Hoạt động của học sinh | |
Trong thực tế, các em gặp rất nhiều hiện tượng va chạm như va chạm giữa các quả bia, bóng rơi xuống bàn rồi nảy lên … Nhìn chung,sau va chạm các vật thu được gia tốc và vận tốc biến đổi đều theo thời gian. Vận tốc của các vật biến đổi tuân theo quy luật nào? Trong quá trình va chạm, lực tương tác giữa các vật tuân theo quy luật nào? Thực tế, các vật tương tác với nhau trong thời gian rất ngắn, lực tác dụng rất lớn, việc đo lực gặp rất nhiều khó khăn, ta không thể sử dụng phương pháp động lực học. Vậy giải bài toán trên bằng phương pháp nào? Người ta nghiên cứu và thấy rằng: có một số đại lượng không thay đổi theo thời gian. Đó là những đại lượng bảo toàn . Giới thiệu những định luật bảo toàn cơ bản của cơ học: + Định luật bảo toàn động lượng + Định luật bảo toàn cơ năng. ( Ghi tên chương và tên bài). | HS : vr vr art . 0 HS : Các lực tương tác giữa các vật là những lực trực đối (tuân theo định luật III Newton) và độ lớn tính theo định luật II Newton: F ma |
Có thể bạn quan tâm!
-
Vai Trò Quan Trọng Của Kiểu Định Hướng Khái Quát Chương Trình Hóa. -
Biện Pháp Phát Triển Hoạt Động Nhận Thức Tích Cực Tìm Tòi Giải Quyết Vấn Đề Của Học Sinh : -
Những Kỹ Năng Cơ Bản Của Phần “Các Định Luật Bảo Toàn” Sgk Vật Lí Lớp 10. -
Định Luật Bảo Toàn Động Lượng Của Hệ Cô Lập: -
Mục Tiêu Dạy Học Và Đề Kiểm Tra Kết Quả Học Tập: -
Thiết kế phương án dạy học các bài Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng, Thế năng SGK Vật lí 10 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh - 9
Xem toàn bộ 85 trang tài liệu này.
Vấn đề 1: Khái niệm xung lượng của lực.
Hoạt động của học sinh | |
GV đưa ra các ví dụ: Cầu thủ sút quả bóng. Hai quả bia va chạm vào nhau. O Hãy cho biết: Thời gian tác dụng lực? Độ lớn của lực tác dụng? Kết quả của lực tác dụng đối với từng vật? Khái quát: Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn có thể gây biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật. Thông báo khái niệm xung lượng. | * HS suy nghĩ, thảo luận, trả lời của GV. Thời gian tác dụng lực rất ngắn. Độ lớn của lực rất lớn. Lực tác dụng làm vật bị biến dạng, đổi hướng chuyển động. * Ghi định nghĩa và đơn vị xung lượng của lực. |
Vấn đề 2: Xây dựng khái niệm động lượng.
Hoạt động của học sinh | |
Đề xuất vấn đề: Dưới tác dụng của lực, vật thu được gia tốc nên vận tốc của nó biến đổi. Dưới tác dụng của xung lượng của lực, trạng thái chuyển động của vật cũng biến đổi. O Làm thế nào để tạo ra xung lượng? Để biết tác dụng cụ thể của xung | Tác dụng lực lên vật trong khoảng thời gian ngắn. |
lượng, ta xét bài toán sau: Phát phiếu học tập :
v1
Một vật có khối lượng m, đang
* Làm việc cá nhân trên phiếu học tập.
chuyển động với vận tốc
r . Tác
F
dụng lên vật lực r không đổi trong thời gian t thì vận tốc của vật đạt
.
v2
tới r
1.Tìm gia tốc vật thu được. 2.Tìm xung lượng của lực
r theo r ,
Trình bày kết quả
trước lớp và
v2
r và m.
F v1
thảo luận.
Nếu HS không làm được có thể gợi ý :
F
Viết công thức tính a ?
r v2 v1
a
t
F a v2 v1
r r r
r
t m t m m (1)
a liên hệ với
r như thế nào?
Tổ chức cho HS thảo luận và
thông báo:
Vế trái chính là xung lượng của lực
trong khoảng thời gian t , vế xuất hiện sự biến thiên của tích
phải
mv .
Người ta đặt
p mv .
Gọi
p là động lượng của vật.
HS có thể trả lời:
O Động lượng của một vật là một đại lượng như thế nào?
+ Động lượng bằng khối lượng .
+ Động lượng bằng khối lượng nhân véctơ vận tốc.
+ Động lượng là đại lượng vécto.
Thể chế hóa kiến thức, nhận xét câu trả lời của HS, rút ra kết luận.
* Ghi kết luận.
Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận
tốc v là đại lượng được xác định
bởi công thức:
p mv
Động lượng là một vécto cùng hướng với vận tốc của vật.
Đơn vị của động lượng là kg.m/s.
O Xung lượng của lực làm biến đổi
HS: Từ biểu thức (1):
mr mr F t
� r r
v2 v1 r
động lượng của vật, độ
biến thiên
p2 p1 F t
động lượng được xác định như nào?
Thể chế hóa kiến thức:
thế
haypr
r
Ft
Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời
gian đó.
HS: Ghi cách diễn đạt khác của định luật II Newton.
r r
p Ft
Phát biểu trên là cách diễn đạt khác của định luật II Newton.
Ý nghĩa của biểu thức: Xung lượng của lực càng lớn thì biến thiên động lượng càng lớn.
Vấn đề 3: Xây dựng định luật bảo toàn động lượng.
Hoạt động của học sinh | |
Thông báo: Khái niệm hệ cô lập. Một hệ gồm nhiều vật khi không có | * HS ghi nhớ. |
Hệ gồm vật và Trái Đất. |
Hệ gồm hai hòn bi va chạm |
vào nhau trên mặt bàn nằm |
ngang không ma sát. |
HS: ??? |
HS: Các vật tương tác với nhau |
những lực trực đối |
r r
F1 F2
O Độ biến thiên động lượng của các
p1 F1t
r
vật bằng bao nhiêu, có đặc điểm gì?
r r
t
p2
p2 F2
p p1 p2
O Tổng độ biến thiên động lượng của cả hệ ?
r
�
p1
HS:
r
1 2
pr pr 0
Gọi :
r r r là tổng động lượng
HS: Biến thiên động lượng của
của hệ.
hệ bằng không, suy ra động
O Có thể suy luận gì về
tổng động
lượng của cả hệ không đổi.
r r .
lượng của cả hệ tác?
trước và sau tương
p1 p2 const
Tổng động lượng của hệ cô lập không thay đổi.
Mở rộng vấn đề, thể chế hóa kiến thức:
Người ta đã nghiên cứu hệ cô lập gồm
r r r
nhiều vật và cho kết quả được phát biểu như sau: Động lượng của một hệ bảo toàn.
p1 p2 ... pn const
tương tự và cô lập được
* Phát biểu định luật.
Với n là số vật trong hệ cô lập.
O Có thể kiểm tra kết quả trên như thế nào?
HS: Có thể làm thí nghiệm xác định động lượng của các vật trong hệ trước và sau va chạm bằng cách đo khối lượng và
vận tốc của các vật. So sánh | |
tổng động lượng của các vật | |
trước và sau va chạm. | |
GV giới thiệu dụng cụ: | |
Hai vật tương tác với nhau là hai xe | |
có khối lượng m1, m 2. | |
Dụng cụ đo vận tốc là bộ cần rung | |
điện ghi lại những đoạn đường vật đi | |
được sau những khoảng thời gian bằng | |
nhau là 0,02s. | Khử ma sát giữa bánh xe và |
O Chọn hai vật tương tác như thế nào | thanh ray trượt. |
để có hệ hai vật là cô lập? | * HS làm việc theo nhóm, sau |
O Đo các đại lượng đó như thế nào? | đó cử đại diện báo cáo kết quả |
Phương án nào khả thi nhất? | làm được. |
Phương án khả thi: | |
Vật 1 đến va chạm với vật 2 | |
đứng yên, sau đó hai xe cùng | |
chuyển động trên máng nằm | |
ngang. | |
Nhờ băng giấy nối với vật 1 | |
xác định được vận tốc của vật | |
1 trước va chạm và cũng nhờ | |
băng giấy xác định được vận | |
tốc của hệ vật (1+2) sau va | |
Đồng ý với phương án thiết kế, nhận | chạm. |
xét: |
Tính tối ưu thể hiện ở:
+ Số lần đo vận tốc ít nhất.
+ Va chạm theo một phương dễ
thực
hiện, chỉ
cần một đồng hồ
xác định
được cả quá trình.
Bố trí và tiến hành thí nghiệm.
O Dựa trên định luật bảo toàn động
* HS thảo luận theo nhóm:
lượng
ở trên, thiết lập tỉ số
giữa vận
Nhóm 1: Từ định luật bảo toàn
tốc của hai xe sau khi dính vào nhau động lượng:
cùng chuyển động (V) và vận tốc của
m r (m m ) r
1v 1 2 V
xe 1 lúc đầu (v) ?
Do các chuyển động cùng hướng nên có thể bỏ dấu vécto: m1v (m1 m2 )V
� V m1
O Từ
bảng số
liệu, hãy tính tỉ số
V/v
v m1 m2
Nhóm 2: Xử lí số liệu kết quả
trong trường hợp m1=m2, m1=2m2,… ?
thí nghiệm:
m1(kg) | 0,16 | 0,16 | 0,16 |
m2 (kg) | 0,16 | 0,32 | 0,48 |
v (m/s) | 0,50 | 0,75 | 0,60 |
V | 0,245 | 0,24 | 0,16 |
Nhận xét: V m1
v m1 m2
O So sánh kết quả thực nghiệm và kết
HS: Trong phạm vi sai số
cho
quả tính toán từ lí thuyết?
GV xác nhận, thể chế hóa kiến thức. Trong thí nghiệm trên, ta đã đơn giản hóa bằng cách cho các vật chuyển động cùng phương, cùng chiều. Thực tế, nếu
phép, kết quả thực nghiệm phù hợp với lí thuyết xây dựng được.