổi vận tốc từ v1 đến v2.

.Viết biểu thức tính gia tốc mà vật thu được ?

.Viết biểu thức định luật II Niu-tơn ?

.Dựa vào hai biểu thức trên để biến đổi sao cho xuất hiện đại lượng xung của lực ?

.Nêu nhận xét ?

.Thơng báo định nghĩa động lượng.

.Dựa vào biểu thức cho biết đơn vị của động lượng ?

.Động lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động củavật.

.Động lượng cĩ hướng như thế nào ?

.Hồn thành yêu cầu C1 và C2 ?

.Dùng kí hiệu động lượng viết lại biểu thức () và phát biểu thành lời ?

.Nhận xét, sửa lại cho chính xác.

.Biểu thức này được xem như một dạng khác của định luật II Niu-tơn.

2)Động lượng:

Giả sử lực F khơng đổi tác dụng lên vật khối lượng m làm vật thay đổi vận tốc từ v1 đến v2

trong khoảng thời gian ∆t Gia tốc của vật: t v v a 2 1 ∆ − =    màF=ma ⇒F=m t v v2 1 ∆ −  1 2 mv v m t F∆ =  −  ⇒ ()

Nhận xét: vế trái là xung của lực F, vế phải là biến thiên của đại lượng p=mvgọi là động lượng.

Vậy động lượng của một vật cĩ khối lượng m chuyển động với vận tốc v là đại lượng được xác định bằng cơng thức: v m p   = Từ ():∆p=F∆t .Định lí biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng

của một vật trong một khoảng thời gian nào đĩ bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đĩ.

.Hoạt động 4: Củng cố, dặn dị:

Củng cố: Khái niệm xung của lực. Khái niệm động lượng và cách diễn đạt thứ hai cảu định luật II Niu-

Câu 1: Đơn vị của động lượng là:

A.N/s B.N.s C.N.m D.N.m/s

Câu 2: Một quả bĩng bay với động lượng p đập vuơng gĩc vào một bức tường thẳng sau đĩ bay ngược trở lại với cùng vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bĩng là:

A.0 B. p C. 2p D. −2p

Câu 3: Xe A cĩ khối lượng 500 kg và vận tốc 60km/h; xe B cĩ khối lượng 1000 kg và vận tốc 30 km/h. So sánh động lượng của chúng:

A. A>B B. A<B C.A = B D.Khơng xác định được.

Dặn dị: làm bài tập 5, 6, 8, 9 SBT Chuẩn bị: Mục II của bài

o Hệ như thế nào là hệ cơ lập ?

o Điều kiện áp dụng định luật bảo tồn động lượng ?

o Thế nào là va chạm mềm ?

Tuần: 19 – Tiết : 39 – Ngày dạy: 19 – 01 - 07

Bài 23: ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 2) I.Mục tiêu:

1.Về kiến thức:

- Phát biểu được định nghĩa hệ cơ lập.

- Phát biểu và viết được biểu thức của định luật bảo tồn động lượng.

2.Về kỹ năng:

- Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.

- Vận dụng được định luật bảo tồn động lượng để giải bài tốn va chạm mềm.

II.Chuẩn bị: Giáo viên: Học sinh:

- Ơn lại các định luật Niu-tơn.

III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhĩm IV.Tiến trình dạy học:

1)Ổn định: Kiểm diện 2)Kiểm tra:

Câu 1: Một máy bay cĩ khối lượng 150 tấn, bay với vận tốc 900km/h. Động lượng của máy bay là: A.135000 kgm/s B.37500000 kgm/s C.150000 kgm/s D. Một kết quả khác Câu 2: Biểu thức định luật II Niu-tơn cĩ thể được viết dưới dạng:

A.F∆t =∆p B. F.∆p=∆t C. ma t p . F  = ∆ ∆ D. F p ma = ∆ Câu 3: Khi nĩi về chuyển động thẳng đều, phát biểu nào sau đây đúng ?

A.Động lượng của vật khơng thay đổi. B.Xung của lực bằng khơng. C.Độ biến thiên động lượng bằng khơng. D.Tất cả đúng.

Câu 4: Một vật cĩ khối lượng m = 50g chuyển động thẳng đều với vận tốc v = 50cm/s thì động lượng của vật là:

A.2500g/cm.s B.0,025kg.m/s C.0,25kg.m/s D.2,5kg.m/s

3)Hoạt động dạy – học:

.Hoạt động 1: Làm quen với khái niệm hệ cơ lập.

Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung

.Thơng báo khái niệm hệ cơ lập, ngoại lực, nội lực.

.Ví dụ về cơ lập:

-Hệ vật rơi tự do - Trái đất -Hệ 2 vật chuyển động khơng ma sát trên mặt phẳng nằm ngang.

.Trong các hiện tượng như nổ, va chạm, các nội lực xuất hiện thường rất lớn so với các ngoại lực thơng thường, nên hệ vật cĩ thể coi gần đúng là kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng.

II.Định luật bảo tồn động lượng.

1.Hệ cơ lập:

Hệ nhiều vật được coi là cơ lập nếu:

Khơng chịu tác dụng của ngoại lực. Nếu cĩ thì các ngoại lực phải cân bằng nhau.

Chỉ cĩ các nội lực tương tác giữa các vật trong hệ. Các nội lực này trực đối nhau từng đơi một. .Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức của định luật bảo tồn động lượng.

. ∆p1 =F1∆t; ∆p2 =F2∆t . F2 =−F1 2 1 p p   ∆ − = ∆ ⇒ 0 p p1+∆ 2 = ∆ ⇒   Nhận xét: tổng biến thiên động lượng bằng 0 hay tổng động lượng của hệ cơ lập trước và sau tương tác là khơng đổi. 2 2 1 1 2 2 1 1v m v m v m v m  +  = ' + ' .Khi một vật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi. Vậy trong hệ cơ lập, nếu 2 vật tương tác nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác cĩ thay đổi khơng ? Bây giờ ta sẽ đi tìm sự thay đổi này !

.Xét hệ cơ lập gồm 2 vật tương tác lẫn nhau:

.Viết biểu thức biến thiên động lượng cho từng vật ?

.Theo định luật III Niu-tơn thì 2 lực tương tác cĩ liên hệ với nhau ntn ?

.Nhận xét mối liên hệ giữa

1

p

∆ và ∆p2?

.Xác định tổng biến thiên động lượng của hệ. Nhận xét tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác ?

.Phát biểu nội dung của định luật bảo tồn động lượng.

Nhấn mạnh: Tổng động lượng của hệ cơ lập là một vectơ khơng đổi cả về hướng và độ lớn.

.Viết biểu thức của định luật bảo tồn động lượng nếu hệ cơ lập gồm 2 vật Khối lượng m1 và m2, vận tốc trước và sau tương tác là:

21 v 1 v

v , và v'1,v'2.

Chú ý: hệ xét phải là hệ cơ lập và các giá trị các đại lượng dựa vào hề qui chiếu.

2)Định luật bảo tồn động lượng:

Động lượng của hệ cơ lập là đại lượng khơng đổi.

Nếu hệ cĩ 2 vật: 2 2 1 1 2 2 1 1v m v m v m v m  +  = ' + '

.Hoạt động 3: Vận dụng định luật bảo tồn động lượng cho các trường hợp va chạm mềm và chuyển

động bằng phản lực: .Hệ 2 vật là hệ cơ lập. Áp dụng đlbt động lượng: v m m v m11 =( 1+ 2) 2 1 1 1 m m v v v + = ⇒  

.Yêu cầu HS tìm vận tốc của hai vật sau va chạm ?

.Một tên lửa ban đầu đứng

3)Va chạm mềm:

Một vật cĩ khối lượng m1 chuyển động trên mp nằm ngang nhẵn với vận tốc v1, đến va chạm với vật kl m2 đang nằm yên trên mp ngang ấy. Sau 2 va chạm 2 vật nhập lại thành 1 chuyển động với vận tốc v. Xác định v Áp dụng đlbt động lượng: v m m v m11 =( 1+ 2) 2 1 1 1 m m v v v + = ⇒  

Va chạm như hai vật như trên gọi là va chạm mềm.

HS biến đổi rút ra: v M m V=− 

vận tốc của tên lửa ngược chiều với vận tốc của khí phụt ra, nghĩa là tên lửa tiến theo chiều ngược lại.

yên, sau khi phụt khí, tên lửa chuyển động như thế nào ?

.Chuyển động cĩ nguyên tắc như chuyển động của tên lửa gọi là chuyển động bằng phản lực.

.Giới thiệu khái niệm chuyển động bằng phản lực.

Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của một vật tự tạo ra phản lực bằng cách phĩng về hướng ngược lại một phần của chính nĩ.

Ví dụ: Tên lửa, pháo thăng thiên, …

.Hoạt động 4: Củng cố, vận dụng , dặn dị:

Củng cố: Yêu cầu học sinh đọc phần ghi nhớ. Biểu thức của đlbt động lượng. Vận dụng:

Câu 1:Toa xe thứ nhất cĩ khối lượng 3 tấn chạy với vận tốc 4m/s đến va chạm với toa xe thứa hai đứng yên cĩ khối lượng 5 tấn làm toa này chuyển động với vận tốc 3m/s. Sau va chạm, toa thứ nhất chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu ? Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của xe thứ nhất.

A.9m/s B.1m/s C.-9m/s D.-1m/s

Câu 2: Dưới tác dụng của lực bằng 4N, một vật thu gia tốc và chuyển động. Sau thời gian 2s độ biến động lượng của vật là:

A.8kgms-1 B.8kgms C. 6kgms-1 D.8kgms

Bài tập 6 trang 126 SGK.

Dặn dị: Bài tập về nhà: làm các bài tập cịn lại ở SGK và bài tập ở SBT

Tuần: 20 – Tiết : 40 – Ngày dạy: 23 – 01 - 07

Bài 24: CƠNG VÀ CƠNG SUẤT (Tiết 1) I.Mục tiêu:

1.Về kiến thức:

- Phát biểu được định nghĩa cơng của một lực. Biết cách tính cơng của lực trong trường hợp đơn giản (lực khơng đổi, chuyển dời thẳng). Nêu được ý nghĩa của cơng âm.

2.Về kỹ năng:

- Vận dụng các cơng thức tính cơng để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự.

II.Chuẩn bị: Giáo viên: Học sinh:

- Ơn lại khái niệm cơng ở lớp 8 - Ơn lại cách phân tích lực

III.Phương pháp: Nêu vấn đề, thảo luận nhĩm IV.Tiến trình dạy học:

1)Ổn định: Kiểm diện 2)Kiểm tra:

Câu 1: Trong quá trình nào sau đây, động lượng của ơ tơ được bảo tồn ?

A.Ơ tơ tăng tốc B. Ơ tơ giảm tốc

C.Ơ tơ chuyển động trịn đều D. Ơ tơ chuyển động thẳng đều trên đường cĩ ma sát.

Câu 2: Một tên lửa cĩ khối lượng M= 5 tấn đang chuyển động với vận tốc v = 100m/s thì phụt ra phía sau một lượng khí m1 = 1 tấn. Vận tốc khí đối với tên lửa lúc chưa phụt khí là v1 = 400m/s. sau khi phụt khí, vận tốc của tên lửa cĩ giá trị là:

A.200m/s B.180m/s C.225m/s D.250m/s

3)Hoạt động dạy – học:

.Hoạt động 1: Nhắc lại kiến thức cũ và định hướng nhiệm vụ học tập.

Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung

.Cơng cơ học cĩ khi cĩ lực tác dụng làm vật chuyển dời. Ví dụ: ….

Biểu thức : A = F.s

Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.

.Khi nào cĩ cơng cơ học ? Ví dụ thực tế ? Viết biểu thức tính cơng của lực cùng phương đường đi ?

.Cơng thức A = F.s chỉ dùng trong trường hợp khi lực cùng phương với đường đi.

.Trong trường hợp tổng quát, khi phương của lực khơng trùng với phương đường đi thì cơng cơ học được tính như thế nào ?

.Hoạt động 2: Tìm hiểu cơng thức tính cơng trong trường hợp tổng quát.

A = F.s .Tính cơng của lực F?

Trợ giúp của GV:

.Phân tích Fthành 2 thành phần Fnvuơng gĩc với đường đi và Fscùng hướng với đường đi.

I.Cơng:

1)Định nghĩa:

Khi lực F khơng đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đĩ chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực một gĩc α thì cơng thực hiện bởi lực đĩ được tính theo cơng thức:

s

F thực hiện cơng. A = Fss mà Fs = Fcosα

Phụ thuộc vào độ lớn của lực, độ lớn đoạn chuyển dời, gĩc hợp bởi hướng chuyển dời và hướng của lực tác dụng.

.Thành phần nào của lực cĩ khả năng thực hiện cơng ?

.Viết biểu thức tính cơng của lực thành phần ?

.Biểu thức tính cơng của lực F?

.Nêu định nghĩa cơng.

.Giá trị của cơng phụ thuộc vào các yếu tố nào ?

.Vì quãng đường đi được phụ thuộc vào hệ qui chiếu nên giá trị của cơng cũng phụ thuộc vào hệ qui chiếu (cho ví dụ).

.Hoạt động 3: Tìm hiểu ý nghĩa của cơng âm. .Khi α < 900 thì A > 0 Khi α = 900 thì A = 0 Khi α > 900 thì A < 0 .Lực cĩ tác dụng cản trở chuyển động .Hồn thành yêu cầu C2. .Đơn vị của cơng là : N.m .Nêu ý nghĩa của Jun.

.Từ cơng thức tính cơng. Cho biết giá trị của cơng phụ thuộc vào gĩc α ntn ?

. Yêu cầu HS đọc mục 1.3 SGK.

.Trong trường hợp lực sinh cơng âm thì lực đĩ cĩ tác dụng gì

.Hồn thành yêu cầu C2. .Xác định đơn vị của cơng ? . N.m = 1J .Jun là gì ? 2)Biện luận: Nếu α < 900 ⇒cosα > 0 ⇒A > 0: gọi là cơng phát động. Nếu α = 900 ⇒cosα = 0