Tìm vị trí vật bắt đầu tách khỏi mặt cầu và vận tốc của vật tại vị trí đó. Cho gia tốc trọng trường g= 10m/s2. Bỏ qua ma sát.
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi áp dụng trong giờ dạy bài tập tổng hợp
ôn tập chương “Các định luật bảo tồn” với mục đích củng cố kiến thức toàn chương và rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh.
Bài 17: Một quả cầu A có kích thước nhỏ và khối lượng m=50g, được treo dưới một
sợi dây mảnh, khơng dãn và có chiều dài l=1m. Ở vị trí cân bằng O quả cầu cách mặt
đất nằm ngang một khoảng 0,8m. Đưa quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng O sao cho sợi dây lập với phương thẳng đứng góc α =600 , rồi bng cho nó chuyển động khơng vận tốc ban đầu. Bỏ qua lực cản của môi trường. Lấy g = 10m/s2.
a. Tính lực căng của sợi dây khi quả cầu A qua vị trí cân bằng O.
b. Nếu khi đến O dây bị đứt thì hãy mô tả chuyển động của quả cầu và viết phương trình quỹ đạo chuyển động của quả cầu sau khi dây đứt.
c. Xác định vận tốc của quả cầu khi chạm đất và vị trí điểm chạm.
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi sử dụng giao cho học sinh về nhà làm
sau khi học xong tiết lý thuyết về cơ năng để củng cố kiến thức lý thuyết và rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh.
Bài 18: Một cân lò xo đọc lực bằng N. Khi lò xo dài thêm 20 cm cho số đọc lực bằng 60N. Xác định thế năng của lò xo khi:
a. Số đọc của cân bằng 40N. b. Khi lò xo bị nén 20 cm.
c. Khi có khối lượng 4 kg treo vào lò xo. Lấy g =9,8 m/s2
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi áp dụng trong giờ dạy lý thuyết và
Bài 19: Một vật rơi tự do từ bàn cao 0,6 m. Vật rơi chạm vào một chiếc lò xo để thẳng đứng có độ cứng k = 2,4 N/m. Lị xo lúc đầu cao 25 cm và bị nén lại đến 10 cm thì vật dừng lại. Xác định khối lượng của vật? Lấy g = 9,8 m/s2
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi giao cho học sinh về nhà làm sau khi
học xong bài cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng để giúp học sinh củng cố kiến
thức.
Bài 20: Một xe trượt có khối lượng m = 50 kg, trượt xuống một dốc nghiêng 300 . Gia tốc của xe là a = 2,0 m/s2 , và chiều dài của dốc là l= 10m. Lấy g = 9,8 m/s2
a. Động năng của xe tại chân dốc là bao nhiêu?
b. Vật mất một công là bao nhiêu để vượt qua lực ma sát? c. Độ lớn của lực ma sát tác dụng vào xe trong quá trình trượt? d. Hệ số ma sát động giữa xe và mặt phẳng nghiêng bằng bao nhiêu? e. Giả sử tại chân dốc là một mặt bằng có cùng hệ số ma sát động như mặt
nghiêng, xe còn trượt một đoạn bao xa trên mặt bằng cho đến khi dừng lại?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi áp dụng trong giờ dạy lý thuyết và
củng cố bài tập về động năng với mục đích giúp học sinh củng cố kiến thức về động năng, công và mối liên hệ giữa công của lực tác dụng với độ biến thiên động năng.
Bài 21:Một chiếc xe được kéo từ trạng thái nghỉ trên một đoạn đường nằm ngang dài
20 m với một lực có độ lớn khơng đổi bằng 300 N và có phương hợp với độ dời góc 300 . Lực cản do ma sát cũng được coi là khơng đổi và bằng 200 N.
a.Tính cơng của mỗi lực?
b. Động năng của xe ở cuối đoạn đường bằng bao nhiêu?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi giao về nhà cho học sinh để củng cố
bài tập về động năng với mục đích giúp học sinh củng cố kiến thức về động năng,
công và mối liên hệ giữa công của lực tác dụng với độ biến thiên động năng
Bài 22: Một vật khối lương m = 1kg có thế năng 1J đối với mặt đất. Lấy g = 10m/s2. Hỏi khi đó vật ở độ cao bao nhiêu?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi giao về nhà cho học sinh sau khi dạy
lý thuyết và củng cố bài tập về thế năng để giúp học sinh củng cố kiến thức.
Bài 23: Một vật được ném từ mặt đất thẳng đứng lên trên với vận tốc v0 = 7 m/s. Bỏ qua lực cản của khơng khí, lấy g = 10m/s2. Hãy tính:
a. Độ cao cực đại mà vật đạt được?
b. Ở độ cao nào thế năng trọng trường của vật bằng động năng của nó? c. Ở độ cao nào thế năng trọng trường của vật bằng 4 lần động năng của nó?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi áp dụng trong giờ dạy bài tập tổng hợp
ôn tập chương “Các định luật bảo tồn” với mục đích củng cố kiến thức tồn chương và rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh.
Bài 24:Một xe tải có khối lượng M = 10 tấn chuyển động với vận tốc 60 km/h.
a) Tìm động năng của xe ?
b) Một ơtơ đua khối lượng 400 kg sẽ có vận tốc v bằng bao nhiêu nếu khi chuyển động có cùng động năng với xe tải nói trên?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi sử dụng giao cho học sinh về nhà làm
sau khi học xong tiết lý thuyết về động năng để củng cố kiến thức lý thuyết và rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh.
Bài tập định tính:
Bài 25: Giải thích tại sao một vật được ném thẳng đứng từ mặt đất lên trên (Bỏ qua
sức cản của khơng khí) với vận tơc là vo thì khi rơi xuống chạm đất vận tốc của nó vẫn có độ lớn là vo?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi áp dụng trong giờ dạy lý thuyết và
củng cố bài tập về cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng để giúp học sinh củng cố kiến thức.
Bài 26: Giải thích tại sao một quả bóng cao su rơi thẳng đứng từ độ cao h xuống sàn
thì quả bóng nảy lên trên theo phương thẳng đứng đến độ cao h’ luôn nhỏ hơn h?
Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi giao cho học sinh về nhà làm sau khi
học xong bài cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng để giúp học sinh củng cố kiến thức
Bài tập đồ thị:
Bài 27:Vẽ đồ thị của động năng theo quãng đường h và thời gian t của vật rơi tự do Mục tiêu sử dụng: Bài tập này được chúng tôi sử dụng giao cho học sinh về nhà làm
sau khi học xong tiết lý thuyết về động năng để củng cố kiến thức lý thuyết vật lý và rèn luyện kỹ năng vẽ đồ thị toán học cho học sinh.
2.6. Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 định luật bảo toàn” vật lý 10
Sau khi xây dựng được hệ thống 34 bài tập (trong đó có 27 bài tập tự luận và 7 câu trắc nghiệm khách quan) chương “Các định luật bảo tồn”, chúng tơi dự kiến sử dụng hệ thống bài tập này cụ thể như sau:
Bài theo SGK
Nội dung kiến thức
Ra bài tập và giải ngay tại lớp Ra về nhà các bài tập Giải ở lớp các bài ra về nhà Hình thành kiến thức mới Củng cố 23 Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng
Bài 2, câu 1
Bài 3, bài 4, bài 6
24 Công và công suất Bài 11 câu 4 Bài 9, bài 12 25
Bài tập về động lượng, định luật bảo tồn động lượng, cơng và công suất Bài 1, bài 7, bài 8, câu 2, câu 3 Bài 5, bài 10
26 Động năng Bài 20 Bài 21, bài
24, bài 27
27 Thế năng Bài 18,
câu 5
Bài 22
28 Cơ năng Bài 14,
bài 17, câu 7 Bài 19, bài 26, bài 25 29 Bài tập tổng hợp ôn chương “Các định luật bảo toàn” Bài 13, bài 15, bài 16, câu 6 Bài 23 Bài 19
2.7. Lựa chọn một số bài tập chương “Các định luật bảo tồn” có sử dụng phần
mềm Mathematica.
Với đặc thù của phần mềm tốn học Mathematica, chúng tơi nhận thấy có thể sử dụng nó trong việc giải một số loại bài tập chương “Các định luật bảo toàn” như những dạng bài tập định lượng với những ưu thế nổi trội.
Qua nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn 9 bài tập điển hình( trong hệ thống 34 bài tập ở trên)mà Giáo viên có thể sử dụng phần mềm Mathematica nhằm góp phần phát huy tính tích cực và tự chủ, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. Đó là các bài 1, 2, 8, 14, 15, 16, 17, 19, 20.
2.8. Giáo viên sử dụng phần mềm Mathematica để hướng dẫn học sinh giải bài tập chương “ Các định luật bảo toàn”
2.8.1. Phương pháp chung Bước 1: Tìm hiểu đề bài . Bước 1: Tìm hiểu đề bài .
Đọc kỹ đề bài, ghi ngắn gọn các dữ liệu ban đầu và các đại lượng phải tìm
Bước 2 : Cho học sinh quan sát hình ảnh mơ phỏng hiện tượng xảy ra trong bài tập. Bước 3 :Nhận xét về hiện tượng xảy ra. Thiết lập các mối quan hệ cơ bản của các dữ
liệu ban đầu và các đại lượng phải tìm .Sau đó Giáo viên cụ thể hố bằng các câu lệnh trong chương trình Mathematica.
Bước 4 : Luận giải và kiểm tra xác nhận kết quả
Học sinh căn cứ vào kết quả hiện trên máy tính của giáo viên, sau đó đối chiếu với bài tốn cụ thể để tìm được kết quả chính xác.
2.8.2 .Hướng dẫn học sinh Hướng dẫn giải bài 1: Hướng dẫn giải bài 1: Phương pháp chung:
- Từ cơng thức tính động lượng ta tính được động lượng p của cả viên đạn và động lượng p1 của mảnh nhỏ
- Từ định luật bảo toàn động lượng và điều kiện v1
vng góc với v2
ta tính được động lượng p2 của mảnh đạn thứ hai
- Từ cơng thức tính động lượng của mảnh thứ hai ta tính được vận tốc của mảnh thứ hai
Lời giải cụ thể:
- Xét hệ gồm hai mảnh. Ngoại lực tác dụng lên hệ là trọng lực P
, trọng lực này không đáng kể so với lực tương tác giữa hai mảnh. Do đó hệ được coi là hệ kín. Nên ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ.
- Gọi v1
, v2
lần lượt là vận tốc của mảnh 1 và mảnh 2 ngay sau khi vỡ. - Động lượng trước khi đạn nổ:
.
t
p m v p
- Động lượng sau khi đạn nổ:
p 2 p
1 2 1 2 1. 2. s p m v m v p p Theo hình vẽ, ta có: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 . 2 . . 1 2 4 1 1225 / 2 2 m m p p p v m v v v v v m s Góc hợp giữa v2 và phương thẳng đứng là : => 1 1 0 2 2 500 2 sin 35 1225 p v p v .
Dùng Mathematical Thực hiện câu lệnh và kết quả như sau:
(*Bai 1*)
Clear["Global`*"]
sl = {m -> 1., v0 -> 500., v1 -> 500. Sqrt[2]};
sol = Solve[(m/2 v2)^2 == (m v0)^2 + (m/2 v1)^2, v2] // Flatten; v2 = Round[v2 /. sol[[2]] /. sl, 1];
al = Round[(ArcSin[v1/v2] /. sl) 180/Pi, 1]; Print["Van toc cua manh hai: ", v2, " m/s"] Print["Goc bay cua manh 2: ", al, " do"] (*Mo phong*) t1 = Graphics[Line[{{100, 0}, {0, 6000}}], PlotRange -> {{-6000, 6000}, {0, 8000}}]; x[t_] := 100 y[t_] := v0 t /; t <= 4 y[t_] := -300 /; t > 4 x1[t_] := 100 /; t <= 4 x1[t_] := 100 + v1 (t - 4) /; t > 4 y1[t_] := -300 /; t <= 4 y1[t_] := v0 4 /; t > 4 x2[t_] := 100 /; t <= 4 x2[t_] := 100 + v2 Sin[al Degree] (t - 4) /; t > 4 y2[t_] := -200 /; t <= 4
y2[t_] := 2000 + v2 Cos[al Degree] (t - 4) /; t > 4 Animate[Show[t1,
Graphics[{PointSize[0.05], Hue[0.6], Point[{x[t] /. sl, y[t] /. sl}]}],
Graphics[{PointSize[0.03], Hue[0.9], Point[{x1[t] /. sl, y1[t] /. sl}]}],
Graphics[{PointSize[0.03], Hue[0.4], Point[{-x2[t], y2[t]}]}]], {t, 0, 8, .1}]
Kết quả:
“Van toc cua mamh hai:1225m/s; "Goc bay cua manh 2: 35 do"