Trang PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Thực trạng Các giải pháp PHẦN II NỘI DUNG ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Các khái niệm động lượng 1.2 Định luật bảo toàn động lượng 1.3 Cơ - Định luật bảo toàn 1.4 Các khái niệm va chạm II CÁC BÀI TOÁN VA CHẠM 2.1 Bài toán va chạm xuyên tâm trực diện 2.2 Bài tốn va chạm khơng xun tâm III BÀI TẬP VẬN DỤNG 14 Bài tập trắc nghiệm Bài tập tự luận 16 PHẦN III KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 20 II BÀI HỌC KINH NGHIỆM 22 III KIẾN NGHỊ 1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cùng với phát triển Kinh tế -Xã hội ,Việt nam ngày hội nhập sâu rộng vào vấn đề Quốc tế có lĩnh hội tinh hoa Giáo dục nước đàn anh trước, công cải cách Giáo dục đặc biệt quan trọng Đảng Nhà nước xác định Giáo dục mục tiêu hàng đầu, đầu tư cho Giáo dục đầu tư cho phát triển lâu dài bền vững Khi hội nhập vào vấn đề quốc tế đòi hỏi nguồn nhân lực đất nước ta phải đảm bào trình độ, lực làm việc đảm bào có tảng kiến thức khoa học Xuất phát từ đòi hỏi cơng cải cách Giáo dục nước nhà diễn năm gần để đáp ứng yêu cầu với phát triển xã hội Trong thực tế nghiên cứu trực tiếp giảng dạy với sách giáo khoa mới, đặc biệt mơn vật lí tơi thấy: Về nội dung chương trình đáp ứng với tinh thần đổi nhiên số nội dung nặng với học sinh, đặc thù mơn vật lí mơn khoa học tự nhiên có liên quan nhiều đến vấn đề sống hàng ngày , môn liên quan nhiều đến thực nghiệm khoa học kĩ thuật ta hạn chế Cơng cải cách đòi hỏi từ nhiều phía : Từ nội dung chương trình, phương pháp dạy, phương pháp học Đòi hỏi Giáo viên phải giảng dạy nghiêm túc, có trách nhiệm , học sinh phải có ý thức học tập thật xây dựng động lực học tập đắn Qua thực tế tìm hiểu tiếp cận học sinh môn vật lí thuộc chương trình THPT tơi nhận thấy em khó khăn vấn đề tiếp cận với mơn đặc thù môn Các em không nhớ công thức để áp dụng mà quan trọng em cần hiểu đối tượng mà tiếp cận Do kiến thức tốn chưa hồn chỉnh nên nhiều cơng thức vật đưa mà chưa xây dựng chứng minh mang tính chất tiếp nhận nhớ Chính em tham gia hoạt động học tập vận dụng vào làm tập biến kiến thức giáo khoa thành riêng đặc biệt vận dụng kiến thức lí thuyết vào giải tập vật lí cụ thể, việc nhớ máy móc cơng thức xẽ làm cho em gặp nhiều lúng túng nên đâu Đây đặc điểm chung mà nhiều học sinh mắc phải tiếp cận với mơn học Xuất phát từ thực tế dựa vào đặc điểm chung cấp học, qua năm công tác giảng dạy trường THPT Lê Lợi tơi cố gắng để khắc phục khó khăn tìm tòi bước vận dung lí thuyết vào giải tập cụ thể Với đối tượng học sinh học chương trình sách giáo khoa ban khoa học tự nhiên, em học sinh có tư chất tơt mơn tự nhiên Việc hướng dẫn em khai thác sâu lý thuyết giúp xẽ giúp em nắm chất tượng vật lý từ vận dụng vào giải tập cách nhanh Đề tài " Hướng dẫn học sinh lớp 10 phương pháp vận dụng định luật bảo tồn để giải số tốn va chạm” khơng nằm ngồi mục đích Trong khn khổ sáng kiến kinh nghiệm Tôi đưa vấn đề va chạm phần định luật bảo toàn – Vật lý 10, thuộc chương trình THPT phù hợp với chương trình cải cách sách giáo khoa Với mong muốn làm cho em có cách tiếp cận cách dễ dàng với môn Vật lí , từ u thích mơn tìm hiểu sâu Vật lí 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Giúp học sinh phân tích tình huống, chủ động lựa chọn cơng thức hợp lí áp dụng vào tập Rèn luyện kỹ vận dụng lý thuyết vào giải tập 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đề tài áp dụng cho học sinh khối lớp 10 trường THPT ôn thi HSG 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp rút kết luận chung cho vấn đề, từ áp dụng vào thực tế tốn 1.5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SKKN Đề tài xây dựng cơng thức tổng qt khảo sát tốn va chạm toán áp dụng thực tế cho tượng NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM - Từ kiến thức cung cấp sách giáo khoa vật lý 10 tài liệu tham khảo dao động tắt dần chưa hệ thống đầy đủ chưa có độ xác cao áp dụng vào giải 2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Trong trình giảng dạy lớp, dạy bồi dưỡng ôn thi Đại học trường THPT Lê Lợi nhận thấy số em học sinh học phần vật lí hạt nhân thường em vận dụng tài liệu mạng Internet cách thụ động, máy móc Việc chúng tơi trăn trở từ số tốn thi THPT quốc gia, mơn vật lí ngồi việc áp dụng tốn vào giải, học sinh cần hiểu tượng vật lí áp dụng vào giải Nếu học sinh không rèn luyện nhiều, khơng giải trước dạng tốn dạng khơng đủ thời gian để giải tập thời gian thi Từ yêu cầu mà thân mạnh dạn nêu lên kinh nghiệm: “Hướng dẫn học sinh lớp 10 phương pháp vận dụng định luật bảo toàn để giải số toán va chạm " Trong phần tập sách giáo khoa ít, cơng thức định lượng gần khơng đề thi Đại học lại thường gặp Bài toán loại thường sử dụng nhiều kiên thức thời gian để giải câu đề thi lại ngắn 2.3 CÁC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HOẶC GIẢI PHÁP Đà SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ - Đề tài giới thiệu, phân loại dạng toán va chạm phương pháp giải tương ứng giúp học sinh dễ dàng nhận biết dạng tập 2.3.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Dựa vào cơng trình nghiên cứu tâm lý lứa tuổi nhà khoa học - Dựa vào lý luận chung cho cấp học - Tôi sử dụng đề tài từ năm 2015 – 2019 với tổng số học sinh 270 em 2.3.2 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN -Xác định đối tượng học sinh áp dụng đề tài -Trình bày sở lý thuyết Động lượng toán va chạm -Phương pháp giải dạng tập va chạm -Các ví dụ minh hoạ cho dạng tập -Đưa tập áp dụng dạng để học sinh luyện tập 2.3.3 CÁCH THỰC HIỆN A CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các khái niệm động lượng u r r - Động lượng vật p  mv u r r • p ��v • Độ lớn: p = mv • Đơn vị: kg m: khối lượng vật r v : vận tốc vật m s - Động lượng hệ; Nếu hệ gồm vật có khối lượng m 1, m2, …, mn; vận tốc ur uu r uu r v1 , v2 , … ur uu r uur uur p  p1 p2   pn - Động lượng hệ: ur ur uu r uu r Hay: p  m1 v1  m2 v2   mn Định luật bảo toàn động lượng 2.1 Hệ kín: Hệ khơng trao đổi vật chất mơi trường bên ngồi 2.2 Hệ lập : Hệ không chịu tác dụng ngoại lực, chịu tác dụng ngoại lực cân 1.2.3 Định luật bảo tồn động lượng: Hệ kín, lập động lượng hệ bảo tồn * Chú ý: • Động lượng hệ bảo toàn nghĩa độ lớn hướng động lượng khơng đổi • Nếu động lượng hệ bảo tồn hình chiếu véc tơ động lượng hệ lên trục bảo tồn - khơng đổi • Theo phương khơng có ngoại lực tác dụng vào hệ ngoại lực cân theo phương động lượng hệ bảo toàn Cơ - Định luật bảo toàn 3.1 Khái niệm năng: Là tổng động vật mv  mgz (Cơ trường trọng - Biểu thức: W = W đ + Wt = lực) ( Z độ cao vật so với vị trí tính mốc năng) 3.2 Định luật bảo toàn năng: Cơ hệ trường lực bảo toàn - Biểu thức: W = Wđ + Wt = mv  mgz = số Các khái niệm va chạm 1.4.1 Va chạm đàn hồi: va chạm động hệ va chạm bảo toàn Như va chạm đàn hồi động lượng động bảo tồn 4.2 Va chạm khơng đàn hồi : va chạm kèm theo biến đổi tính chất trạng thái bên vật Trong va chạm không đàn hồi, nội nhiệt độ, hình dạng vật bị thay đổi - Trong va chạm khơng đàn hồi có chuyển hố động thành dạng lượng khác (ví dụ nhiệt năng) Do tốn va chạm khơng đàn hồi động khơng bảo tồn Nhiệt tỏa va chạm độ giảm động hệ Q = WđT - WđS B PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP VÍ DỤ Bài tốn va chạm xuyên tâm trực diện (các vật chuyển động trục): 1.1 Phương pháp: Bước 1: Chọn chiều dương Bước 2: Lập phương trình hệ phương trình + Viết biểu thức định luật bảo tồn động lượng dạng đại số + Viết phương trình bảo toàn động (nếu va chạm đàn hồi) Bước 3: Giải phương trình hệ phương trình để suy đại lượng vật lí cần tìm * Chú ý: - Động lượng, vận tốc nhận giá tri (+) véc tơ tương ứng chiều với chiều (+) trục toạ độ - Động lượng, vận tốc nhận giá tri (-) véc tơ tương ứng ngược chiều với chiều (+) trục toạ độ - Trong thực tế không thiết phải chọn trục toạ độ Ta ngầm chọn chiều (+) chiều chuyển động vật hệ 1.2.Các tốn ví dụ: Bài 1:( BTVL 10 - Cơ bản) Một xe chở cát có khối lượng 38 kg chạy đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 1m/s Một vật nhỏ khối lượng kg bay ngang với vận tốc m/s (đối với mặt đất) đến chui vào cát nằm yên Xác định vận tốc xe nhiệt lượng tỏa va chạm Xét hai trường hợp a) Vật bay đến ngược chiều xe chạy b) Vật bay đến chiều xe chạy Lời giải: - Chọn chiều (+) chiều chuyển động xe cát Gọi: V: vận tốc hệ xe cát + vật sau va chạm V0: vận tốc xe cát trước va chạm v0: vận tốc vật trước va chạm - áp dụng định luật bảo toàn động lượng: MV0  mv0   M  m  V MV0  mv0 mM �V  - Nhiệt lượng tỏa va chạm: Q = WđT - WđS = 1 2 M V  mv  ( M  m)V 2 a) Vật bay ngược chiều xe chạy: v0  7 m / s 38.1  2( 7)  0,6m / s 38  2 1 Nhiệt lượng tỏa ra: Q = 38.12  2.7  (38  7).0,6 = 60 (J) 2 V b) Các vật bay chiều xe chạy: v0  7m / s V 38.1  2.7  1,3m / s 40 Nhiệt lượng tỏa ra: Q = 1 38.12  2.7  (38  7).1,3 = 30 (J) 2 * Chú ý: Đây toán va chạm mềm, sau va chạm hai vật dính vào chuyển động vận tốc, ta áp dụng cơng thức tính vận tốc hệ dạng tổng quát: V MV0  mv0 mM (Với V0 , v0 , V giá trị đại số) Trong va chạm mềm phần (động năng) bị hao hụt để chuyển thành nhiệt: Q = WđT - WđS Bài 2: ( BTVL 10 - Nâng cao) Vật m1 = 1,6 kg chuyển động với vận tốc v1 = 5,5 m/s đến va chạm đàn hồi với vật m = 2,4 kg chuyển động chiều với vận tốc 2,5 m/s Xác định vận tốc vật sau va chạm Biết vật chuyển động không ma sát trục nằm ngang Bài giải: Chọn chiều (+) chiều chuyển động vật (1) trước vận chuyển áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’ (1) Va chạm đàn hồi nên: 1 1 m1v12  m2 v22  m1v '21  m2 v '22 2 2 (1) (2) � (2) � m1 (v1  v1' )  m2 (v2'  v2 ) � �� m1 (v1  v '1 )(v1  v1' )  m2 (v2  v2' )(v2'  v2 ) � v1  v1'  v2  v2' (2,) GiảI hệ (1) (2,) ta được: �' (m1  m2 )v1  2m2 v2  � v m1  m2 � � � '  ( m2  m1 )v2  2m1v1 v2 � m1  m2 � � v1'  1, m / s � �' Thay số ta được: v2  4, m / s � ' ' * Nhận xét: v1 , v2 > vật chuyển động theo chiều (+) (chiều chuyển động ban đầu * Chú ý: Đây toán va chạm đàn hồi xuyên tâm, sau va chạm hai vật chuyển động với vận tốc khác phương chuyển động không đổi so với vận tốc trước va chạm, ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng dạng đại số, kết hợp với định luật bảo tồn động ta cơng thức tính vận tốc vật sau va chạm dạng tổng quát: �' (m1  m2 )v1  2m2 v2  � v m1  m2 � � � '  ( m2  m1 )v2  2m1v1 v2 � m1  m2 � (Với v1 , v2 , v’1 , v’2 , giá trị đại số) Bài 3: Một cầu thép khối lượng m1 treo sợi dây dài l = 70cm, đầu cố định thả rơi lúc dây nằm ngang cầu tới vị trí, phương dây treo thẳng đứng va trạm với khối thép m đứng yên mặt bàn không ma sát, va chạm đàn hồi a Khi m1 = 0,5kg, m2 = 2,5kg Tìm vận tốc cầu khối thép sau va chạm b Nhận định hướng chuyển động m m2 sau va chạm trường hợp: m1  m2 ; m1  m2 m1  m2 Bài giải: a Gọi v1 vận tốc cầu trước va chạm Theo định luật bảo toàn 1 m1 o  m1 g l  m1.v12  o 2 � v1  gl  2.9,8.0,  3, m / s - Xét trình trước sau va chạm xem vật chuyển động trục, chọn chiều (+) chiều chuyển động cầu thép trước va chạm - áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: ' ' m1.v1  m2 v  m1.v1  m2 v (1) - Va chạm đàn hồi nên động bảo toàn nên: 1 m1v12  m1v1,2  m2 v2,2 2 � ' ( m1  m2 )v1  2m2 v2 v ( m  m2 )   1 � v m1  m2 m1  m2 � Giải ta có: � � '  (m2  m1 )v2  2m1v1  2m1v1 v2 � m1  m2 m1  m2 � (2) (*) Thay số: � ' 3, 7(0,5  2, 5) v  0,5  2,  2, 47m / s � �1 � � '  2.0,5.3,  1, 233 m / s v 0,5  2, � � * Nhận xét: v '  chứng tỏ vật chuyển động theo chiều (+) (chiều ' chuyển động vật m1 ban đầu); v1  : vật chuyển động theo chiều âm (ngược chiều so với chiều chuyển động trước va chạm) b Từ (*) ta thấy: ' - v  chứng tỏ vật chuyển động theo chiều (+) (chiều chuyển động vật m1 ban đầu) ' - m1  m2 � ( v1  ): vật m1 chuyển động theo chiều chuyển động trước va chạm ' - m1  m2 � ( v1  ) vật m1 chuyển động ngược trở lại ' - m1  m2 � ( v1  ) vật m1 đứng yên sau va chạm * Chú ý: Đây ví dụ khác tốn va chạm đàn hồi xun tâm, có đưa số trường hợp tương quan khối lượng hai vật từ giúp học sinh hiểu rõ công thức xác định vận tốc vật sau va chạm liên liên hệ thực tế trường hợp Bài 4: Hai cầu tiến lại gần va chạm đàn hồi trực diện với với vật tốc Sau va chạm hai cầu có khối lượng 300g dừng hẳn lại Khối lượng cầu bao nhiêu? Bài giải: Gọi m1 , m2 khối lượng vật, v1 , v2 vận tốc tương ứng - Chọn chiều (+) chiều chuyển động vật - áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: m1 trước va chạm m1v1  m2 v2  m1v1'  m2 v2' (1) - Va chạm đàn hồi nên động bảo tồn đó: 1 1 m1v12  m2v22  m1v1'  m2 v2' 2 2 (2) - Giải hệ (1)và (2) ta � ' ( m1  m2 )v1  2m2 v2 � v1  m1  m2 � � � '  ( m2  m1 )v2  2m1v1 v2 � m1  m2 � Với: v1  v2  v Giả sử: v1'  vật m1 sau va chạm nằm yên � ' ( m1  m2 )v1  2m2 v2 ( m1  3m2 )v1   � v m1  m2 m1  m2 � � � � '  ( m2  m1 )v2  2m1v1  (3m1  m2 )v1 v2 � m1  m2 m1  m2 � (m1  3m2 )v1 Từ (*) suy =0 m1  m2 m � m2   100 g (*) � Quả cầu khơng bị dừng có khối lượng 100 (g) * Chú ý: Đây ví dụ tốn va chạm đàn hồi xuyên tâm, xác định đại lượng từ công thức nghiệm tổng quát xác định vận tốc va chạm đàn hồi xuyên tâm, từ giúp học sinh vận dụng thành thạo công thức Bài tốn va chạm khơng xun tâm (các vật khơng chuyển động không trục) 2.1.Phương pháp Cách 1: - Viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng dạng véc tơ: r r r r p1  p2  p1'  p 2' ( hệ hai vật) - Vẽ giản đồ véc tơ - Thiết lập phương trình hệ phương trình: + áp dụng định lí hình học( pitago, định lí hàm số sin, định lí hàm số cosin, ) lập mối quan hệ độ lớn động lượng hệ trước sau va chạm +Viết phương trình bảo tồn động lượng ( va chạm đàn hồi) - Giải phương trình hệ phương trình tìm đại lượng đề yêu cầu Cách 2: - Chọn trục toạ độ ox hệ toạ độ oxy - Viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng dạng véc tơ: r r r r p1  p2  p1'  p 2' - Thiết lập phương trình hệ phương trình: Vẽ giản đồ véc tơ chiếu véc tơ lên trục toạ độ, chuyển phương trình véc tơ phương trình đại số Phương trình bảo tồn động lượng( va chạm đàn hồi) - Giải hệ phương trình tìm đại lượng đề yêu cầu 2.2.Các tốn ví dụ: Bài 1: ( BTVL 10 - Nâng cao) Một xe cát có khối lượng M chuyển động với vận tốc V mặt nằm ngang Người ta bắn viên đạn có khối lượng ur m vào xe với vận tốc V hợp với phương ngang góc  ngược lại hướng chuyển động xe Bỏ qua ma sát xe mặt đường Tìm vận tốc xe sau đạn nằm yên cát Bài giải: - Chọn chiều (+) chiều chuyển động xe ur uu r - Xe chịu tác dụng hai lực: trọng lực p , phản lực N đó: ur uu r p+ N =0 Theo phương ngang khơng có lực tác dụng nên động lượng hệ bảo toàn ur r r MV  mv  ( M  m)u (1) Chiếu (1) lên ox: MV  mvcos  ( M  m)u MV  mvcos �u  M m * Chú ý: Đây ví dụ tốn vận dụng định luật bảo toàn động lương theo phương xác định Để giải toán học sinh cần xác định lực tác dụng lên vật thời gian va chạm , từ xác định theo phương vật có hợp lực khơng( hệ kín theo phương đó) để áp dụng định luật bảo tồn động lương theo phương * Trong thực tế khơng thiết người làm phải chọn trục ox, trình làm người ngầm chọn chiều (+) chiều chuyển động vật ví dụ chiều chuyển động xe trước va chạm Bài 2: Một xà lan có khối lượng 1,5.105 kg xi dòng sơng với tốc độ 6,2 m/s trọng sương mù dày, va chạm vào mạn xà lan hướng mũi ngang dòng sơng, xà lan thứ có khối lượng 2,78.10 kg chuyển động với tốc độ 4,3m/s Ngay sau va chạm thấy hướng xà lan thứ bị lệch 18 theo phương xuôi dòng nước tốc độ tăng tới 5,1 m/s Tốc độ dòng nước thực tế 0, vào lúc tai nạn xảy Tốc độ phương chuyển động 10 xà lan thứ sau va chạm bao nhiêu? Bao nhiêu động bị va chạm? Bài giải: Xét hệ hai xà lan va chạm hệ kín xi dòng áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có : r r r r m1v1  m2v2  m1v1'  m2v2' y Chiếu (1) lên trục ox oy ta có : � m1v1  m v cos  m v sin18 � � m2 v2  m2v2' cos180  m1v1' sin  � m �, v1 cos   v1  v2' sin180 � m1 � �� m � v1, sin    v2  v2' cos180 ) � m1 � ' 1 ' 2 r' P2 r P2 r Ph 180 O  r' P1 r P x m2 2, 78.105 ' v  v cos18 )  2 4,3  5,1cos180 m 1,5.10 � tan     0,311 m2 ' 2,78.10 v1  v2 sin18 6,  5,1.sin180 m1 1,5.10  �    17,30 Thay vào ta có: v1'  3, 43 m / s + Động hệ trước sau va chạm 1 Wt  m1v12  m2 v22 2 1 Ws  m1v1�  m2 v ,22 2 Động bị sau va chạm : 1 W  Wt  Ws  m1 (v12  v1,2 )  m1 (v22  v2,2 ) 2 1 2 2 Thay số : W  1,5.10 (6,  3, 43 )  2, 78.10 (5,1  4,3 ) 2 W = 0,955 106 (J) * Chú ý: Đây ví dụ khác tốn vận dụng định luật bảo tồn động lương hệ lập Để giải toán học sinh cần áp dụng định luật bảo r r r ' r' toàn động lương cho hệ dạng véc tơ: p1  p2  p1  p Vẽ giản đồ véc tơ chiếu véc tơ lên trục toạ độ, chuyển phương trình véc tơ phương trình đại số 11 Bài 3: Hai cầu A B có khối lượng m m2 với m1 = 2m2 , va chạm với Ban đầu A đứng yên B có vận tốc v Sau va chạm B có vận tốc v/2 có phương chuyển động vng góc so với phương chuyển động ban đầu Tìm phương chuyển động cầu A sau va chạm vận tốc cầu A sau va chạm Biết v = m/s ; 2,24 m/s Bài giải r Gọi: p động lượng cầu B trước va chạm r r p1, p2 động lượng cầu A B sau va chạm áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: r r r p  p1  p2 r p2 Ta có giản đồ véc tơ hình vẽ: Theo giản đồ véc tơ: p12  p  p22 � m1v12  m2v  m22v22 �v � � m v  m1v  m2 �2 � �2 � 1 � v1   m2 v  m s m1 r p r p1 + Phương chuyển động A: v m2 p 21 tan    p m2 v �   26,57 Sau va chạm phương chuyển động B bị lệch 26,75 so với phương chuyển động ban đầu * Chú ý: Đây ví dụ tốn vận dụng định luật bảo tồn động lương hệ lập Để giải toán học sinh cần áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ dạng véc tơ: Vẽ giản đồ véc tơ áp dụng định lí hình học( pitago, định lí hàm số sin, định lí hàm số cosin, ) lập mối quan hệ độ lớn động lượng hệ trước sau va chạm áp dụng phương pháp giản đồ véc tơ có dạng hình học đặc biệt Bài 4: (Cơ sở vật lí tập I) Trong ván bi a, bi a bị chọc va vào bi a khác đứng yên Sau va chạm bi bi a bị chọc chuyển 12 động với vận tốc 3,5 m/s theo đường làm với góc 22 phương chuyển động ban đầu thứ hai có vận tốc 2m/s Hãy tìm: a, Góc phương chuyển động bi a thứ hai phương chuyển động ban đầu bi a chọc b, Tốc độ ban đầu bi a chọc c, Động có bảo tồn khơng ? Bài giải A P1 Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: r r r p  p1  p2 Theo hình vẽ: p  p1cos  p2 cos � mv  m v1cos  mv2 cos Chia vế cho m ta có: v  v1cos  v2cos (m1  m2  m) (1) Mặt khác OAB có: O B   P P2 P2 P v2 v  �  sin  sin  sin  sin  v 3,5 � sin   sin   sin 22  0, 6556 v2 �   410 Góc phương chuyển động bi a thứ bi a thứ lúc chưa va chạm vào bi a thứ   410 b) Thay  vào (1) ta có: v  3,5cos 220  2.cos 410  4, 755 m / s c) Động hệ trước sau va chạm mv 2 1 E '  mv12  mv 22 2 E Nếu động bảo tồn E  E ' 1 m v  m v12  m v22 2 2 2 � mv  m v1  m v2 � � m 2v  m v12  m v22 hay � p  p12  p22 r r p1  p2 Nghĩa : r r v1  v2 (*) 13 r r đây: ( v1 , v2 ) =     220  410  630 trái với (*) Vậy động không bảo tồn * Chú ý: Đây ví dụ tốn vận dụng định luật bảo tồn động lương hệ cô lập, cần áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ dạng véc tơ Áp dụng định lí hình học( pitago, định lí hàm số sin, định lí hàm số cosin, ), kêt hơp vơí phương pháp chiêú đê lập mối quan hệ độ lớn động lượng hệ trước sau va chạm C BÀI TẬP TRÁC NGHIỆM Câu 1: Một bi có khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v đến va chạm tuyệt đối đàn hồi với bi m2 nằm yên Sau va chạm, hai có m1 vận tốc có độ lớn v/2 Tỉ số khối lượng m là: A B C 0,5 D 1/3 Câu 2: Chọn câu đúng: Viên bi A chuyển động với vận tốc v va chạm vào viên bi B nằm yên có khối lượng với viên bi A Bỏ qua mát lượng qua trình va chạm Sau va chạm: A Hai viên bi chuyển động với vận tốc v B Hai viên bi chuyển động với vận tốc v C Viên bi A bật ngược lạ với vận tốc v D Viên bi A đứng yên, viên bi B chuyển động với vận tốc v Câu 3: Bắn bi thép với vận tốc v vào bi thủy tinh nằm yên Sau va chạm hai bi chuyển động phía trước, bi thủy tinh có vận tốc gấp lần vận tốc bi thép, khối lượng bi thép gấp lần khối lượng bi thủy tinh Vận tốc bi sau va chạm là: A v1'  v 3v ; v2'  2 C v1/ 2v ; v2/  B v1'  3v 3v v ; v2'  2 D v1/  3v ; v2/ 2v Câu 4: Chọn câu Đúng Vận tốc vật sau va chạm đàn hồi là: / A v1  (m2  m1)v1  2m1v1 / (m1  m2 )v1  2m2v2 ; v2  m1  m2 m1  m2 14 (m1  m2 )v1  2m2v2 / (m1  m2 )v1  2m1v1 ; v2  m1  m2 m1  m2 (m1  m2 )v1  2m2v2 / (m2  m1)v1  2m1v1 / C v1  ; v2  m1  m2 m1  m2 (m2  m1)v1  2m2v2 / (m2  m1)v1  2m1v1 / v2  D v1  m1  m2 m1  m2 / B v1  Câu 5: Hai xe lăn nhỏ có khối lượng m1 = 300g m2 = 2kg chuyển động mặt phẳng ngang ngược chiều với vận tốc tương ứng v = 2m/s, v2 = 0,8m/s Sau va chạm, hai xe dính vào chuyển động vận tốc Độ lớn chiều vận tốc sau va chạm là: A 0,86 m/s theo chiều xe thứ hai B 0,43m/s theo chiều xe thứ C 0,86 m/s theo chiều xe thứ D 0,43m/s theo chiều xe thứ hai Câu 6: Quả cầu A khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v1 va chạm vào cầu B khối lượng m2 đứng yên Sau va chạm, hai cầu có vận tốc v2 Ta có:     A m1 v1 (m1  m )v B m1 v1  m v   C m1 v1 m v D m1 v1  (m1  m )v2 Câu 7: Chiếc xe chạy đường ngang với vận tốc 10m/s va chạm mềm vào xe khác đứng yên có khối lượng Biết va chạm va chạm mềm, sau va chạm vận tốc hai xe là: A.v1 = ; v2 = 10m/s B v1 = v2 = 5m/s C.v1 = v2 = 10m/s D.v1 = v2 = 20m/s Câu 8: Viên bi A có khối lượng m 1= 60g chuyển động với vận tốc v1 = 5m/s va chạm vào viên bi B có khối lượng m = 40g chuyển động ngược chiều với vận tốc V2 Sau va chạm, hai viên bi đứng yên Vận tốc viên bi B là: 10 m/s A v  B v 7,5m / s C v  25 m/s D v 12,5m / s Câu 9: Hai xe lăn nhỏ có khối lượng m = 300g m2 = 2kg chuyển động mặt phẳng ngang ngược chiều với vận tốc tương ứng v = 2m/s v2 = 0,8m/s Sau va chạm hai xe dính vào chuyển động vận tốc Bỏ qua sức cản Độ lớn vận tốc sau va chạm A -0,63 m/s B 1,24 m/s C -0,43 m/s D 1,4 m/s Câu 10: Hai viên bi có khối lượng m = 50g m2 = 80g chuyển động ngược chiều va chạm (va chạm đàn hồi xuyên tâm) Muốn sau va chạm m2 đứng yên m1 chuyển động theo chiều ngược lại với vận tốc cũ vận tốc m2 trước va chạm ? Cho biết v1 = 2m/s A m/s B 2,5 m/s C m/s D m/s Câu 11: Một vật khối lượng 0,7 kg chuyển động theo phương ngang với tốc độ m/s va vào tường thẳng đứng Nó nảy ngược trở lại với tốc độ 15 m/s Chọn chiều dương chiều bóng nảy Độ biến thiên động lượng : A 3,5 kg.m/s B 2,45 kg.m/s C 4,9 kg.m/s D 1,1 kg.m/s Dùng liệu sau để trả lời câu 12 đến 15 Hai vật có khối lượng m1 = 1kg m2 = 3kg chuyển động với vận tốc v = 3m/s v2=1m/s độ lớn hà hướng động lượng hệ hai vật trường hợp sau là: Câu 12: v1 v2 hướng: A kg.m/s B 6kg.m/s C kg.m/s D kg.m/s Câu 13: v1 v2 phương, ngược chiều: A kg.m/s B kgm/s C kg.m/s D kg.m/s Câu 14: v1 vng góc với v2 : A kg.m/s B 2 kg.m/s C kg.m/s D 3 kg.m/s Câu 15: v1 hợp với v2 góc 120 : A 2 kg.m/s hợp với v1 góc 450 B 3 kg.m/s hợp với v1 góc 450 C 2 kg.m/s hợp với v1 góc 300 D 3kg.m/s hợp với v1 góc 600 D Bài tập tự luận: Bài 1: (BTVL 10 Nâng cao) Một proton có khối lượng mp = 1,67.10-27kg chuyển động với vận tốc vp = 107 m/s tới va chạm vào hạt nhân heli nằm yên Sau va chạm proton giật lùi với vận tốc v p, = 6.106 m/s hạt heli bay phía trước với vận tốc 4.106 m/s Tìm khối lượng hạt heli HD: Áp dụng định luật bảo tồn cho hệ kín gồm proton hạt heli, ta có: mpvp = - mpv’p + m  V  m m = ' p (V p  V p ) V = 6,68.10-27 kg Bài 2: Một người có khối lượng m1 = 50kg chạy với vận tốc v1 = 3m/s nhảy lên toa goòng khối lượng m2 = 150kg chạy đường ray nằm ngang song song ngang qua người với vận tốc v2 = 2m/s Tính vận tốc toa gng sau người nhảy lên, ban đầu toa goòng người chuyển động: a) Cùng chiều b) Ngược chiều HD : Xét hệ gồm toa xe người Khi người nhảy lên toa goòng coi hệ kín Chọn trục tọa độ Ox, chiều dương theo chiều chuyển động toa 16 Gọi v’ vận tốc hệ sau người nhảy nên xe Áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có : ur uu r ur m1 v1  m2 v2   m1  m2  v ' (1) a) Trường hợp : Ban đầu người toa chuyển động chiều Chiếu (1) lên trục Ox nằm ngang có chiều dương ta : m1v1  m2 v2   m1  m2  v ' � v'  m1v1  m2 v2 50.3  150.2   2, 25m / s m1  m2 50  150 v '  : Hệ tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 2,25m/s b) Trường hợp : Ban đầu người toa chuyển động ngược chiều Chiếu (1) lên trục Ox nằm ngang có chiều dương ta : m1v1  m2 v2   m1  m2  v ' � v'   m1v1  m2 v2 50.3  150.2   0, 75m / s m1  m2 50  150 v '  : Hệ tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 0,75m/s Bài 3: Hai bi A B, có khối lượng m1 = 150 g m2 = 300 g treo hai sợi dây (khối lượng khơng đáng kể) có chiều dài l = 1m vào điểm O Kéo lệch bi A cho dây treo nằm ngang (hình vẽ) thả nhẹ ra, đến va chạm vào bi B Sau va chạm, hai bi chuyển động ? Lên đến độ cao so với vị trí cân ? Tính phần động biến thành nhiệt va cham Xét hai trường hợp : a) Hai bi chì, va chạm va chạm mềm b)Hai bi thép, va chạm va chạm đàn hồi trực diện HD: Chọn mốc tính vị trí cân bi B trước va chạm Áp dụng định luật bảo toàn cho hệ gồm ( bi A trái đất) m1v12  m1 gl  0 m1  1 O l � v1  gl l a) Hai bi chì, va chạm va chạm mềm : 17 m2 Ngay sau va chạm hai bi chuyển động vận tốc u Áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có : m1v   m1  m2  u � u  m1v v   m1  m2   2 Động hệ hai bi sau va chạm : m1u m2u 3m1u 3m2 m1 gl Wđ =     2  3 ’ Sau va chạm hai bi dính vào tiếp nối chuyển động tròn bi A Khi hệ gồm hai bi lên đến độ cao tối đa h tồn động Wđ’ chuyển thành Wt’ =  m1  m2  gh  3m1gh Áp dụng định luật bảo toàn : Wt’ = Wđ’ � m1 gl l  3m1 gh � h  �11cm  4 Phần động bi A biến thành nhiệt : Q = Wđ - Wđ’ = m1 gl  m1 gl 2m1 gl   1J 3  5 b) Va chạm đàn hồi trực diện : Gọi v1 ; v2 vận tốc bi A B sau va chạm Áp dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn cho hệ gồm hai bi A B ta có : m1v  m1v1  m2 v2  6 m1v m1v12 m2v22   2  7 Từ (6) (7), ta suy : v 2v v1   ; v2  3  8 Như : Bi A chuyển động ngược chiều với chuyển động ban đầu Hòn bi B chuyển động tiếp phía trước Gọi h1 ; h2 độ cao cực đại mà bi A, bi B lên sau va chạm Áp dụng định luật bảo toàn , ta có : 18 Wđ1 = Wt1 � m1 gh1  Wđ2 =Wt2 � m2 gh2  m1 gl l � h1  �11cm 9  9 8m2 gl 8l � h2  �44cm 9  10  Bài 4: (Cơ sở vật lí tập I - ĐAVI HALLIDAY - ROBERTRESNICK JEARLWALKER) Một proton chuyển động với tốc độ 500 m/s va chạm đàn hồi với proton khác đứng nghỉ proton ban đầu bị tán xạ 60 phương ban đầu Xác định phương chuyển động proton bia sau va chạm, vận tốc hai proton sau va chạm HD: r Gọi: - p động lượng prôton đạn trước va chạm r - p1 động lượng prôton đạn sau va chạm - p2 động lượng prôton bia sau va chạm A áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: r p r r r p  p1  p2 áp dụng định luật cosin OBC ta có: p22  p12  p  p1 pcos 600 � m 2v22  m12 v12  m 2v  2m 2v1v � v22  v12  v  v1v (1) O Mặt khác va chạm đàn hồi nên động lượng bảo toàn 2 mv  mv1  mv2 2 � v  v12  v22 (2) Từ (1) (2) ta có: v1 (2v1  v )  v1  Loại trừ không phù hợp với điều kiện đề � v1  v  250m / s Thay vào (1) ta có: v 500 v2  3  433 m/s 2 + Tính góc  Từ định luật bảo tồn 2 mv  mv1  mv2 2 2 � (mv )  (mv1 )  (mv1 ) 19 r p B 600 C r p2 Hay r r P  P12  P22 � p1  p2 �  900  600  300 Vậy góc hợp phương chuyển động proton bi a sau va chạm hợp với phương chuyển động proton ban đầu 300 * Nhận xét: Đạn bia khối lượng sau va chạm đàn hồi vật không chuyển động trục hướng chuyển động phải vng góc với 2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VỚI HIỆU QUẢ GIÁO DỤC, VỚI BẢN THÂN, ĐỒNG NGHIỆP VÀ NHÀ TRƯỜNG Trong trình giảng dạy thấy kết học sinh giỏi tăng lên rõ rệt học sinh yếu, giảm so với năm chưa đưa ý tưởng vào áp dụng Tỉ lệ kết học sinh chưa áp dụng sáng kiến Năm học Lớp Tổng Học Học sinh Học sinh Học Số học số học sinh Trung Khá sinh sinh lớp sinh yếu bình Giỏi 10 thi đạt điểm đem so lý từ sánh trở lên 2012 10 90 3,3 38,9 50 55,6 2,2 25 -2013 % % % % 2013 10 90 2,2 38,9 49 54,4 3,3 29 2014 % % % % 2014 10 90 2.2 34% 51 56,% 3,3 31 2015 % % Tỉ lệ kết học sinh áp dụng sáng kiến Năm học Lớp Tổng Học Học sinh Học sinh số HS sinh Trung Khá yếu bình đem so sánh 2015 -2016 2016 2017 2017 2018 10 90 0 30 54 60% 27 33,3 % 30% 10 90 0 55 26 28% 56 61,1 % 60% 10 90 0 20 Học sinh Số học Giỏi sinh lớp 10 thi đại học đạt điểm lý từ trở lên 6,67 36 % 8,9% 37 8,9% 44 Qua kết tổng hợp ta thấy sau áp dụng sáng kiến vào công tác dạy học học sinh nâng chất lượng giáo giục đại trà giáo dục mũi nhon lên cách đáng kể đặc biệt kết học sinh đạt điểm kì thi đại học cao đẳng đạt kết dáng khích lệ Rất mong ủng hộ phổ biến phương pháp ngành để góp phần vào nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng phần vào phát triển nguồn nhân lực nước nhà KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN Từ trình giảng dạy bồi dưỡng học sinh ôn thi Đại học, Cao đẳng rút vài kinh nghiệm nhỏ việc dạy tập nâng cao chất lượng: + Học sinh nắm bắt kiến thức dễ dàng, nhẹ nhàng từ hứng thú học tập theo giảng lý thuyết chăm + Phải cho học sinh nắm vững phương pháp cách nhận biết dạng tập thuộc chương, phần + Phải cho học sinh nắm phương pháp giải tập theo dạng, chủ đề + Học sinh phát huy tính tích cực, kỹ rèn luyện so sánh tư trừu tượng + Chất lượng học sinh tăng lên rõ rệt đảm bảo xác 100% học sinh hiểu vận dụng sau học Phương pháp phải nghiên cứu sâu để khai thác mạnh nó, đồng thời khắc phục nhược điểm nó, cụ thể: - Ưu điểm: Tơi trình bày đề tài sáng kiến kinh nghiệm - Nhược điểm: Đề tài áp dụng cho đối tượng học sinh ôn thi Đại học, cao đẳng cần có khéo léo giáo viên để dẫn dắt học sinh tìm phương pháp giải nhanh 3.2 KIẾN NGHỊ Trong đề tài tơi đề cập số tập mong muốn đề tài bổ sung thêm nhiều tập để đưa vào áp dụng rộng rãi Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG CƠ QUAN Thọ Xuân, ngày 25 tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết không chép nội dung người khác Lê Văn Hiểu 21 DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO Kiến thức bản, nâng cao vật lý 12 – Tác giả: Vũ Thanh Khiết Bài tập vật lí 12 – Cơ (Lương Duyên Bình – Nguyễn Xuân Chi – Tô Giang - Vũ Quang – Bùi Gia Thịnh) Bài tập vật lí 12 – Nâng cao( Lê Trọng Tương – Lương Tất Đạt – Lê Chân Hùng – Phậm Đình Thiết – Bùi Trọng Tuân) Từ điển vật lí ( Dương Trọng Bái – Vũ Thanh Khiết) Phương pháp giải 450 toán Căn – Nâng cao – Trắc nghiêm – Tác giả: Vũ Đình Đồn 6.SGK vật lý 12-NXB Giáo dục 7.SGK vật lý 12-Sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên -NXB Giáo dục 8.Wedside: Ônthi com Bài giảng edu.vn Thư viện vật lý com 9.Tài liệu ôn thi đại học – Nguyễn Văn Thụ -Đại học sư phạm Hà Nội 22 23 ... giúp em nắm chất tượng vật lý từ vận dụng vào giải tập cách nhanh Đề tài " Hướng dẫn học sinh lớp 10 phương pháp vận dụng định luật bảo tồn để giải số tốn va chạm khơng nằm ngồi mục đích Trong... kết học sinh giỏi tăng lên rõ rệt học sinh yếu, giảm so với năm chưa đưa ý tưởng vào áp dụng Tỉ lệ kết học sinh chưa áp dụng sáng kiến Năm học Lớp Tổng Học Học sinh Học sinh Học Số học số học sinh. .. năng) 3.2 Định luật bảo toàn năng: Cơ hệ trường lực bảo toàn - Biểu thức: W = Wđ + Wt = mv  mgz = số Các khái niệm va chạm 1.4.1 Va chạm đàn hồi: va chạm động hệ va chạm bảo toàn Như va chạm đàn