SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN TRƯỜNG THPT ÂN THI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM LỰA CHỌN BÀI TẬP GIẢNG DẠY CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG LƯỢNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG MƠN VẬT LÝ LỚP 10 Ở TRƯỜNG THPT ÂN THI – Hng Yªn TÁC GIẢ: NGUYỄN ĐỨC THẮNG CHỨC VỤ: HIỆU TRƯỞNG BỘ MÔN: VẬT LÝ Năm học 2013-2014 A - PHẦN MỞ ĐẦU I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI - Vật lý học môn khoa học nghiên cứu vật, tượng xảy hàng ngày, gắn liền với đời sống thực tế - Động lượng khái niệm Vật lý trừu tượng học sinh Trong toán Vật lý, động lượng đại lượng trung gian để xác định vận tốc khối lượng vật - Động lượng định luật bảo toàn động lượng phần kiến thức quan trọng vật lý lớp 10, gắn liền với các tượng tương tác xảy đời sống thực tế vụ va chạm , vụ nổ toán phản ứng hạt nhân lớp 12 - Việc kết hợp ĐLBT để giải tốn Vật lý có ý nghĩa quan trọng việc phát triển tư học sinh, phát huy khả tư sáng tạo học sinh - Trong chương trình vật lý lớp 10 tiết tập 41 bố trí sau tiết lý thuyết từ tiết (37- 40) với nội dung kiến thức phần động lượng định luật bảo tồn động lượng, cơng cơng suất - Định luật bảo toàn động lượng áp dụng cho chuyển động học vật vĩ mô vi mơ tốn lượng tử lớp 12 - Học sinh lớp 10 A2 học sinh lớp học trường cần bồi dưỡng thêm kiến thức động lương định luật bảo tồn động lượng Chính Tơi viết sáng kiến kinh nghiệm với đề tài :( Lựa chọn tập giảng dạy chuyên đề động lượng – định luật bảo toàn động lượng môn vật lý lớp10 trường THPT Ân Thi- Hưng n) Mặc dù có nhiỊu cố gắng đề tài cịn thiÕu sót định Tơi mong nhận góp ý thầy cụ giỏo em học sinh II- MC CH, U CẦU 1.1 Mục đích: + Thơng qua việc lựa chọn tập dạy chuyên đề tiết giúp cho học sinh nắm vững phương pháp tính: -Véc tơ động lượng hệ vật - Độ biến thiên động lượng vật - Vận dụng định luật bảo tồn động lượng tốn va chạm mềm, chuyển động phản lực, vụ nổ toán va chạm hai vật 1.2 Yêu cầu: + Sau buổi dạy chuyên đề học sinh nắm phương pháp giải toán động lượng độ biến thiên động lượng +Nắm trường hợp áp dụng định luật bảo toàn động lượng + Vận dụng kiến thức tập mẫu giải tập tương tự đồng thời phân biệt dạng tập vận dụng định luật bảo toàn động lượng 1.3 Đối tượng thực hiện: Học sinh lớp 10 A2 trường THPT Ân Thi B- NỘI DUNG ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÝ LUẬN: 1.1 Động lượng: 1.1.1-Khái niệm động lượng: Động lượng vật có khối lượng m r chuyển động với vận tốc v đại lượng xác định công thức: u r r p = mv Động lượng vectơ hướng với vận tốc vật Đơn vị động lượng kilôgam mét giây (kí hiệu kgm/s) 1.1.2-Độ biến thiên động lượng: u ur ur u r u u u r ∆ p = p2 − p1 = F ∆t r u u u r r ∆mv = mv2 − mv1 1.1.3-Động lượng hệ vật: uu ur ur ur u u ur u Hệ nhiều vật tương tác phV = p1 + p2 + pn Tổng hợp theo quy tắc hình bình hành Hệ gồm hai vật: u u ur ur u r u u p12 = p1 + p2 ur u ur u + Hai véc tơ p1 hợp p2 góc α : r P Độ lớn động lượng hệ là: 2 p12 = p12 + p2 + p1 p2 cos α ur u u r Véc tơ P12 hợp góc β với véc P1 cos β = + Khi α = thì: +Khi α = 1800 thì: O α β r P 12 r P p12 + p12 − p2 2 p1 p12 p12 = p1+p2 p12 = p1 - p2 Nếu p1> p2 p12 = p2 – p1 Nếu p2> p1 + Khi α = 900 P = P + P22 12 1.2 Định luận bảo tồn động lượng: 1.2.1- Hệ lập (hệ kín) Một hệ nhiều vật gọi lập khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ có ngoại lực cân Trong hệ lập có nội lực trực đối theo định luật III Niu-tơn 1.2.2-Nội dụng định luật: Động lượng hệ cô lập đại lượng bảo toàn ur ur u u ur u p1 + p2 + pn = vectơ không đổi : ur ur u u ur ur u u ' p1 + p2 + = p1' + p2 + u r u u r u r u u r ' m1 v1 + m2 v2 + = m1 v1' + m2 v2 + Biểu thức: (1) (2) Áp dụng cho hệ hai vật: ur ur ur ur u u u u ' p1 + p2 = p1' + p2 u r u u r u r u u r ' m1 v1 + m2 v2 = m1 v1' + m2 v2 (3) (4) 1.2.3 - Va chạm mềm: u r Xét vật khối lượng m1, chuyển động mặt phẳng ngang với vân tốc v1 đến va chạm vào vật có khối lượng m2 đứng yên Sau va chạm hai vật r nhấp làm chuyển động với vận tốc v Va chạm hai vật gọi va chạm mềm Vì khơng có ma sát nên ngoại lực tác dụng gồm có trọng lực & phản lực pháp tuyến chúng cân nhau: Hệ m 1, m2 hệ cô lập Theo định luật bảo tồn động lượng ta có : u u r u u r r m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2 )v u r r m1 v1 v= với v2 = m1 + m2 u r u u r Ban đầu hai vật có vận tốc v1 v2 chuyển động phương, chiều sau va r chạm vận tốc hai vật v Theo định luật bảo tồn động lượng ta có : u u r u u r r m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2 )v u r u u r r m v +m v 2 v= 1 m1 + m2 m v + m v2 1 Biểu thức độ lớn: v = m + m 1.2.4 Chuyển động phản lực Một tên lửa có khối lượng M chứa khối lượng khí m Khi phóng tên lửa r khối khí m phía sau với vận tốc v tên lửa khối lượng M chuyển động với u r vận tốc V Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: → → → m → m v + M V = => V = M v 1.2.5 Điều kiện vận dụng định luật: Thứ nhất: Hệ vật tương tác với khơng có ngoại lực tác dụng Thứ hai: Hệ vật có ngoại lực tác dụng, tổng véc tơ ngoại lực tác dụng lên hệ không Khi tác dụng ngoại lực theo phương thời gian tương tác mà triệt tiêu động lượng theo phương bảo tồn hay hình chiếu lực tổng hợp ngoại lực theo phương mà triệt tiêu động lượng hệ theo phương dó bảo toàn ur u ∑F x uu u u u r ur uu ur = o px1 + px + pxn = vectơ không đổi Hệ hai vật tương tác: r ur u u u u u'u u'u u r ur u px1 + px = p x1 + px ur u ur u ur u ur u ' ' m1 vx1 + m2 vx = m1 vx1 + m2 vx (3) Biểu thức độ lớn: ' ' px1 + px = px1 + px ' ' m1vx1 + m2 vx = m1vx1 + m2 vx Thứ ba: Coi hệ tương tác kín khi: Tương tác giữ vật hệ xảy thời gian ngắn lực tương tác( nội lực ) lớn gấp nhiều lần so với ngoại lực tác dụng lên vật ur u u r F noiluc >> F ngoailuc ∑ 1.2.6- Phương pháp giải toán định luật bảo tồn động lượng: Bước 1: Tóm tắt dự kiện, đổi đơn vị thống khối lượng vận tốc Bước 2: chọn hệ trục tọa độ Ox , Oy thích hợp, xác định giá trị vận tốc vật trước sau tương tác theo hệ quy chiếu chọn Bước3: Xác định điều kiện áp dụng định luật cho hệ tương tác viết phương trình véc tơ định luật bảo toàn động lượng ur ur u ur u u r u ' p1 + p2 = p + p2 u r u u r u r u u r ' m1 v1 + m2 v2 = m1 v1' + m2 v2 (3) (4) Bước 4: Chuyển phương trình véc tơ phương trình đại số kết hợp dự kiện tốn tìm đại lượng theo yêu cầu: Bước 5:Nhận xét kết toán + Giá trị vận tốc v >0 Vật chuyển động chiều trục tọa độ p > + Giá trị vận tốc v nên vật m2 chuyển động hướng Ox có độ lớn 3,4m/s Với cần ý hai vật va chạm đàn hồi xuyên tâm lên lựa chọn giá trị vận tốc vật m sau va chạm có ý nghĩa thực tế để sau học động học sinh cịn vận dụng định luật bảo tồn động vào toán b Va chạm đàn hồi sau va chạm hai vật lệch phương ban đầu Động lượng hệ trước va chạm có độ lớn p12 = p1 + p2 = m1v1 + m2v2 = 8kgm / s Định luật bảo tồn động lượng có phương trình ur ur ur ur u u u u u r ' p1 + p2 = p1' + p2 = p12 u u r r ( p1 , p12 ) = α = 300 Theo quy tắc hình bình hành độ lớn động lượng vật m2 sau va chạm 20 r p1 O α = 30 β ' p2 = p1' + p12 − p1' p12 cos α ' p2 = o r p12 p1' + p12 − p1' p12 cos 30 = 4.44kgm / s x ' Vật m2 có vận tốc v2 hợp góc β với phương ban r p2 đầu cos β = ' p1' + p12 − p2 52 + 82 − 4, 442 = = 0.866 p1' p12 2.5.8 β =300 Vận tốc vật m2 ' v2 = sau va chạm có độ lớn ' p2 = 4, 44m / s lệch phương ban đầu góc β m2 =300 3.2- Bài tập vận dụng: Bài 1: Tìm động lượng hệ hai vật có khối lượng m = 1,5kg m2 = 0,5kg chuyển động với vận tốc v1 = 2m/s v2 = 6m/s trường hợp hai vận tốc a.Cùng chiều b.Ngược chiều c.Vng góc d Hợp với góc 300 Bài 2:Một vật khối lượng1kg ném thẳng đứng lên cao với vận tốc V = 10m/s Tìm độ biến thiên động lượng vật sau ném 0,5s , 1s 2s.Lấy g= 10m/s2 Bài 3:Một tên lửa có khối lượng tổng cộng 100T bay với vật tốc 200m/s Trái đất (tức thời) 20T khí với tốc độ 500m/s tên lửa Tính vận tốc tên lửa sau khí hai trường hợp a) Phụt phía sau (ngược chiều bay) b) Phụt phía trước (bỏ qua sức cản trái đất) Bài 4:Một viên đạn có khối lượng m = 1,8kg bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 240m/s nổ thành hai mảnh có khối lượng Biết mảnh thứ bay 21 với vận tốc 240m/s theo phương lệch phương đứng góc 60 Hỏi mảnh bay theo phương với vận tốc ? 3.3 Bài tập trắc nghiệm Câu Một bóng có khối lượng 300 g va chạm vào tường nảy ngược trở lại với vận tốc Vận tốc trước va chạm +5m/s Biến thiên động lượng bóng A -1,5 kgm/s B 1,5 kgm/s C -3 kgm/s D kgm/s Câu Trong trình sau đây, động lượng ôtô không thay đổi A Ơtơ tăng tốc B Ơtơ giảm tốc C Ơtơ chuyển động trịn D Ơtơ chuyển động thẳng đoạn đường có ma sát Câu Một đạn pháo chuyển động nổ bắn thành mãnh A Động lượng toàn phần khơng bảo tồn B Động lượng động bảo toàn C Chỉ bảo toàn D Chỉ động lượng bảo toàn Câu Hai vật có động lượng có khối lượng khác nhau, vào chuyển động mặt phẵng có ma sát bị dừng lại ma sát Hệ số ma sát So sánh thời gian chuyển động vật bị dừng A Thời gian chuyển động vật có khối lượng lớn dài B Thời gian chuyển động vật có khối lượng nhỏ dài C Thời gian chuyển động hai vật D Thiếu kiện, không kết luận Câu Khi vận tốc vật tăng gấp đơi A Gia tốc vật tăng gấp đôi B Động lượng vật tăng gấp đôi C Động vật tăng gấp đôi D Thế vật tăng gấp đôi Câu 6.Một bóng ném lên cao, vận tốc ban đầu hợp với phương thẳng đứng góc α Đại lượng sau thay đổi suốt trình chuyển động? 22 A Khối lượng vật B Gia tốc vật C Động vật D Nhiệt độ vật Câu Chọn phát biểu Động lượng hệ cô lập đại lượng A khơng xác định B bảo tồn C khơng bảo tồn D biến thiên Câu 8.Một vật có khối lượng kg rơi tự xuống đất khoảng thời gian 0,5 giây ( Lấy g = 9,8 m/s2) Độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian là: A 5,0 kg.m/s B 4,9 kg m/s C 10 kg.m/s D 0,5 kg.m/s Câu Một đá có khối lượng kg, bay với vận tốc 72 km/h Động lượng đá là: A p = 360 kgm/s B p = 360 N.s C p = 100 kg.m/s D p = 100 kg.km/h Câu 10 Xe A có khối lượng 1000 kg , chuyển động với vận tốc 60 km/h; xe B có khối lượng 2000kg , chuyển động với vận tốcvận tốc 30km/h Động lượng của: A xe A xe B B không so sánh C xe A lớn xe B D xe B lớn hớn xe A C KẾT LUẬN Qua việc áp dụng đề tài :( Lựa chọn tập giảng dạy chuyên đề động lượng – định luật bảo tồn động lượng mơn vật lý lớp10 trường THPT Ân Thi- Hưng Yên) Tôi nhận thấy : - Học sinh tiếp thu kiến thức nhẹ nhàng, dễ hiểu nắm kiến thức trọng tâm ,giúp em có nhìn tổng quan phương pháp giải tập Vật lý nói chung tập liên quan đến ĐLBT động lượng nói riêng - Tạo hứng thú say mê học tập mơn Vật lý Từ phát huy khả tự giác, tích cực học sinh, giúp em tự tin vào thân gặp tốn mang tính tổng qt Bên cạnh giáo viên tổ chức hướng dẫn học sinh trình bày 23 giải chi tiết, nhiều em tham gia giải tập, kích thích khả độc lập, sáng tạo học sinh - Học sinh mở rộng kiến thức, khắc sâu kiến thức qua thấy rõ vai trị mơn Vật lý đời sống khoa học kỹ thuật Đặc biệt giai đoạn khoa học nhân loại phát triển với tốc độ vũ bão, tình hình đất nước ta tiến hành cơng nghiệp hoá đại hoá - Chất lượng học tập học sinh môn Vật lý nâng cao lên thể qua kiểm tra , thi học kỳ, kỳ thi HSG cấp tỉnh, kỳ thi tuyển sinh vào trường Đại học nhiều em đạt điểm cao môn Vật lý Trong Lớp 10A2 dạy có nhiều học sinh có tư học tập môn vật lý tốt qua kết học kỳ I như: 1- Đỗ Thị Xuyến TBM Vật lý: 9,5 2- Bùi Văn Tân TBM Vật lý: 9,2 3- Hoàng Thị Thu Hồi TBM Vật lý: 9,1 Hy väng s¸ng kiến kinh nghiệm Tôi tài liệu tham khảo tốt cho em học sinh v cỏc thy giáo Song q trình nghiên cứu, áp dụng cịn có thiếu sót khơng tránh khỏi Rất mong nhận góp ý thầy cụ giỏo em học sinh LI CAM OAN Trên sáng kiến kinh nghiệm thân tôi, không chép nội dung người khác Tác gi Nguyn c Thng 24 D-Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa vật lý 10(Lương Duyên Bình)-NXB giáo dục 2.Sách tập vật lý 10(Lương Duyên Bình)-NXB giáo dục 3.450 tập vật lý lớp 10, Vũ Thanh Khiết, Nhà xuất Đà Nẵng 4.Bài tập vật lý sơ cấp, Vũ Xuân Chi, nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội 5.Bài tập chuyên đề giảng dạy phần động lượng nhóm vật lý trường THPT Ân Thi 6.Tham khảo tập phần động lượng định luật bảo toàn qua Internet 25 E-MỤC LỤC STT 10 11 Nội dung A- Phần mở đầu B- Nội dung đề tài I> Cơ sở lý luận II>Kiến thức liên quan III>Một số tập 3.1 Các tập lựa chọn dạy chuyên đề 3.2- Bài tập vận dụng 3.3 Bài tập trắc nghiệm C- KÕt luËn D- Tài liệu tham khảo E- Mục lục Trang 4 8 21 24 26 27 26 XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ÂN THI Tổng điểm:…………… Xếp loại:……………………… T/M HỘI ĐỒNG KHOA HỌC 27 ... trung học chuyên nghiệp Hà Nội 5 .Bài tập chuyên đề giảng dạy phần động lượng nhóm vật lý trường THPT Ân Thi 6.Tham khảo tập phần động lượng định luật bảo toàn qua Internet 25 E-MỤC LỤC STT 10 11... tài :( Lựa chọn tập giảng dạy chuyên đề động lượng – định luật bảo tồn động lượng mơn vật lý lớp10 trường THPT Ân Thi- Hưng Yên) Mặc dù có nhiỊu cố gắng đề tài cịn thi? ?u sót định Tơi mong nhận... sinh lớp 10 A2 trường THPT Ân Thi B- NỘI DUNG ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÝ LUẬN: 1.1 Động lượng: 1.1.1-Khái niệm động lượng: Động lượng vật có khối lượng m r chuyển động với vận tốc v đại lượng xác định công