Câu 1: Chọn phát biểu UsaiUvề động lượng:
A. Động lượng là một đại lượng động lực học liên quan đến tương tác, va chạm giữa các vật.
B. Động lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật tương tác.
C. Động lượng tỷ lệ thuận với khối lượng và tốc độ của vật.
D. Động lượng là một đại lượng véc tơ ,được tính bằng tích của khối lượng với véctơ vận tốc.
Câu 2: Một vật có khối lượng 0,5kg trượt không ma sát trên một mặt phẳng ngang với vận tốc 5m/s đến va chạm vào một bức tường thẳng đứng theo phương vuông góc với tường. Sau va chạm vật đi ngược trở lại phương cũ với vận tốc 2m/s. Thời gian tương tác là 0,2 s. Lực Frdo tường tác dụng có độ lớn bằng:
A. 7,5N B. 17,5N C. 175N D. 1,75N
Câu 3: Một vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc 3m/s đến va chạm với một vật có khối lượng 2m đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc bao nhiêu?
A. 2m/s B. 4m/s C. 3m/s D. 1m/s
Câu 4: Một động cơ điện cung cấp công suất 15kW cho 1 cần cẩu nâng vật 1000kg chuyển động đều lên cao 30m. Lấy g = 10m/sP2P. Thời gian để thực hiện công việc đó là:
A. 20s B. 5s C. 15s D. 10s Câu 5: Động năng của vật tăng khi:
A. Vận tốc của vật v > 0.
B. Gia tốc của vật a > 0.
C. Gia tốc của vật tăng.
D. Các lực tác dụng lên vật sinh công dương.
Câu 6: Một vật rơi tự do từ độ từ độ cao 120m. Lấy g=10m/sP2P.BỏPPqua sức cản. Tìm độ cao mà ở đó động năng của vật lớn gấp đôi thế năng:
A. 10m B. 30m C. 20m D. 40 m
Câu 7: Chọn phương án đúng và tổng quát nhất: Cơ năng của hệ vật và Trái Đất bảo toàn khi:
A. Không có các lực cản, lực ma sát.
B. Vận tốc của vật không đổi.
C. Vật chuyển động theo phương ngang.
D. Lực tác dụng duy nhất là trọng lực (lực hấp dẫn).
Câu 8: Một vật có khối lượng 0,2 kg được phóng thẳng đứng từ mặt đất với vận tốc 10m/s. Lấy g = 10m/sP2P. Bỏ qua sức cản. Hỏi khi vật đi được quãng đường 8m thì động năng của vật có giá trị bằng bao nhiêu?
A. 16J B. -6J C. 8J D. 6J
Câu 9: Một vật có khối lượng m = 2kg đang nằm yên trên một mặt phẳng nằm ngang không ma sát.
Dưới tác dụng của lực 5N vật chuyển động và đi được 10m. Tính vận tốc của vật ở cuối chuyển dời ấy .
A. v = 25 m/s B. v = 7,07 m/s
C. v = 15 m/s D. v = 50 m/s
Câu 10: Công thức nào sau đây thể hiện mối liên hệ giữa động lượng và động năng?
A.
2 đ 2 W p
= m B.
đ 2 W p
= m C. Wđ 2m
= p D. Wđ =2mp2
Câu 11: Khi một chiếc xe chạy lên và xuống dốc, lực nào sau đây có thể khi thì tạo ra công phát động khi thì tạo ra công cản?
A. Thành phần pháp tuyến của trọng lực.
B. Lực kéo của động cơ.
C. Lực phanh xe.
D. Thành phần tiếp tuyến của trọng lực.
Câu 12: Một lò xo có hệ số đàn hồi k = 20N/m. Người ta kéo lò xo giãn dài thêm 10cm. Khi thả lò xo từ độ giãn 10cm xuống 4cm, lò xo sinh ra một công:
A. 0,036J B. 0,084J C. 0,116J D. 0,10J
Câu 13: Một lò xo có độ cứng k = 250N/m được đặt nằm ngang. Một đầu gắn cố định, một đầu gắn một vật khối lượng m = 0,1kg có thể chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn ∆l=5cm rồi thả nhẹ. Vận tốc lớn nhất mà vật có thể đạt được là:
A. 2,5 m/s B. 5 m/s C. 7,5 m/s D. 1,25 m/s
Câu 14: Vật nào sau đây UkhôngUcó khả năng sinh công?
A. Dòng nước lũ đang chảy mạnh. B. Viên đạn đang bay.
C. Búa máy đang rơi xuống. D. Hòn đá đang nằm trên mặt đất.
B. Tự luận (3 điểm)
Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6m so với mặt đất. Chọn gốc thế năng tại mặt đất, lấy g = 10m/sP2P.
a. Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được.
b. Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng.
c. Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu?
PHỤ LỤC 3. Tiến trình dạy học bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”
I. Xác định mục tiêu bài học 1. Trong giờ học
- HS phát hiện ra khi có một lực đủ mạnh tác dụng lên vật trong thời gian ngắn sẽ làm biến đổi chuyển động của vật.
- HS vận dụng được kiến thức cũ để xây dựng định lý biến thiên động lượng.
- Từ định luật II và định luật III Niutơn, HS suy luận được định luật bảo toàn động lượng.
- HS vận dụng được định luật bảo toàn động lượng đối với trường hợp va chạm mềm và chuyển động bằng phản lực.
2. Sau giờ học
- Nêu được khái niệm và lấy được ví dụ về hệ kín.
- Phát biểu được định nghĩa; viết được công thức và biểu diễn được vectơ động lượng. Nêu được đơn vị của động lượng.
- Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng, viết được công thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ gồm hai vật.
- Vận dụng được định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm mềm, bài toán đạn nổ và giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.
II. Chuẩn bị của GV và HS 1. Giáo viên
- Chuẩn bị phiếu học tập (phụ lục 1).
- Chuẩn bị BGĐT, máy tính, máy chiếu.
2. Học sinh Ôn lại các kiến thức:
- Công thức tính gia tốc.
- Định luật II và định luật III Niutơn.
III. Tiến trình giảng dạy cụ thể
UHoạt động 1U: Tìm hiểu khái niệm xung lượng của lực
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
+GV đặt vấn đề:
Chúng ta xét các ví dụ sau:
- Cầu thủ A bằng một cú đá vô lê đã đưa bóng vào lưới đối phương
- Hòn bi–a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi hướng.
+Lực tác dụng có độ lớn rất lớn và thời gian tác dụng lực ngắn.
- Khẩu súng bị giật lại phía sau khi bắn viên đạn đi.
Em hãy cho biết độ lớn của lực tác dụng và thời gian tác dụng lực trong các ví dụ trên?
+ Sau khi bị lực tác dụng, các vật: quả bóng, hòn bi- a và khẩu súng ở trên có chung đặc điểm là gì?
+ Tóm lại, lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian rất ngắn có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.
Khi một lực Fur tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ∆t thì tích urF t.∆
được định nghĩa là xung lượng của lực Fur trong khoảng thời gian ∆t ấy.
Chú ý rằng lực urF không đổi trong khoảng thời gian tác dụng ∆t.
+ Dựa vào định nghĩa xung lượng của lực, em hãy cho biết đơn vị của xung lượng của lực?
+ Sau khi bị tác dụng lực, các vật đều biến đổi chuyển động
+ Đơn vị của xung lượng của lực là N.s
UHoạt động 2U: Xây dựng khái niệm động lượng và định lý biến thiên động lượng
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
+ GV đặt vấn đề: Xét một vật có khối lượng m, đang chuyển động với vận tốc vr1. Tác dụng lên vật một lực Fur có độ lớn không đổi trong thời gian ∆t thì vận tốc của vật đạt tới vr2. Hãy tìm xung lượng của lực urF theo vr1
,vr2
và m.
Nếu HS không tự lực hành động, GV gợi ý:
- Viết phương trình định luật II cho vật.
- Dựa vào công thức tính gia tốc suy ra xung lượng của lực Fur.
+ HS hoạt động nhóm:
- Phương trình định luật II Niutơn:
F =ma
ur r
- Theo công thức tính gia tốc:
2 1
v v
a t
= −
∆ uur ur r
+ Vế phải của (1) xuất hiện độ biến thiên của đại lượng urp=mvr. Đại lượng urp được gọi là động lượng của một vật. Động lượng là đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động của các vật thông qua tương tác.
Vậy động lượng của một vật được định nghĩa như thế nào?
+ Em hãy cho biết động lượng là đại lượng có hướng hay vô hướng? Nếu là đại lượng có hướng thì vectơ động lượng được xác định như thế nào?
+ Đơn vị của động lượng là gì?
+ GV dẫn dắt: Dựa vào biểu thức (1) em hãy cho biết giữa độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian ∆t và xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó có liên hệ như thế nào?
+ Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực thì độ biến thiên động lượng của vật bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. Đây được xem như là một cách diễn đạt khác của định luật II Niutơn.
2 1
2 1
. (1)
v v F m
t F t mv mv
⇒ = −
∆
⇒ ∆ = − uur ur ur
ur uur ur
+ Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc vr là đại lượng được xác định bằng công thức:
p=mv
ur r
.
+ Động lượng urp là đại lượng có hướng, hướng của vectơ động lượng urpcùng hướng với hướng của vận tốc vr của vật.
+ Đơn vị của động lượng là kg.m/s.
+ HS hoạt động nhóm:
2 1
2 1
. .
F t mv mv
F t p p p
∆ = −
⇔ ∆ = − = ∆
ur uur ur
ur uur uur ur
Độ biến thiên động lượng của một vật tromg một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
UHoạt động 3U: Tìm hiểu khái niệm hệ kín và xây dựng định luật bảo toàn động lượng
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
+ GV thông báo khái niệm hệ cô lập:
Một hệ nhiều vật được gọi là hệ cô lập (hay hệ kín) khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì ngoại lực ấy cân bằng nhau. Trong một hệ cô lập, chỉ có các nội lực tương tác giữa các vật, các nội lực này trực đối nhau từng đôi một.
Em hãy kể tên một số hệ cô lập mà em biết?
+ Ghi nhận khái niệm hệ cô lập và lấy ví dụ:
- Hòn bi va chạm với nhau trên mặt phẳng nằm ngang, ma sát không đáng kể.
- Hệ súng và đạn ở thời điểm bắn.
- Hệ vật và trái đất…
+ GV dẫn dắt: Khi hai vật tương tác với nhau thì mỗi vật đều thu gia tốc, nghĩa là vận tốc của mỗi vật đều bị thay đổi. Nếu trên mặt phẳng nằm ngang hoàn toàn nhẵn vật (1) có khối lượng mR1R chuyển động với vận tốc vr1 va chạm vào vật (2) có khối lượng mR2R đang chuyển động với vận tốc vr2. Sau va chạm vận tốc của chúng là v vur uur1,, 2,. Hãy so sánh độ biến thiên động lượng của hai vật.
Nếu HS không tự lực hành động, GV gợi ý:
- Lực tương tác giữa hai vật liên hệ với nhau như thế nào?
- Dựa vào định lý biến thiên động lượng, so sánh độ biến thiên động lượng của hai vật.
+ Nếu urp=uur uurp1+p2
thì biến thiên của hệ bằng tổng các biến thiên động lượng của mỗi vật:
1 2 0
p p p
∆ = ∆ + ∆ur uur uur=r
Như vậy biến thiên động lượng của hệ bằng không, tức động lượng của hệ không đổi.
Kết quả này có thể mở rộng cho hệ cô lập gồm nhiều vật và đây chính là nội dung của định luật bảo toàn động lượng. Em hãy phát biểu nội dung của định luật.
+ Em hãy viết biểu thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ gồm hai vật (1) và (2) ở ví dụ trên
+ HS hoạt động nhóm:
- Theo định luật III Niutơn:
2 1
F = −F uur uur
- Áp dụng định lý biến thiên động lượng:
1 1
2 2
2 1
. .
F t p F t p
p p
∆ = ∆
∆ = ∆
⇒ ∆ = −∆
uur uur
uur uur
uur uur
Hay ∆ + ∆uurp1 uurp2 =0r
+ Động lượng của một hệ cô lập là đại lượng bảo toàn.
1 2
p= p + p
ur ur ur
= không đổi
+ Ta có: ∆ + ∆uurp1 uurp2 =0r Mà:
,
1 1 1
,
2 2 2
p p p
p p p
∆ = −
∆ = −
r r r
r r r
, ,
1 1 2 2
, ,
1 2 1 2
(p p) (p p ) 0
p p p p
⇒ − + − =
⇔ + = +
r r r r r
r r r r
Hay m v1 1r +m v2 2r =m v1 1r,+m v2 2r, (2)
UHoạt động 4U: Vận dụng định luật bảo toàn động lượng đối với bài toán va chạm mềm
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
+ GV dẫn dắt để đề xuất vấn đề: Xét một vật khối lượng mR1R chuyển động trên mặt phẳng ngang nhẵn với vận tốc vr1
đến va chạm với vật khối lượng mR2R
đang nằm yên trên mặt phẳng ngang ấy. Biết rằng sau va chạm hai vật nhập lại làm một, chuyển động với cùng vận tốc vr. Xác định vr.
+ Va chạm giữa hai vật mR1R, mR2Rmà sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động được gọi là va chạm mềm. Bài toán va chạm mểm áp dụng được đinh luật bảo toàn động lượng.
+ HS hoạt động nhóm: Vì không có ma sát nên các ngoại lực tác dụng lên hệ hai vật (gồm có các trọng lực và các phản lực) cân bằng nhau.Hệ hai vật {m m1, 2} là một hệ cô lập.
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
1 1 1 2
1 1
1 2
( )
m v m m v v m v
m m
= +
⇒ = +
r r
r r
UHoạt động U5: Tìm hiểu chuyển động bằng phản lực
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
+ Yêu cầu HS thổi quả bóng, tay giữ miệng quả bóng. Sau đó thả tay ra, quả bóng chuyển động như thế nào? Giải thích?
+ GV dẫn dắt: Chuyển động của của bóng bay trong thí nghiệm trên là chuyển động bằng phản lực, nó có chung nguyên tắc với chuyển động của tên lửa trong vũ trụ.
Vậy chúng ta có thể tính được vận tốc của quả bóng ngay sau khi thả tay hoặc vận tốc của tên lửa khi vừa được phóng lên hay không?
Để tìm được câu trả lời, các em hãy giải bài toán với nội dung sau:
Ban đầu tên lửa đứng yên. Khi lượng khí có khối lượng m phụt ra phía sau với vận tốc vr thì tên lửa có khối lượng M sẽ chuyển động thế nào? Tính vận tốc Vr của nó ngay sau khi khí phụt ra?
Nếu HS không tự lực hành động, GV gợi ý:
- Tính động lượng của hệ tên lửa – khối khí tại thời điểm ban đầu và lúc khí phụt ra.
+ Khi thả tay ra, quả bóng chuyển động ngược chiều với luồng khí từ trong bóng phụt ra.
+ HS hoạt động nhóm:
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ cô lập gồm tên lửa và khối khí.
+ GV hướng dẫn HS chế tạo chiếc xe phản lực.
- Dụng cụ gồm: một chai coca rỗng loại lớn, một nút cao su, một chiếc van ruột xe đạp, bốn hộp tròn đựng băng keo, hai chiếc nan hoa xe đạp, vài cái đinh rệp (đinh mũ), tấm gỗ rộng khoảng 6mm, thanh nẹp gỗ, dây thép, bơm xe.
- Cách làm: khoét lỗ trên nút cao su để lắp van ruột xe đạp vào. Dùng các con ốc vít vặn chặt vào với nút cao su. Khoan các lỗ tâm ở 4 hộp đựng băng keo để làm bánh xe. Xỏ hai chiếc nan hoa xe đạp qua để làm trục xe.
Cố định hai trục bánh xe vào hai đầu miếng gỗ bằng đinh rệp, chú ý, hai trục bánh xe phải song song nhau. Đặt chai coca lên giá xe, phía đầu xe dùng nẹp kê cao lên; xong buộc chặt vào giá xe. Trong chai chứa khoảng hơn ẵ thể tớch nước, dựng nỳt cao su đã có sẵn van nút chặt lại. Và như vậy, ta có chiếc xe phản lực.
Đặt xe trên đoạn đường nhựa phẳng, hoặc trên
- Động lượng ban đầu của hệ tên lửa – khối khí: prt =0r
Khi khí phụt ra, động lượng của hệ:
ps =mv+MVr
r r
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ cô lập tên lửa – khối khí:
t s
p = p
r r
0 mv MV
V mv M
⇔ = +
⇒ = −
r r r
r r
Dấu “-” chứng tỏ Vr ngược hướng với vr, nghĩa là tên lửa bay về phía trước ngược hướng với hướng khí phụt ra.