Một số giỏo ỏn dạy học sử dụng thớ nghiệm từ bộ thớ nghiệm

6. Phương phỏp nghiờn cứu

2.6. Một số giỏo ỏn dạy học sử dụng thớ nghiệm từ bộ thớ nghiệm

2.6.1. BÀI 31. Định luật bảo toàn động lượng

1- Kiến thức

- Nờu được khỏi niệm hệ kớn và lấy được vớ dụ về hệ kớn.

- Phỏt biểu được định nghĩa, viết được cụng thức tớnh, biểu diễn được vec-tơ động lượng và nờu được đơn vị của động lượng.

- Suy luận được định luật bảo toàn động lượng từ định luật II và định luật III Niu-tơn.

- Phỏt biểu được định luật II Niu-tơn dạng F.∆t= ∆. pvà định nghĩa được xung lượng của lực.

- Phỏt biểu được định luật bảo toàn động lượng, viết được cụng thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ gồm hai vật.

- Đề xuất được phương ỏn thớ nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.

2. Kỹ năng

- Nhận biết hệ vật, hệ kớn, khỏi niệm động lượng, điều kiện ỏp dụng được định luật bảo toàn động lượng.

-Biết vận dụng định luật để giải một số bài toỏn tỡm động lượng và ỏp dụng định luật bảo toàn động lượng.

3. Thỏi độ

- Tớch cực xõy dựng bài.

- Tỡnh yờu đối với bộ mụn vật lý.

II. Chuẩn bị

1. Giỏo viờn

– Chuẩn bị một phiếu học tập với nội dung trỡnh bày ở phần tổ chức hoạt động dạy học.

– Chuẩn bị Clip thớ nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.

2. Học sinh

- Xem lại định luật bảo toàn cụng ở lớp 8.

III.Tổ chức hoạt động dạy học

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ và đề xuất vấn đề (5 ph)

- Viết biểu thức của định luật II Niu-tơn dưới dạng thể hiện mối liờn hệ giữa lực tỏc dụng vào khối lượng và vận tốc của vật?

- Phỏt biểu và viết biểu thức định luật III Niu-tơn?

Đề xuất vấn đề:

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 ở ngoài hệ. Nếu ỏp dụng phương phỏp phõn tớch cỏc lực tỏc dụng thỡ việc giải bài toỏn trở nờn phức tạp. Bài toỏn sẽ đơn giản hơn nếu hệ mà ta nghiờn cứu là hệ kớn hay hệ cụ lập. Khi khảo sỏt hệ kớn, người ta thấy cú một số 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 này, chỳng ta sẽ nghiờn cứu một số đại lượng đú.

Hoạt động 2 : Tỡm hiểu khỏi niệm hệ kớn và cỏc định luật bảo toàn (7 ph)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - TB: khỏi niệm hệ kớn. -? Hệ vật và trỏi đất cú phải là hệ kớn khụng? Vỡ sao? - TB: Trờn thực tế, trờn trỏi đất khú cú thể thực hiện được một hệ kớn tuyệt đối vỡ khụng thể nào triệt tiờu được 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 trỏi đất và vật là hệ kớn. -? Hệ 2 vật chuyển động khụng cú ma sỏt trờn mặt phẳng nhẵn nằm ngang cú phải là hệ kớn khụng? - Gợi ý: - HS ghi nhận. - HS trả lời. - Hs ghi nhận - HS trả lời. 1. Hệ kớn - Khỏi niệm: Một hệ vật gọi là hệ kớn nếu chỉ cú cỏc vật trong hệ tương tỏc lẫn nhau (gọi là nội lực) mà khụng cú tỏc dụng của những lực từ bờn ngoài (gọi là ngoại lực), hoặc nếu cú thỡ phải triệt tiờu lẫn nhau.

+ Xột tổng cỏc ngoại lực tỏc dụng.

- TB: 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 tượng.

-? Vậy hệ được xem là hệ kớn khi nú thỏa món những điều kiện gỡ?

-? Cỏc định luật bảo toàn đó học?

- TB: Giới thiệu về vai trũ của cỏc định luật bảo toàn.

- Cỏ nhõn suy nghĩ trả lời. - HS ghi nhận. - HS trả lời. - HS trả lời. - HS trả lời. - Một hệ được xem là hệ kớn: + Tổng cỏc ngoại lực tỏc dụng = 0 + Nội lực lớn hơn rất nhiều so với ngoại lực.

Hoạt động 3: Xõy dựng khỏi niệm động lượng.(10 ph)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

- Khi hai vật tương tỏc với nhau thỡ mỗi vật đều thu được gia tốc, nghĩa là vận tốc của mỗi vật đều bị thay đổi. Nếu vật 1 cú khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v1, va chạm vào vật 2 cú khối lượng m2 chuyển động với vận tốc - HS suy nghĩ và trả lời. 3. Định luật bảo toàn động lượng. a. Khỏi niệm

v2 và sau va chạm vận tốc của chỳng là v'1 và

'2

v thỡ cú hệ thức nào biểu thị mối quan hệ giữa cỏc vận tốc này khụng? - Gợi ý:

+ Lực tương tỏc giữa hai vật liờn hệ với nhau như thế nào?

+ Cỏc lực này liờn quan đến sự thay đổi vận tốc của mỗi vật thay đổi ra sao?

- Như vậy trong tương tỏc giữa hai vật, cú sự truyền chuyển động từ vật này sang vật kia, tuy nhiờn từ hệ thức (31.1), ta thấy trước và sau tương tỏc tớch

v

mcủa mỗi vật thay đổi cũn tổng cỏc tớch mvcủa hai vật khụng thay đổi. Nờn tớch mv cú thể đặc trưng cho sự truyền chuyển động của cỏc vật thụng qua tương tỏc và đặt p = mv. Gọi plà động lượng của một vật chuyển động. F12= F21 a m a m1 1= − 2 2 t v v a = ∆−    1 1 1 ' Và a v tv ∆ − =    2 2 2 ' (v v ) m (v v ) m1 '1− 1 = 2 '2 − 2 Hay: ' '1 2 2 1 2 2 1 1 v m v m v m v m  +  = (31.1) - HS cú thể trả lời: + Động lượng bằng - Động lượng: Động lượng của một vật chuyển động là đại

-? Vậy động lượng của một vật là đại lượng như thế nào?

- Chớnh xỏc húa định nghĩa động lượng.

-? Tỏc dụng một lực F

khụng đổi vào vật cú khối lượng m thỡ động lượng của vật cú thay đổi khụng? Vỡ sao?

-? Độ biến thiờn động lượng của vật cú phụ thuộc lực F khụng? Nếu cú thỡ phụ thuộc như thế nào? - Hướng dẫn thảo luận xỏc nhận ý kiến đỳng.

- TB: Tớch F ∆t được gọi là xung của lực và cụng thức p= F ∆t là cỏch diễn đạt khỏc của định luật II Niu-tơn.

khối lượng nhõn với vận tốc.

+ Động lượng bằng khối lượng nhõn vec-tơ vận tốc. + Động lượng là đại lượng vec-tơ . - HS ghi nhận. - TL: cú thay đổi. Vỡ vận tốc của vật thay đổi. - Trỡnh bày ý kiến cỏ nhõn, thảo luận chung cả lớp. Cõu trả lời đỳng là: p ∆ cú phụ thuộc lực F lượng đo bằng tớch của khối lượng và vận tốc của vật.

- Động lượng là một đại lượng vec-tơ cú cựng hướng với vec- tơ vận tốc và được kớ hiệu là pkhi đú: v m p=  - Xung của lực: Là đại lượng được đo bằng tớch của lực tỏc dụng trong thời gian

t

∆ .

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

- Trong một hệ kớn gồm hai vật tương tỏc với nhau thỡ động lượng của mỗi vật và tổng động lượng của hệ thay đổi như thế nào?

- TB: Kết quả này cú thể mở rộng cho hệ kớn gồm nhiều vật.

-? Hóy viết cụng thức của định luật bảo toàn động lượng. Phỏt biểu định luật? - Chớnh xỏc húa biểu thức của học sinh và khỏi quỏt húa kiến thức. - HS trả lời - HS ghi nhận kiến thức. - Hs trả lời. - Hs ghi nhận

2.Định luật bảo toàn động lượng

Định luật bảo toàn động lượng

Vectơ tổng động lượng của một hệ kớn được bảo toàn" p=p'

Hoạt động 5: Thớ nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng (8 ph).

Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh

- Đặt vấn đề: Chỳng ta cần làm thớ nghiệm để kiểm chứng lại định luật bảo toàn động lượng.

- Cỏc em hóy đề xuất phương ỏn thớ nghiệm.

- Hướng dẫn thảo luận cỏc phương ỏn HS đề xuất để chọn phương ỏn khả thi.

- Nếu HS gặp khú khăn cú thể gợi ý dựa vào biểu thức 31.1 để đưa ra phương ỏn thớ nghiệm.

- Nếu dựa vào phương ỏn này thỡ đo

- Tiếp nhận vấn đề.

- Đề xuất phương ỏn thớ nghiệm + Dụng cụ, cỏch đo.

vận tốc của vật trước và sau tương tỏc như thế nào?

- Nhấn mạnh: Vận tốc cần đo là vận tốc tức thời ngay trước và sau va chạm và phải xỏc định được đồng thời. Nếu vậy chỳng ta sẽ gặp khú khăn vỡ thời gian xảy ra va chạm là rất ngắn. Ngày nay, khoa học kỹ thuật phỏt triển chỳng ta cú thể dựng tới những phương tiện hiện đại.

- Giới thiệu bộ thớ nghiệm Đệm khụng khớ ghộp nối mỏy tớnh và phương phỏp đo của bộ thớ nghiệm. - Giới thiệu Clip thớ nghiệm.

- Đưa ra bảng giỏ trị của một số lần đo và yờu cầu HS tớnh lại giỏ trị động lượng trước và sau va chạm và rỳt ra kết luận.

- Kết luận: Trong hệ kớn, ta thấy tổng động lượng của hệ được bảo toàn.

- Lắng nghe và quan sỏt dụng cụ thớ nghiệm. Quan sỏt cỏch đo vận tốc của cỏc vật trong thớ nghiệm.

- Theo dừi Clip thớ nghiệm.

- HS tớnh giỏ trị động lượng trước và sau va chạm và rỳt ra kết luận.

- HS tiếp nhận kiến thức.

Hoạt động 6: Vận dụng khỏi niệm động lượng và định luật bảo toàn động lượng (10ph).

Hoạt động của giỏo viờn Hoạt động của học sinh - Phỏt phiếu học tập với nội dung:

1. Viết cụng thức tớnh động lượng. í nghĩa của động lượng. Khi nào động lượng của một vật biến thiờn?

2. Hai vật cú khối lượng m1= 1Kg và m2 = 3 Kg chuyển động với cỏc vận tốc v1 = 3m/s, v2 = 1m/s.

- Trả lời cõu 1

- Thảo luận để cú cõu trả lời chớnh xỏc:

+ p=mv

+ Động lượng đặc trưng cho sự tryền chuyển động giữa cỏc vật

a. Tỡm tổng động lượng của hệ trong cỏc trường hợp sau:

+ v1 cựng hướng với v2

+ v1 cựng phương, ngược chiều với

v2.

+ v1 vuụng gúc với v2

a. Tổng động lượng của hệ cú bảo toàn khụng? Tại sao?

- Hướng dẫn thảo luận cỏc cõu trả lời của học sinh.

thụng qua lực tương tỏc.

+ Động lượng của vật biến thiờn khi cú lực tỏc dụng lờn vật và xung lượng của lực F ∆t đủ lớn. - Làm cõu 2 vào phiếu học tập: a. v1 cựng hướng với v2 phệ = 6 kg.m/s

hướng ph cựng hướng với v1 và v2

b. v1 cựng phương, ngược chiều với v2

khi đú phệ = 0

c. v1 vuụng gúc với v2 phệ = 3 2 kg.m/s

b. Khụng bảo toàn

2.6.2. BÀI 38. Va chạm đàn hồi và khụng đàn hồiI. Mục tiờu I. Mục tiờu

1. Kiến thức

- Cú khỏi niệm chung về va chạm và phõn biệt được va chạm đàn hồi và va chạm mềm.

- Biết vận dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng cho cơ hệ kớn để khảo sỏt va hạm của hai vật.

- Tớnh được vận tốc cỏc vật sau va chạm đàn hồi và phần động năng của hệ bị giảm sau va chạm mềm.

2. Kỹ năng

- Rốn luyện cho học sinh kỹ năng giải bài toỏn về va chạn đàn hồi và khụng đàn hồi.

II Chuẩn bị 1. Giỏo viờn

- Hỡnh ảnh và clip thớ nghiệm va chạm đàn hồi và va chạm mềm - Bài giảng điện tử.

2 Học sinh

- ễn kiến thức định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng.

III. Tổ chức hoạt động dạy học

Hoạt động 1: Tỡm hiểu về sự phõn loại va chạm (25 ph)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

- Đề xuất vấn đề:

Hai viờn bi va chạm vào nhau thỡ sau va chạm chỳng sẽ chuyển động như thế nào?

- Bắn viờn đạn vào bao cỏt thỡ sau va chạm bao cỏt và viờn đạn sẽ chuyển động như thế nào? Như vậy trong thực tế chỳng ta thường gặp cỏc trường hợp cỏc vật va chạm vào nhau. Trong cơ học va chạm là một hiện tượng trong đú hai vật gặp nhau trong chuyển động tương đối và tương tỏc qua tiếp xỳc trực tiếp. Va chạm cú nhiều dạng, chỳng ta chỉ tỡm hiểu về sự va chạm của hai vật.

- Cho HS xem Clip về va chạm đàn hồi và va chạm mềm và trả lời cõu hỏi:

- HS trả lời. - HS tiếp nhận vấn đề cần nghiờn cứu. - HS xem clip thớ nghiệm. 1. Phõn loại va chạm - Hai loại va chạm: Va chạm đàn hồi và va chạm mềm. - Những đặc điểm

-? Hai va chạm nhau cú giống nhau và khỏc nhau ở điểm nào? -? Cú mấy loại va chạm? Cỏch phõn loại này dựa trờn cơ sở nào?

- Chớnh xỏc húa cơ sở phõn loại va chạm.

-? Vậy đặc điểm của từng loại va chạm này như thế nào và chỳng cú đặc điểm gỡ giống và khỏc nhau khụng?

- Cung cấp cho HS bảng số liệu về vận tốc của va chạm đàn hồi và va chạm mềm.

- Yờu cầu HS tớnh giỏ trị của tổng động lượng và tổng động năng trước và sau va chạm trong va chạm mềm và va chạm đàn hồi và rỳt ra kết luận. - HS trả lời. - cú hai loại va chạm là va chạm mềm và va chạm đàn hồi.

chung của hai loại v chạm:

+ Tương tỏc giữa hai vật xảy ra trong thời gian rất ngắn.

+ Khi tương tỏc nội lực rất lớn so với ngoại lực nờn coi hệ hai vật là hệ kớn.

- Những điểm khỏc biệt giữa hai loại va chạm:

+ Va chạm đàn hồi: Khi va chạm hai vật biến dạng, sau va chạm trở về trạng thỏi ban đầu, chuyển động với vận tốc riờng biệt, động năng toàn phần khụng thay đổi.

+ Va chạm mềm: Sau va chạm hai vật dớnh vào nhau, chuyển động cựng vận tốc. Một phần động năng của hệ chuyển thành nội năng.

Hoạt động 2: Tỡm hiểu về va chạm đàn hồi trực diện (20ph)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

-? Em hiểu thế nào là va chạm đàn hồi trực diện?

- Là va chạm đàn hồi trong đú tõm của

2. Va chạm đàn hồi trực diện

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung

- Để tỡm hiểu sự va chạm này một cỏch định lượng ta xột bài toỏn.

- Phỏt phiếu học tập cho học sinh với nội dung:

Cho 2 quả cầu rắn, nhẵn cú khối lượng m1 và m2 đang chuyển động với vận tốc v1 và v2 đến va chạm trực diện với nhau. Tỡm vận tốc của mỗi vật trước và sau va chạm trong hai trường hợp:

a. Trước va chạm hai vật chuyển động cựng chiều

b, Trước va chạm hai vật va chạm ngược chiều.

- Yờu cầu nữa lớp làm cõu a nữa lớp làm cõu b.

- Hướng dẫn thảo luận, xỏc nhận kết quả đỳng.

- Nếu HS gặp khú khăn cú thể hướng dẫn:

+ Sự va chạm của hai quả cầu là loại va chạm gỡ?

+ Khi hai vật va chạm đàn hồi

hai quả cầu trước và sau va chạm chuyển