Soạn Thảo Tiến Trình Dạy Học Bài Số 2. “ Cơ Năng”

* Cho hai xe lăn khối lượng lần lượt là m1và m2tương tác với

m1

m2

nhau trên đệm không khí.

m v m v m v m v

'

P1 P2  0

P1P2 0

Kết quả thí nghiệm

P P1P2 0

P P P  0



Tổng động lượng của hệ không đổi.



2 2





'



1 1





1 1

2 2

' '









'



'







'

'



1

2

P  0

Động lượng của một hệ cô lập là một đạilượng bảo toàn.

P P'

Nếu các vật sau va chạm gắn liền thành một khối thì vận tốc của chúng được xác định như thế nào?

Thế nào là chuyển động bằng phản lực? Chuyển động bằnh phản lực tuân theo định luật nào?

Số hóa bởi

V 1

Trung tâm Học liệu – Đại



m v

m1 m2

học Thái Nguyên

V -m v

http:/



M

/www.lrc-tnu.edu.vn

IV. Tiến trình dạy học.

Hoạt động của học sinh

Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động 1. (5 phút) Làm quen với khái niệm hệ cô lập HS: - Định nghĩa động lượng. - Biểu thức động lượng. - Véc tơ động lượng. - Đơn vị động lượng. - Cách diễn đạt thứ hai của định luật II NiuTơn. 1. Hệ cô lập HS: Tiếp thu và ghi nhớ khái niệm mới. HS: Ví dụ 1: Hệ chuyển động của các vật trên mặt ngang nhẵn (ngoại lực triệt tiêu)

GV: Yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm động lượng và cách diễn đạt thứ hai của định luật II NiuTơn. . Khi giải bài toán xác định chuyển động của các vật trong hệ thì cần có hệ vật đặc biệt. + Hệ cô lập ( hệ kín ) Hệ gồm nhiều vật các vật trong hệ tương tác với nhau không tương tác với vật ngoài hệ.Hay hệ chỉ có nội lực không có ngoại lực. + Hệ được coi gần đúng là cô lập . - Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng các ngoại lực này phải triệt tiêu lẫn nhau. - Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng ngoại lực rất nhỏ so với nội lực. . Lấy ví dụ về hệ được coi gần đúng là hệ cô lập? . Xét một hệ cô lập gồm hai vật nhỏ, tương tác với nhau qua các nội lực  F1 và F2 trực đối nhau. Theo định luật III NiuTơn thì:

Có thể bạn quan tâm!

• Định hướng tìm tòi giải quyết vấn đề khi dạy học một số kiến thức chương “ các định luật bảo toàn” lớp 10 ban cơ bản cho học sinh dân tộc nội trú - 2
• Tìm Hiểu Thực Trạng Việc Dạy Và Học Vật Lí Ở Trường Dân Tộc Nội Trú. 1.6.1- Mục Đích:
• Một Số Đặc Điểm Về Chương Trình Vật Lí Lớp 10 Ban Cơ Bản. 2.1.1- Mục Tiêu : Môn Vật Lí Lớp 10 Ban Cơ Bản Nhằm Giúp Học Sinh: 2.1.1.1- Về Kiến Thức
• Định hướng tìm tòi giải quyết vấn đề khi dạy học một số kiến thức chương “ các định luật bảo toàn” lớp 10 ban cơ bản cho học sinh dân tộc nội trú - 6
• X¸c ®Þnh C¬ N¨ng Cđa Vët T¹I Hai Vþ Trý A Vµ C.
• Chất Lượng Học Tập, Đặc Điểm Hs Lớp Tn Và Đc

Xem toàn bộ 80 trang tài liệu này.

Hoạt động 2. ( 23 phút)

2. Định luật bảo toàn động lượng

HS: Các cá nhân biến đổi tìm mối quan hệ động lượng của hệ trước và sau tương tác.

=t ;p=t P1 F1 2 F2

mà -nên = - p

F1 F2 P1 2

Suy ra 

P P1 P20

(Biến thiên của tổng động lượng bằng

không)



P1 P2 không đổi

HS:

Tổng động lượng của hệ không đổi trước và sau tương tác.

* Nội dung định luật:

Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.

* Biểu thức định luật cho trường hợp

 F2 -F1 . Khi một vật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi. Vậy trong hệ cô lập, nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác có thay đổi không? Định hướng của giáo viên: - Viết biểu thức biến thiên động lượng cho từng vật. ,  ? P1 P2 - Nhận xét mối quan hệ giữa và P1 p? 2 - Xác định biến thiên của tổng động lượng của hệ, từ đó nhận xét về tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác? GVtheo dõi HS làm việc, hướng dẫn biến đổi đối với HS chậm. . Trong hệ cô lập gồm nhiều vật thì động lượng của hệ như thế nào? GV: chính xác hoá và khái quát, phát biểu định luật. .Viết biểu thức của định luật cho trường hợp hệ hai vật khối lượng m1và m2, vận tốc của chúng trước tương tác là vvà v, sau tương tác 1 2 là v' và v' 1 2

Ví dụ 2: Khi đạn nổ (nội lực rất lớn so với ngoại lực)

hệ gồm hai vật:

m vm vm v' m v' 1 1 2 2 1 1 2 2

+HS thảo luận nhóm, đại diện nhóm

phát biểu:

- Đại diện nhóm1:......

- Đại diện nhóm2:.........

- Đại diện nhóm3:.......

* Cho hai xe lăn khối lượng lần lượt là m1và m2 tương tác với nhau trên đệm không khí.

- Bố trí thí nghiệm.

- Tiến hành thí nghiệm.

m1 m2

+ Lần1: Cho xe 1 đứng yên xe 2 chuyển động tới va chạm với xe1.

+Lần2: Thay đổi khối lượng hai xe, cho xe 1 đứng yên xe 2 chuyển động tới va chạm với xe1.

+ Lần3: Cho xe 2 đứng yên xe 1 chuyển động tới va chạm với xe 2 Dùng cổng quang điện để đo thời gian,tính các vận tốc các xe trước và sau tương tác.

* v s

t

. Hãy đề xuất phương án thí nghiệm kiểm nghiệm định luật trên. * GV chia lớp thành 3 nhóm, nhiệm vụ của mỗi nhóm là tìm phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm định luật trên. * GV nhận xét phương án của học sinh. Tiến hành làm thí nghiệm để minh họa định luật trên. Xét tương tác của hai xe lăn ( hệ hai vật) trên đệm không khí ( hệ cô lập). GV hgướng dẫn học sinh quan sát thí nghiệm, cách đọc đồng hồ... Lần lượt làm thí nghiệm . Nêu cách tính vận tốc các xe trước và sau tương tác. * Định hướng của giáo viên: - Chiều rộng bản chắn sáng là s =1cm, thời gian chắn sáng là t (số chỉ trên đồng hồ) - Xe chuyển động không ma sát v = ?

* Thống kê kết quả thí nghiệm đã thực hiện.

Thí

nghiệm

Trước va chạm				Sau va chạm
Xe1		Xe2		Xe1		Xe2
V1` (m/s)	m1v1 (kg.m/s)	V2 (m/s)	m2v2 (kg.m/s)	v’1 (m/s)	m1v’1 (kg.m/s)	v’2 (m/s)	m2v’2 (kg.m/s)
lần1 m1= 0,2kg m2=0,25kg	0	0
lần2 m1=0,2kg m2=0,2kg	0	0
lần3 m1=0,25kg m2= 0,2kg			0	0

GV làm thí nghiệm minh họa.

HS quan sát đọc số liệu ghi vào bảng và tính toán.

Nhận xét tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác.

Hoạt động 3. ( 10 phút)

3. Va chạm mềm

* Một vật khối lượng m1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang

nhẵn với vận tốc v, đến va chạm

1

với vật khối lượng m2 đang đứng yên trên mặt ngang ấy. Biết rằng sau va chạm hai vật nhập làm một,

chuyển động với cùng vận tốc v.

Xác định v.

HS 1.......

HS 2.....

Điều kiện áp dụng đinh luật bảo toàn động lượng là hệ phải là hệ cô lập, hệ quy chiếu là hệ quán tính.

HS:......

+ hệ hai vật m1, m2 là hệ cô lập vì không có ma sát, các ngoại lực tác dụng lên hệ gồm: Các trọng lực, các phản lực pháp tuyến chúng triệt tiêu nhau.

+ Động lượng của hệ trước tương

tác là:



P m1v1 (vì v2= 0)

Nếu sau va chạm các vật nhập thành một khối và cùng chuyển động thì vận tốc của chúng được xác định như thế nào? GV lấy bài toán ví dụ. . Ap dụng định luật bảo toàn động lượng xác định vận tốc hai vật sau tương tác. Định hướng của giáo viên. - điều kiện áp dụng định luật. - Hệ m1 , m2 có phải là hệ cô lập không , vì sao? - Viết biểu thức động lượng của hệ trước và sau tương tác.

+Động lượng của hệ sau tương tác là:

' 

P  (m1 m2 )v

+ áp dụng định luật bảo toàn động lượng: '

P P

m v (m m )v

1 1 1 2

vm v

1 1

m1 m2

+ ta thấy vvà vcùng hướng nên ta

1

v m1v1

có thể viết: m1 m2

* Nếu sau va chạm các vật nhập thành một khối thì được gọi là va chạm mềm.

4. Chuyển động bằng phản lực

HS1......

HS2.......

Chuyển động bằng phản lực là:

chuyển động của một vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về hướng ngược lại một phần của chính nó.

- áp dụng định luật bảo toàn động lượng tính v. - Hướng của vvà v. 1 . Va chạm thế nào được gọi là va chạm mềm? Máy bay phản lực, tên lửa, pháo thăng thiên chuyển động của chúng có điểm gì đặc biệt so với các chuyển động thông thường khác? Định hướng: Lực nào làm nó chuyển động? . Sự giật lùi của súng khi bắn là một chuyển động bằng phản lực nhưng không liên tục.Tên lửa, pháo thăng thiên có chuyển động bằng phản lực liên tục. * Bài toán chuyển động của tên lửa.

* Xét một tên lửa có khối lượng tổng cộng là M, lúc đầu đứng yên. Khi cháy khối lượng khí m đã phụt ra

phía sau với vân tốc v, xác định vận tốc tên lửa .

V

+ Hệ tên lửa khi chuyển động có thể coi là cô lập, nên áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ.

+ Lúc đầu tên lửa đứng yên nên

động lượng bằng không.



P  0

+ Khi chuyển động thì động lượng

là:p'mvM 

V

Theo định luật bảo toàn động lượng

thì: mvM 

V 0

m 

V -v M

Dấu (-) chứng tỏ hướng bay của tên lửa ngược với hướng khí phụt ra.

HS suy nghĩ và trả lời.

HS1:......

HS2......

* HS tiếp thu ghi nhớ.

. Xác định vận tốc của tên lửa  V Định hướng của giáo viên. - Vận dụng định luật bảo toàn động lượng xác định vận tốc tên lửa. - Động lượng tên lửa lúc đầu bằng bao nhiêu? - Động lượng của tên lửa khi khí phụt ra ? - Từ biểu thức bên dấu(-) nói điều gì? . Hãy trả lời các câu hỏi sau: - Tại sao khi bắn súng trường cần ghì chặt súng vào vai? - Tai sao khi nhảy từ thuyền lên bờ thì thuyền giật lùi lại? * GV hoàn thiện các câu trả lời .

Nguyên tắc của chuyển động bằng phản lực được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong kĩ thuật, đặc biệt quan trọng trong việc chế tạo động cơ phản lực và tên lửa.

IV. Củng cố bài học.(7 phút)

GV nhắc lại trọng tâm bài học,ra bài tập về nhà cho học sinh.

Chuẩn bị bài: Công và công suất.

Hướng dẫn học sinh trả lời vào phiếu học tập.

PHIẾU HỌC TẬP

Câu1.Một máy bay có khối lượng 160 tấn đang bay với vận tốc 870km/h. Tính động lượng của máy bay?

A. 38,66.106kgm/s. C. 38,66.107kgm/s

B. 139,2.105kgm/s. D. 1392 kgm/s



Câu2. Một quả bóng đang bay ngang với động lượng P thì đập vuông góc vào

một bức tường thẳng đứng, bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường có cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động của quả bóng là:



A. Bằng 0. C. 2 P



B. Bằng P



D. - 2 P

Câu3. Toa xe thứ nhất có khối lượng 3 tấn chạy với vận tốc 4m/s đến va chạm đàn hồi với một toa xe thứ hai đang đứng yên có khối lương 5 tấn làm toa này chuyển động với vận tốc 3m/s. Sau va chạm, toa thứ nhất chuyển động với vận tốc bằng bao nhiêu? chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của toa thứ nhất.

A. 9m/s. C. – 9m/s.

B. 1m/s. D. – 1m/s.

Đáp án

Câu1. A. Câu2. D. Câu3. B.

2.5.2- SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI SỐ 2. “ CƠ NĂNG”

I . Mục tiêu tiết học

1 - Về kiến thức

1. Thiết lập và viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.

2.1- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.

2.2- Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường để giải một số bài toán đơn giản.

3.1- Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo.

3.2- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi lò xo.

2- Về kĩ năng:

Vận dụng được công thức tính cơ năng của vật chuyển động dưới tác của lực đàn hồi lò xo để giải một số bài toán đơn giản.

3- Thái độ , tình cảm:

- Hình thàn thái độ hào hứng, say mê học tập.

- Tích cực tự lực trong học tập.

- Chủ động, mạnh dạn bày tỏ ý kiến, quan điểm của bản thân.

II. Chuẩn bị bài học.

1. Giáo viên

- Phương tiện, đồ dùng dạy học.

- Sách GK, phiếu kiểm tra trắc nghiệm.

- Bộ thí nghiệm trực quan như con lắc đơn, con lắc lò xo.

2. Học sinh

Ôn lại các một số kiến thức đã học về động năng, thế năng và cơ năng (đã được học ở THCS ). Công và công thức tính công của lực.

III. Sơ đồ tiến trình dạy học.

* Công của lực F: A = FS cos

* Cơ năng của vật W = Wđ +Wt

MN

đ

đ

2

1

2

2

2

1

Trong quá trình chuyển động của một vật chịu tác dụng của trọng lực hay lực đàn hồi, động năng và thế năng của vật có mối liên hệ với nhau như thế nào?

Vật chuyển động trong trọng trường dưới tác dụng của trọng lực:

+ Công của trọng lực với độ biến thiên động năng của vật

A

= W (N) – W (M) =

1

2

mv -mv

(1)

+ Công của trọng lực với sự biến thiên thế năng của vật

AMN = Wt(M) – Wt(N)

(2)

* Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

* Từ (1) và (2) ta có:

Wđ(M) + Wt(M) = Wđ(N) + Wt(N)

W (M) = W (N)

* Vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi

+ Thế năng đàn hồi: Wt = 1 k( l )2

2

+ Cơ năng của vật : W = 1 mv 2 + 1 k( l )2

2

2

* Định luật bảo toàn cơ năng

+ Vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực

2

+ Vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi

W = 1 mv 2 + mgz = hằng số

W = 1 mv 2 + 1 k( l )2

2

2

* Điều kiện áp dụng định luật: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi.

* Nếu vật chuyển động còn chịu tác dụng của lực cản, lực ma sát...thì cơ năng của vật sẽ không bảo toàn, khi đó công của lực

cản, lực ma sát...bằng độ biến thiên cơ năng.