Soạn thảo tiến trỡnh dạy học chương “Cỏc định luật bảo toàn”

2.2.1. Cỏch soạn thảo chung.

Mỗi bài học sẽ bao gồm cỏc mục sau.

2.2.1.1. Lập sơ đồ tiến trỡnh xõy dựng kiến thức vật lớ cần dạy.

2.2.1.2. Xỏc định mục tiờu của từng bài học.

- Mục tiờu về kiến thức. - Mục tiờu về kĩ năng. - Mục tiờu về thỏi độ.

2.2.1.3. Chuẩn bị bài học.

Với những bài học thỡ GV cần chuẩn bị: - Thiết bị dạy học cần thiết.

- Xõy dựng cỏc tỡnh huống vật lớ.

- Xõy dựng phiếu học tập theo cỏc yờu cầu từ cao đến thấp của mỗi bài phỏt cho học sinh để học sinh tỡm hiểu và vận dụng kiến thức của bài học.

2.3. Xõy dựng tiến trỡnh dạy học phỏt hiện và giải quyết vấn đề với sử dụng phương phỏp thực nghiệm một số kiến thức chương " Cỏc định dụng phương phỏp thực nghiệm một số kiến thức chương " Cỏc định dụng phương phỏp thực nghiệm một số kiến thức chương " Cỏc định luật bảo toàn", nhằm gúp phần phỏt huy tớnh tớch cực cho học sinh THPT miền nỳi.

Trờn cơ sở tiến trỡnh dạy học phỏt hiện và giải quyết vấn đề với sử dụng phương phỏp thực nghiệm đó đề xuất, chỳng tụi thiết kế tiến trỡnh và tổ chức dạy học phỏt hiện và giải quyết vấn đề với sử dụng phương phỏp thực nghiệm cho hai bài đú là "Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng" và "Cơ năng" của chương "Cỏc định luật bảo toàn".

2.3.1. Soạn thảo tiến trỡnh dạy học kiến thức bài “ Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”.bảo toàn động lượng”. bảo toàn động lượng”.

2.3.1.1. Sơ đồ tiến trỡnh xõy dựng cỏc kiến thức.

Đơn vị kiến thức 1 : Khỏi niệm động lượng

Vận dụng định luật II Niu – tơn:

Vế trỏi là độ biến thiờn của động lượng , gọi là động lượng của vật.

Kết luận:

Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng vộctơ được đo bằng tớch của khối lượng và vận tốc của vật

Vấn đề: đại lượng nào đặc trưng cho trạng thỏi chuyển động của vật bị biến đổi? Tỡm mối quan hệ giữa xung lượng của lực với khối lượng và cỏc vận tốc của vật?

Khi một lực tỏc dụng lờn một vật thỡ làm cho vận tốc của vật thay đổi. Lực cú độ lớn đỏng kể tỏc dụng lờn một vật trong khoảng thời gian ngắn cú thể gõy ra biến đổi đỏng kể trạng thỏi của vật và tớch gọi là xung lượng của lực.

Đơn vị kiến thức 2 : Định luật bảo toàn động lượng.

Trong tương tỏc giữa hai vật, mỗi vật đều thu được gia tốc nghĩa là vận tốc cả hai vật thay đổi.

2.3.1.2. Bài soạn số 1

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Tiết 37 : ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 1)

Vấn đề: Cú hệ thức nào liờn hệ giữa vận tốc của cỏc vật trước và sau tương tỏc với khối lượng của chỳng khụng?

Ta cú thể kiểm nghiệm kết luận này như thế nào?

Cho hai xe lăn khối lượng lần lượt là m1,m2 tương tỏc với nhau trờn đệm khụng khớ.

Kết quả: ∆^p= p^₁ + p^₂ =0^⇔∆p^=0^

⇒ _{Vậy tổng động lượng của hệ khụng đổi. Động lượng của một hệ cụ lập là một}

đại lượng bảo toàn.

Va chạm mềm: Chuyển

động bằnh phản lực:

Mối quan hệ giữa cỏc vận tốc của cỏc vật trước và sau tương tỏc với cỏc khối lượng của chỳng.

* Từ định luật III Niu – tơn: F₁ = -F₂ * Định luật II Niu – tơn dưới dạng:

Kết luận: Tổng của hai tớch khối lượngvà vận tốc của cỏc vật trước và sau tương tỏc là

I. Mục tiờu 1. Về kiến thức.

- Phỏt biểu được định nghĩa động lượng, nờu được bản chất và đơn vị đo của động lượng. Nờu được hệ quả: lực với cường độ đủ mạnh tỏc dụng lờn một vật trong một khoảng thời gian ngắn cú thể làm cho động lượng của vật biến thiờn.

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

2. Về kĩ năng.

- Vận dụng cỏch viết thứ hai của định luật II Niutơn để giải cỏc bài tập liờn quan.

3. Thỏi độ, tỡnh cảm.

- Hỡnh thành thỏi độ hào hứng, say mờ học tập. - Tớch cực tự lực trong học tập.

- Chủ động bày tỏ quan điểm của mỡnh.

II. Chuẩn bị bài học. 1. Giỏo viờn.

- Phương tiện, đồ dựng dạy học. - Cỏc phiếu học tập:

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Lớp ... Nhúm...

* Xét các ví dụ:

+ Cầu thủ A bằng một cỳ đỏ vụ lờ đó đưa búng vào lưới đối phương. + Hũn bi-a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi hướng.

Hãy cho biờ́t thời gian tác dụng lực và đụ̣ lớn của lực tác dụng?

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Lớp ... Nhúm...

Mụ̣t vọ̃t có khụ́i lượng m, đang chuyờ̉n đụ̣ng với vọ̃n tụ́cv^1. Tác dụng lờn vọ̃t mụ̣t lựcF^có đụ̣ lớn khụng đụ̉i trong thời gian ∆tthì vọ̃n tụ́c của vọ̃t đạt tớiv^2.

2.Học sinh.

ễn lại cỏc định luật Niu – tơn, hệ kớn, động lượng.

III. Tiến trỡnh dạy học.

1. ễ̉n định lớp. 2. Bài mới.

Dự kiến ghi bảng

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Tiết 37 : ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 1)

I. ĐỘNG LƯỢNG. 1. Xung lượng của lực.

- Khi mụ̣t lựcF^tác dụng lờn mụ̣t vọ̃t trong khoảng thời gian∆t thỡ tớch F t^∆ được định nghĩa là xung lượng của lựcF^trong khoảng thời gian ∆t _ṍy

- Đơn vị xung lượng của lực là: Niu-tơn giõy (KH: N.s)

2. Đụ̣ng lượng

* Định nghĩa:

Đụ̣ng lượng của mụ̣t vọ̃t có khụ́i lượng m đang chuyờ̉n đụ̣ng với vọ̃n tụ́c v^là đại lượng được xác định bởi cụng thức: p mv^= ^

- Đơn vị: kilụgam.mét trờn giõy ( kg.m/s)

- Ta có:

2 1 2 1

p p p mv mv F t

∆ =^{ } − =^{ } − ^ = ∆^ ∆ = ∆p F t^{ }

* .Định lớ biến thiờn động lượng (cỏch diễn đạt khỏc của định luật II Niu-tơn):

Đụ̣ biờ́n thiờn đụ̣ng lượng của mụ̣t vọ̃t trong mụ̣t khoảng thời gian nào đó bằng xung của tụ̉ng các lực tác dụng lờn vọ̃t trong khoảng thời gian đó.

Độ biến thiờn động lượng được tớnh bởi cụng thức:

t F p p p= − = ∆ ∆^{ }₂ ^₁ ^

* í nghĩa: Lực đủ mạnh tỏc dụng lờn một vật trong một khoảng thời gian hữu hạn

Hoạt động 1 (5 phỳt): Kiểm tra bài cũ

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

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

Hoạt động 2 (35 phỳt): Tỡm hiểu khỏi niệm xung lượng của lực,đụ̣ng lượng.

Đặt vấn đề: Khi một lực tỏc dụng lờn một vật thỡ làm cho trạng thỏi chuyển động của vật bị biến đổi. Đại lượng nào đặc trưng cho trạng thỏi chuyển động của vật bị biến đổi?

Ta sẽ cú cõu trả lời khi nghiờn cứu tiết học này.

Hoạt động của hs

HS chỳ ý lắng nghe nhớ lại cỏc kiến thức cũ đó được học.

HS: Chia nhúm theo sự phõn cụng HS: suy nghĩ trả lời cõu hỏi

HS trả lời cõu hỏi :

GV

: - Giới thiợ̀u đụi nét vờ̀ sự ra đời và ý nghĩa của định luọ̃t bảo toàn.

- Giới thiợ̀u các định luọ̃t bảo toàn cơ bản của cơ học.

* Tỡm hiểu về xung lượng của lực.

GV

: Phát phiờ́u học tọ̃p sụ́ 1. Nụ̣i dung:

* Xét các ví dụ:

+ Cầu thủ A bằng một cỳ đỏ vụ lờ đó đưa búng vào lưới đối phương.

+ Hũn bi-a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi hướng.

Hãy cho biờ́t thời gian tác dụng lực và đụ̣ lớn của lực tác dụng?

* Gợi ý của GV

- Thời gian lực tỏc dụng rất ngắn. - Độ lớn của lực tỏc dụng đỏng kể.

- cú thể coi thời gian lực F^ tỏc dụng vào vật là rất ngắn ∆t

- Khi mụ̣t lựcF^tác dụng lờn mụ̣t vọ̃t trong khoảng thời gian∆t thỡ tớch F t^∆ được định nghĩa là xung lượng của lực

F^ trong khoảng thời gian ∆t _ṍy.

HS suy nghĩ, nhận biết vấn đề cần nghiờn cứu. bi như thế nào? + Độ lớn của lực tỏc dụng như thế nào ? + GV: Cú thể coi F^khụng đổi trong thời gian ngắn∆t hay khụng ?

*GV Yờu cầu HS đọc phần 1b SGK trả lời cõu hỏi :

+ Xung lượng của lực là gỡ?

* Đặt vấn đề hỡnh thành khỏi niệm động lượng:

Khi một lực tỏc dụng lờn một vật thỡ làm cho trạng thỏi chuyển động của vật bị biến đổi.

+ Đại lượng nào đặc trưng cho trạng thỏi chuyển động của vật bị biến đổi?

+ Tỡm mối quan hệ giữa xung lượng của lực với khối lượng và cỏc vận tốc của vật?

* Giải quyết vấn đề.

GV

: Phát phiờ́u học tọ̃p sụ́ 2. Nụ̣i dung:

Mụ̣t vọ̃t có khụ́i lượng m, đang chuyờ̉n đụ̣ng với vọ̃n tụ́c v^1. Tác

HS: thảo luận đưa ra cõu trả lời. - Gia tốc của vật thu được là:

t v v a ∆ − = 2 1   

- Xung lượng của lực _F^theov^1;v^2và m cú dạng: t F v m v m^₂ − ^₁ = ^∆ HS trả lời:

- Đụ̣ng lượng của mụ̣t vọ̃t có khụ́i lượng m đang chuyờ̉n đụ̣ng với vọ̃n tụ́c v^là đại lượng được xác định bởi cụng thức: p mv^= ^

- Đơn vị: kilụgam.mét trờn giõy

dụng lờn vọ̃t mụ̣t lực F^ có đụ̣ lớn khụng đụ̉i trong thời gian ∆t thì vọ̃n tụ́c của vọ̃t đạt tới v^2.

+ Tìm gia tụ́c của vọ̃t thu được. + Tính xung lượng của lựcF^theov^1;

2

v^và m

GV gợi ý: Cụng thức tính a ? gia tụ́c a liờn hợ̀ với F^ như thờ́ nào?

GV: Nhận xột cõu trả lời của của HS và đưa ra thụng bỏo:

+ Vế phải là xung lượng của lực tỏc dụng.

+ Vế trỏi là độ biến thiờn của đại lượng p^=mv^ _và p^được gọi là động lượng của vật.

Vọ̃y đụ̣ng lượng của mụ̣t vọ̃t là đại lượng như thờ́ nào? Đơn vị là gỡ?

( kg.m/s)

- Độ biến thiờn động lượng được tớnh bởi cụng thức: t F p p p= − = ∆ ∆^{ }₂ ^₁ ^

- Đụ̣ biờ́n thiờn đụ̣ng lượng của mụ̣t vọ̃t trong mụ̣t khoảng thời gian nào đó bằng xung của tụ̉ng các lực tác dụng lờn vọ̃t trong khoảng thời gian đó.

HS: Hoàn thành C1,C2: - C1: do / ₂ s kgms s kgm = _với N s kgm = 2 Do đú: Ns s kgms s kgm/ = ₂ = - C2: mv^−mv^₀ =F^∆t với t F mv v₀ =0⇒ = ∆ GV: Nhận xột trỡnh bày của HS và kết luận.

- Trở lại phiờ́u học tọ̃p 2. yờu cầu

hãy tìm đụ̣ biờ́n thiờn đụ̣ng lượng?

* Gợi ý: Gọi ∆p^ _{là độ biến thiờn}

động lượng.

- Vậy giữa đụ̣ biờ́n thiờn đụ̣ng lượng của vọ̃t trong khoảng thời gian ∆t và xung lượng của lực tác dụng lờn vọ̃t trong khoảng thời gian đó có liờn hợ̀ thờ́ nào.

GV: Giới thiệu cỏch phỏt biểu trờn được xem như một cỏch diễn đạt

khỏc của định luật II Niu-tơn. Cú ý

nghĩa: Lực đủ mạnh tỏc dụng lờn

một vật trong một khoảng thời gian hữu hạn thỡ cú thể gõy ra biến thiờn động lượng.

GV: Yờu cầu suy nghĩ và hoàn thành cỏc cõu hỏi C1, C2 trong SGK

s m m t F v= ^∆ =5 / ⇒ Hoạt động 3 (5 phỳt): Củng cố, vận dụng - Nờu cõu hỏi và bài tập về nhà. - Yờu cầu HS chuẩn bị bài học sau.

IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY.

2.3.1.3. Bài soạn số 2.

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Tiết 38 : ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 2)

1.Về kiến thức.

- Hệ cụ lập, hệ được coi là cụ lập.

- Nội dung và biểu thức của định luật bảo toàn động lượng.

2. Về kĩ năng.

- Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải bài tập liờn quan. - Giải thớch được nguyờn tắc chuyển động bằng phản lực.

3. Thỏi độ, tỡnh cảm.

- Hỡnh thành thỏi độ hào hứng, say mờ học tập. - Tớch cực tự lực trong học tập.

- Chủ động bày tỏ quan điểm của mỡnh.

II. Chuẩn bị bài học. 1. Giỏo viờn.

- Cỏc phiếu học tập.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Lớp ... Nhúm...

Trờn mặt phẳng nằm ngang hoàn toàn nhẵn có 2 viờn bi đang chuyờ̉n đụ̣ng va chạm vào nhau.

1 Tìm đụ̣ biờ́n thiờn đụ̣ng lượng của mụ̃i viờn bi trong khoảng thời gian va chạm ∆t?

2 So sánh đụ̣ biờ́n thiờn đụ̣ng lượng của 2 viờn bi?

3 So sánh tụ̉ng đụ̣ng lượng của hợ̀ trước & sau va chạm?

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Lớp ... Nhúm...

Mộtvật cú khối lượng m1 chuyển động trờn mặt phẳng ngang nhẵn với vận tốc v^1 đến va chạm với vật khối lượng m2 đang đứng yờn trờn mặt phẳng ngang ấy. Biết rằng sau va chạm hai vật nhập làm một, Chuyển động với cựng vận tốc v^. Xỏc định v^?

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

Lớp ... Nhúm...

Ban đõ̀u tờn lửa đứng yờn. Khi lượng khí có khụ́i lượng m phụt ra phía sau với vọ̃n tụ́c v^thì tờn lửa có khụ́i lượng M sẽ chuyờ̉n đụ̣ng thờ́ nào? Tính vọ̃n tụ́c của nó ngay sau khi khí phụt ra?

- Cỏc phương tiện dạy học:

A – Thớ nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp va chạm mềm của 2 vật.

a. Dụng cụ:

1. Băng đệm khí có 3 chân vít điều chỉnh thăng bằng. 2. Hai chiếc xe trợt

3. Bơm nén khí và ống dẫn khí nén.

4. Máy đo thời gian hiện số (MC-963 hoặc tương đương )

5. Hai cổng quang điện E, F

6. Các phụ kiện khác : 2 Gia trọng chữ nhật , các quả cân nhỏ (1g, 2g , 5g ), dòng dọc, dây treo, cốc nhỏ đựng quả cân, đĩa đệm.

Hỡnh

2.1. Thớ nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp va chạm mềm của 2 vật.

b. Bố trớ thớ nghiệm:

+ Điều chỉnh cho băng đệm khớ nằm ngang và lắp ống dẫn khớ từ bơm nộn vào băng.

+ Đặt hai cổng quang điện ở hai vị trớ tựy ý trờn băng đệm khớ và nối chỳng vào đồng hồ đo thời gian làm việc ở chế độ Timing I..

+ Đặt xe trượt 1 cú tấm dớnh ở đầu xe và đó được lắp thanh cản quang lờn một đầu của băng đệm khớ, cũn xe trượt 2 cũng cú tấm dớnh ở đầu xe được đặt ở khoảng giữa của 2 cổng quang điện.

c. Tiến hành thớ nghiệm:

+ Cho bơm nộn khớ và đồng hồ đo thời gian hoạt động. Đẩy nhẹ xe 1 để nú chuyển động, quan sỏt hiện tượng diễn ra và lần lượt đọc trờn đồng hồ hiện số cỏc thụng số khoảng thời gian t và t’ để kiểm nghiệm cỏc hệ quả đó rỳt ra.

+ Lặp lại thớ nghiệm để kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp xe 1 cú khối lượng gấp đụi hoặc bằng nửa khối lượng xe 2.

2. Học sinh.

III. Tiến trỡnh dạy học.

1. ễ̉n định lớp.

Hoạt động 1 (5 phỳt): Kiểm tra bài cũ

1. Phỏt biểu định nghĩa động lượng? Viết biểu thức và đơn vị đo?

2. Phỏt biểu định lớ về độ biến thiờn động lượng? Viết biểu thức độ biến thiờn động lượng?

Dự kiến ghi bảng

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Tiết 38 : ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 2)

II. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG. 1.Hệ cụ lập:

Hệ nhiều vật được coi là cụ lập nếu:

- Khụng chịu tỏc dụng của ngoại lực. Nếu cú thỡ cỏc ngoại lực phải cõn bằng nhau. - Chỉ cú cỏc nội lực tương tỏc giữa cỏc vật trong hệ. Cỏc nội lực này trực đối nhau từng đụi một.

2. Định luật bảo toàn động lượng:

Động lượng của hệ cụ lập là đại lượng khụng đổi. Nếu hệ cú 2 vật: , 2 2 , 1 1 2 2 1 1v m v mv m v m ^ + ^ = ^ + ^

Chỳ ý: hệ xột phải là hệ cụ lập và cỏc giỏ trị cỏc đại lượng dựa vào hề qui chiếu.