Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bài 5: Một tên lửa có khối lượng tổng cộng M = 500kg, đang chuyển động
với vận tốc v = 200 m/s thì khai hoả động cơ. Một lượng nhiên liệu khối lượng m1 = 50kg cháy và phụt tức thời ra phía sau với vận tốc v1 = 700m/s. a) Tìm vận tốc tên lửa ngay sau khi phụt khí.
b) Sau đó phần vỏ chứa nhiên liệu khối lượng 50kg tách khỏi tên lửa vẫn chuyển động theo hướng cũ, nhưng vận tốc giảm cịn 1/3. Tìm vận tốc phần tên lửa còn lại.
Lời giải
a) Vì nhiên liệu sau khi cháy được phụt tức thời ra phía sau nên nội lực rất lớn so với ngoại lực (lực hút của Trái Đất) do đó hệ được coi là cơ lập.
- Động lượng của hệ ngay trước khi khai hỏa động cơ là: .
t
p M v
- Động lượng của hệ ngay sau khi khai hỏa động cơ là
1 1 1 ( ). . s p M m V m v - Áp dụng ĐL BTĐL ta có pt ps M v.(M m V1). m v1.1
Chiếu phương trình nói trên lên phương chuyển động của tên lửa ta được
1 1 1 1 1 1 . . . ( ) . M v m v M v M m V m v V M m Thay số vào ta được: 1 1
1 . . 500.200 50.700 300 / 500 50 M v m v V m s M m
b) Tương tự ta cũng chứng minh được hệ là cô lập, do đó động lượng của hệ được bảo tồn.
1 1 1 ( ). ( 2 ). ' 3 t s V p p M m V M m V m
Chiếu phương trình nói trên lên phương chuyển động của tên lửa ta được
1 1 1 1 1 1 ( ) 3 ( ) ( 2 ) ' ' 3 2 V M m V m V M m V M m V m V M m Thay số vào ta được:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 1 1 300 ( ) (500 50).300 50. 3 3 ' 325 / 2 500 2.50 V M m V m V m s M m
Bài 6: Một hỏa tiễn lúc đầu đứng n, sau đó phụt khí đều đặn ra phía sau với vận tốc khơng đổi u = 300 m/s đối với hỏa tiễn. Trong mỗi giây, lượng khí phụt ra bằng 90 g. Khối lượng tổng cộng ban đầu của hỏa tiễn bằng M0 = 270 g. Hỏi : a) Sau bao lâu hỏa tiễn đạt vận tốc v = 40 m/s
b) Khi khối lượng tổng cộng của hỏa tiễn là 90 g thì vận tốc của hỏa tiễn là bao nhiêu? Bỏ qua sức cản của khơng khí và lực hút Trái Đất.
Lời giải
- Tại thời điểm t, khối lượng còn lại của hỏa tiễn là M, vận tốc là v. Sau một khoảng thời gian nhỏ dt hỏa tiễn phóng thêm một khối lượng dM, đạt vận tốc là v + dv, phần khí phụt ra có vận tốc là v - u.
- Theo định luật bảo toàn động lượng
M.v M dM . v dv dM. v u M.dv – dM.u 0 0 0 0 0 0 ln ln v M M M M dv dM dv dM v u M u M u M M t
Vận tốc của hỏa tiễn tại thời điểm t tuân theo biểu thức:
0 0 0 lnM ln M v u u M M t (1) a) Tại thời điểm t vận tốc của hỏa tiễn đạt 40 m/s.
Từ biểu thức (1) ta có 0 0 0 1 . v v u M u M e t e M t 40 300 270 1 0,375 90 t e s
b) Vận tốc của hỏa tiễn khi còn M = 90g
0 0 270 ln 300 ln 330 / 90 M v v m s M
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Các nhóm khác theo dõi phần trình bày của nhóm 3, tham gia thảo luận,
tranh luận, đặt câu hỏi với nhóm 3.
Nếu ngay sau khi bắn mà có lực ma sát xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa súng và mặt đất thì động lượng của hệ co bảo tồn hay khơng?
* Đại diện nhóm 3 trả lời câu hỏi của các nhóm khác.
Nếu ngay sau khi bắn mà có lực ma sát xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa súng và mặt đất thì động lượng của hệ khơng bảo tồn vì lúc ấy ngoại lực là lực ma sát sẽ cản trở chuyển động của súng, do đó động lượng của hệ thay đổi
* GV tổng kết lại nội dung chính mà nhóm 3 vừa thực hiện, nêu nhận xét, đánh giá phần báo cáo của nhóm 3, các kiến đóng góp của những nhóm cịn lại.
- Nhóm 3 đã đưa ra được các bài tốn thực tế và hồn thành tốt nhiệm vụ được giao.
- Các nhóm cịn lại đã chú ý theo dõi phần trình bày của nhóm 3 và đưa ra được các câu hỏi liên quan tới kỹ thuật hiện đại.
4) Chế tạo, thiết kế động cơ tên lửa nước
* Đại diện của nhóm 4 lên báo cáo kết quả về nhiệm vụ mà nhóm đã thực hiện.
Giới thiệu các dụng cụ cần thiết, phương án chế tạo và lắp ráp tên lửa nước trên máy chiếu.
a) Các bộ phận của tên lửa
+) Thân tên lửa
Dùng chai Coca – cola, loại 1,5 lít có đường kính miệng 21mm để làm thân tên lửa.
+) Cánh tên lửa
- Dùng giấy bìa cứng rồi cắt theo mẫu.
- Dùng keo nến hay keo 2 mặt dán vào thân chai theo 3 hướng đều nhau (120 độ).
+) Đầu tên lửa:
Tên lửa không mang dù
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
miệng chai
Tên lửa có dù
- Dùng chai Coca–cola, loại 1,5lít, cắt đoạn 1/3 chai bắt đầu từ miệng
chai. Lấy đoạn đầu chai vừa cắt, cắt tiếp ra làm 2 đoạn, cắt 3 mấu trên đoạn chai để giữ mũi tên lửa
+) Dù của tên lửa
- Dùng vải dù hay nilon diện tích 0,36 m2 (0,6m x 0,6m), cắt tròn, xỏ 8 (hoặc 12 lỗ) - Dùng dây dù cắt thành 8 đoạn bằng nhau luồn vào 8 lỗ trên dù. Cột thắt nút 8 đầu dây.
+) Giàn phóng
- Dùng 1m ống PVC đường kính 21mm, cắt 4 đoạn dài 15cm, 1 đoạn dài 35cm.
- Dùng 1 đoạn 5cm ống PVC đường kính 40mm, 3 đầu bịt ống 21mm, 2 co chữ T, 8 sợi dây rút nhựa, 1 van xe máy, 1 miếng xăm xe
- Keo dán ống nước PVC, 1 cuộn keo lụa quấn ống nước
+) Khóa tên lửa
- Dùng 6 sợi dây rút nhựa quấn quanh đoạn ống 35cm - Cột cố định 6 sợi dây lại và dùng keo nến để gia cố thêm
- Luồn ống 40cm vào để các khóa ngàm dây rút vào ngạnh ở cổ chai
+) Van bơm :
- Dùng 1 van xe máy
- Lấy 1 đầu bịt ống 21mm, dùng mũi dao hơ nóng, để khoét 1 lỗ trịn có đường kính bằng đường kính van xe.
- Dùng xăm xe (ruột xe) làm gion chống xì hơi. Cắt một mẩu xăm xe hình trịn nhét vừa vào đầu bịt ống 21mm. Khoét 1 lỗ nhó sỏ vừa van xe. Để phần cao su này giữa van và đầu bịt. Vặn ốc xiết chặt van với đầu bịt.
b) Lắp ráp tên lửa
- Dùng keo 2 mặt, keo nến, và băng keo màu bản lớn (5cm) để dán các phần của tên lửa lại sau khi hồn chỉnh.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Ống phóng tên lửa cố định góc bắn trong khoảng 700 - 800 so với mặt đất.
Lưu ý :
- Không dùng các chất bôi trơn như nhớt hay mỡ động vật để bơi lên giàn phóng. Các chất này tác động lên nhựa PVC và chai làm thay đổi kích thước, khiến tên lửa khơng bay được.
- Dàn phóng phải được gắn thật chắc. Yếu tố quyết định cho việc phóng thành cơng của tên lửa nước nằm chính ở giàn phóng. Giàn phóng càng chắc chắn và kín hơi sẽ tạo được áp xuất mạnh để phóng tên lửa.
* Các nhóm khác theo dõi phần trình bày của nhóm 4, tham gia thảo luận, tranh luận, đặt câu hỏi với nhóm 4.
- Nguyên tắc hoạt động của tên lửa này là gì? - Có thể làm tên lửa nhiều tầng hay không?
* Đại diện nhóm 2 trả lời câu hỏi của các nhóm khác.
- Nguyên tắc hoạt động của tên lửa là dựa vào chuyển động phản lực, khi bơm khơng khí vào phía trên thì áp lực khí sẽ có tác dụng đẩy nước xuống phía dưới, đẩy thân tên lủa hướng lên, khi áp lực khí đủ mạnh nó sẽ đẩy nước phụt ra ngoài, phần thân tên lửa sẽ bay lên?
- Chúng ta có thể làm tên lửa nhiều tầng bằng cách ghép nhiều vỏ chai Coca lại với nhau để được tên lửa dài hơn.
* GV tổng kết lại nội dung chính mà nhóm 4 vừa thực hiện, nêu nhận xét, đánh giá phần báo cáo của nhóm 4, các kiến đóng góp của những nhóm cịn lại.
- Nhóm 4 đã chuẩn bị được các thiết bị và dụng cụ cần thiết cho việc chế tạo tên lửa, đã đưa ra được phương án chế tạo, nguyên tắc hoạt động của tên lửa.
- Đã hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
- Các nhóm cịn lại đã chú ý theo dõi phần trình bày của nhóm 4 và đưa ra được các câu hỏi liên quan tới kỹ thuật hiện đại.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Qua chương 2 chúng tôi đã nhận thức và hiểu được:
1. Các bước cần thực hiện để có thể tiến hành được một buổi seminar. Đó là phải lựa chọn được chủ đề seminar, xác định nội dung kiến thức và trao nhiệm vụ cho SV, sau khi đã trao nhiệm vụ cho các SV thì phải yêu cầu SV lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ được giao.
2. Trên cơ sở nắm được các kiến thức cơ bản của seminar, chúng tôi đã đề xuất tiến trình seminar theo chủ đề, đưa ra được các nội dung và nhiệm vụ cần thực hiện đối với cả người dạy và người học.
3. Dựa vào tiến trình seminar mà chúng tơi đề xuất ở trên, chúng tôi đã hiểu rõ hơn về mục tiêu kiến thức, kỹ năng mà chúng ta cần hình thành cho SV sau khi học xong chương „„Động lực học hệ chất điểm và động lực học vật rắn‟‟ - Vật lí đại cương. Từ đó đã đưa ra các chủ đề phù hợp với nội dung chương trình mơn học.
Tuy nhiên để khẳng định tính khả thi và hiệu quả của tiến trình đã soạn thảo, chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
3.1. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm.
3.1.1 Mục đích
Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài. Đồng thời kết quả của thực nghiệm sư phạm sẽ góp phần khẳng định tính khả thi của đề tài. Sau khi thực nghiệm sư phạm sẽ có đủ cơ sở khoa học để có thể giải đáp được các câu hỏi sau:
1. Việc đưa ra hình thức tổ chức dạy học seminar theo chủ đề có phát huy được tính tích cực của SV hay khơng, có mang lại hiệu quả học tập hay không ?
2. Chủ đề seminar đưa mà GV và SV lựa chọn có phù hợp hay khơng ? 3. Chất lượng học tập của SV có được nâng lên hay khơng, có gắn lí thuyết với thực tiễn hay khơng ?
Việc trả lời các câu hỏi trên đây sẽ giúp chúng tơi tìm ra những thiếu sót để rút kinh nghiệm, để kịp thời chỉnh lí, bổ sung cho đề tài được tốt hơn.
3.1.2 Nhiệm vụ
- Tiến hành điều tra, thăm dò nắm bắt thực trạng của việc dạy và học bộ mơn Vật lí đại cương ở trường Cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghiệp – Bắc Giang - Tiến hành giảng dạy một số kiến thức theo tiến trình mà luận văn đã trình bày.
- Kiểm tra thu thập số liệu, xử lý kết quả TN để kiểm chứng giả thiết khoa học đề tài đã đặt ra.
3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm.
Việc thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại trường Cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghiệp – Bắc Giang, trên đối tượng là sinh viên hệ cao đẳng chính quy năm thứ I.
+ Lớp đối chứng là lớp Điện – Điện tử, có 45 sinh viên do giáo viên Nguyễn Thị Thanh Huyền giảng dạy.
+ Lớp thực nghiệm là lớp Điện – Tự động hóa, có 44 sinh viên do giáo viên Hoa Ngọc San giảng dạy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trình độ học tập bộ mơn Vật lí đại cương của hai lớp gần như tương đương nhau.
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm.
+ Lớp đối chứng được dạy bình thường theo phương pháp truyền thống + Lớp thực nghiệm dạy theo tiến trình đã soạn thảo.
Ở lớp đối chứng chúng tôi dự giờ, ghi chép lại mọi hoạt động của giáo viên và sinh viên diễn ra trong tiết học.
Khi dạy lớp thực nghiệm chúng tơi có ghi lại băng hình các hoạt động diễn ra trong tiết học, sau đó phân tích tiết học để rút kinh nghiệm, đánh giá tính khả thi của tiến trình đã soạn thảo, chỉ ra những điều chưa phù hợp của tiến trình soạn thảo, từ đó bổ sung, sửa đổi những điều cần thiết.
Trong q trình TNSP chúng tơi chú ý quan sát thái độ, ý thức học tập của sinh viên lớp đối chứng và thực nghiệm để đánh giá một cách khách quan nhất chất lượng dạy và học.
Sau mỗi buổi seminar chúng tôi yêu cầu sinh viên làm bài kiểm tra 15 phút để đánh giá khả năng vận dụng kiến thức mới được học vào thực tiễn cuộc sống.
Cuối đợt thực nghiệm, chúng tôi đã giao cho sinh viên một bài kiểm tra sơ bộ để đánh giá hiệu quả của việc tổ chức dạy học và tiến trình dạy học đã soạn thảo đối với việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lí đại cương sau khi học xong phần này.
3.4. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm.
Với những yêu cầu đặt ra như trên, tác giả trực tiếp giảng dạy lớp thực nghiệm. Tiến trình thực nghiệm sư phạm diễn ra bắt đầu từ ngày 15/11/2012 đến ngày 29/11/2012 tại trường Cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghiệp – Bắc Giang.
Chúng tôi đã tổ chức dạy thực nghiệm chương „„Động lực học hệ chất điểm - Động lực học vật rắn‟‟- giáo trình Vật lí đại cương 1 theo từng chủ đề
Ở lớp thực nghiệm chúng tôi tiến hành tổ chức dạy theo tiến trình đã soạn thảo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ở lớp đối chứng giáo viên khác dạy như cách thơng thường trong tiến trình xây dựng kiến thức mới, khi cần sử dụng kiến thức nào thì giáo viên nêu câu hỏi và sinh viên trả lời hoặc giáo viên nhắc lại.
Sau mỗi tiết học chúng tôi yêu cầu sinh viên ở lại làm bài kiểm tra 15 phút, chấm bài, phân tích, đánh giá hiệu quả của việc đổi mới phương pháp đã soạn thảo.
Sau khi học xong cả chương chúng tôi cho sinh viên 2 lớp thực nghiệm và đối chứng làm bài thu hoạch 45 phút, rồi sử dụng kết quả này để đánh giá theo quan điểm thống kê, đưa ra các nhận định về hoạt động đổi mới phương pháp giảng dạy Vật lí đại cương mà chúng tơi đã soạn thảo.
3.5. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm. 3.5.1 Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm sƣ phạm. 3.5.1 Phân tích diễn biến q trình thực nghiệm sƣ phạm.
Giới thiệu buổi seminar
3.5.1.1 Phân tích diễn biến q trình thực hiện nhiệm vụ của nhóm 1
Nhận xét: Nhìn chung với nhiệm vụ được giao, các thành viên trong