Giáo án giảng dạy môn Vật lý 10 - Bài: Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

Trường: PTTH Lưu Văn Liệt GVHD: Nguyễn Thị Kim Linh Lớp: 10B1 SV: Trần Lâm Ngân MSSV: 1032228 Lớp: SP Lý tin K29 Trần Lâm Ngân GIÁO ÁN GIẢNG DẠY BÀI: VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI ( 2 TIẾT) I. Mục tiêu: + Nắm vững các đặc điểm của va chạm đàn hồi và va chạm mềm. Phân biệt được hai loại va chạm + Biết áp dụg các định luật bảo toàn của từng loại va chạm để giải bài tập. II. Yêu cầu học sinh: 1) Chuẩn bị trước bài này: Xem lại đlbt động lượng – khái niệm hệ kín. 2) Chuẩn bị sau bài này: Làm bài tập vận dụng III. Các hoạt động có thể chỉ đạo cho học sinh làm việc trong bài: + Mô tả chuyển động của các vật trong va chạm dựa vào hình vẽ. + Thảo luận và làm bài tập vận dụng IV. Các phương pháp giảng dạy: đàm thoại, diễn giảng, trao đổi nhóm V. Phương tiện dạy học: nêu ví dụ thực tế VI. Nội dung giáo án: Thời gian Nội dung ghi bảng Hoạt động dạy Hoạt động học Tiết1 Phút 0 Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (3 phút). + Phát biểu ĐLBT cơ năng? Viết công thức ĐLBTCN cho trường hợp lực đàn hồi? Tìm các giá trị động năng và thế năng ở các vị trí A,B và O trong dao động của con lắc lo xo Phút 3 Hoạt động 2: Mở bài ( 3 phút). Khi xét một vật chuyển động cơ học thì người ta thường nghiên cứu các trạng thái chuyển động của vật như: chuyển động đều, chyuển động tròn và nghiên cứu nguyên nhân làm cho vật thay đổi trạng thái. Một trong những nguyên nhân đó là do va chạm của vật này với vật khác làm thay đổi trạng thái của chúng. Để biết các trạng thái của chúng thay đổi ra sau ta đi vào tìm hiểu bài: “Va chạm đàn hồi và không đàn hồi” Phút 6 1. Khái niệm va chạm: + VC cơ học là hiện tượng trong đó các vật gặp nhau và tương tác nhau qua tiếp xúc trực tiếp. + Trong tất cả các va chạm có thể áp dụng được đlbt động lượng. Hoạt động 3: khái niệm va chạm (5 phút) Trong thực tế chúng ta thường nghe nói đến sự va chạm. Vậy, em nào có thể cho ví dụ về va chạm? Vậy va chạm cơ học là gì? Khi hai vật VC nhau thì thời gian tương tác của chúng rất nhỏ nên lúc này xuất hiện các nội lực rất lớn so với ngoại lực. Chúng ta có thể bỏ qua ngoại lực Vậy hệ chỉ chịu tác dụng của nội lực gọi là hệ gì? Trong hệ kín thì ta áp dụng được định luật gì? Phát biểu định luật? Tại nạn giao thông, đánh bi–a, búa đóng đinh Hai vật gặp nhau và tương tác nhau qua tiếp xúc trực tiếp Gọi là hệ kín Áp dụng được đlbt động lượng. Động lượng trước và sau va chạm thì bằng nhau. Phút 11 2. Phân loại va chạm: + Có 2 loại va chạm * Va chạm đàn hồi: Là va chạm giữa hai vật mà sau khi va chạm hai tiếp tục chuyển động tác rời nhau với vận tốc riêng biệt và động năng toàn phần của chúng trước và sau va chạm là không đổi. Ví dụ: bắn bi, đánh tennis, bóng bật tường * Va chạm mềm: Sau va chạm hai vật dính vào nhau và chuyển động cùng một vận tốc được gọi là va chạm mềm hay va chạm hoàn toàn không đàn hồi. + Động năng của hệ trước và sau va chạm không được bảo toàn. + Ví du: đóng đinh + Trong thực tế thì các va chạm thường ở giữa hai trường hợp va chạm nói trên. Hoạt động 4: Phân loại va chạm ( 15 phút) Chúng ta đã biết thế nào là va chạm rồi. Vậy, để biết có những loại va chạm nào ta sang phần 2 Bây giờ ta trở lại ví dụ đánh bi-a. Sau va chạm thì hai viên bi chuyển động như thế nào? Trong quá trình va chạm hai viên bi có biến dạng không? Trong thực tế khi va chạm hai viên bi bị biến dạng đàn hồi, nhưng sau đó rất nhanh nó lấy lại hình dạng ban đầu và động năng toàn phần không thay đổi. Va chạm có các đặc điểm như vậy gọi là va chạm đàn hồi Vậy tóm lại va chạm đàn hồi là va chạm như thế nào? Em nào có thể cho thêm một vài ví dụ vể va chạm đàn hồi Sau đây thầy có một ví dụ (đạn bắn vào bao cát), các em hãy cho biết va chạm của đạn và bao cát có phải là va chạm đàn hồi không? Vì sao? đạn Túi cát Va chạm như thế được gọi là va chạm mềm. Vậy VC mềm là gì? Bao cát sau va chạm có hình dạng như thế nào so với lúc đầu? Vậy ta nói, sau va chạm vật bị biến dạng và không được hồi phục. Do vật biến dạng không được hồi phục nên một phần động năng của hệ đã chuyển thành nhiệt năng. Do đó, động năng của hệ trước và sau va chạm không được bảo toàn. Tóm lại va chạm mềm có những đặc điểm như thế nào? Một em hãy phân biệt va chạm mềm và va đàn hồi. Bây giờ ta trở lại với ví dụ va chạm của hai viên bi-a. Sau khi va chạm thì tại vị trí tiếp xúc của mỗi viên bi thì như thế nào? Sự nóng lên này có nghĩa là động năng của hai vật đã chuyển hoá thành nhiệt năng. Vậy trong thực tế ta thấy các va chạm thường không tuyệt đối đàn hồi mà thường ở giữa 2 trường hợp nói trên. Hai hòn bi văng ra xa nhau, tác rời nhau và chuyển động với vận tốc khác nhau. Trong quá trình VC thì hai viên bị có biến dạng nhưng sau đó chúng lấy lại hình dạng ban đầu. VC đàn hồi là sau va chạm hai vật tách rời nhau, chuyển động với vận tốc khác nhau và động năng trước và sau khi va chạm được bảo toàn. ( Học sinh nêu ví dụ) Va chạm của đạn và bao cát không là va chạm đàn hồi. Vì sau khi va chạm hai vật không tách rời nhau mà chúng dính vào nhau và chuyển động với một vận tốc như nhau. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và chuyển động cùng một vận tốc được gọi là va chạm mềm hay va chạm hoàn toàn không đàn hồi. Có hình dạng khác lúc đầu. Sau va chạm thì hai vật dính vào nhau chuyển động cùng vận tốc và động năng toàn phần không bảo toàn + Va chạm mềm hai vật dính vào nhau chuyển động cùng vận tốc còn va chạm đh thì hai vật tách ra và chuyển động riêng biệt + Va chạm mềm thì động năng không bảo toàn những va chạm đàn hồi thì động năng bảo toàn. Tại các vị trí tiếp xúc của hai viên bị nóng lên Phút 26 3. Va chạm đàn hồi trực diện: + Khái niệm: Là va chạm mà tâm của hai quả cầu trước và sau va chạm luôn chuyển động trên cùng một đường thẳng. Sau va chạm O x trước va chạm O x + Áp dụng đlbtđl: (1) + Động năng được bảo toàn: (2) + Khi thì qua biến đổi ta có: Xét các trường hợp riêng: + Nếu thì Có sự trao đổi vận tốc + Nếu và thì Ví dụ: Bóng va chạm và tường, hòn bi va chạm vào quả tạ Hoạt động 5: Bài toán va chạm đàn hồi trực diện (15 phút). Bây giờ ta lần lượt xét từng loại va chạm Trở lại ví dụ va chạm đàn hồi của hai viên bi-a. Ta thấy là sau khi va chạm thì hai viên bị thường sẽ chuyển động theo những hướng như thế nào? Vậy thì có khi nào hai viên bi bật ngược trở ra không? Trong trường hợp này thì ta thấy là tâm của hai viên bi trước và sau và chạm như thế nào? Va chạm như vậy gọi là va chạm đàn hồi trực diện hay va chạm xuyên tâm. Vậy, tóm lại va chạm đàn hồi trực diện là va chạm như thế nào? Bây giờ ta xét va chạm của hai quả cầu như hình vẽ Dựa vào hình vẽ em nào có thể mô tả chuyển động của hai quả cầu trước và sau va chạm. Va chạm của hai viên bi là va chạm đàn hồi. Vậy, chúng ta có thể áp dụng được những định luật bảo toàn nào? Áp dụng đlbt động lượng ta được gì? Tại sao ta bỏ được dấu vectơ? Động năng bảo toàn nên ta có gì? Từ (1) ta được: (3) Từ (2) ta được: (4) +Khi thì lấy (4) chia (3) ta được gì? Thay (5) và (6) vào (3) ta được gì? Bây giờ ta xét một số trường hợp riêng: + Nếu thì thế vào biểu thức trên bằng gì? Đều này nói lên được gì? + Nếu và thì thế vào biểu thức trên bằng gì? Hãy nêu ví dụ cho trường hợp này? Chuyển động theo hai hướng khác nhau Có Cùng chuyển động trên một đường thẳng. Là va chạm mà tâm của hai quả cầu trước và sau va chạm luôn chuyển động trên cùng một đường thẳng. ( Học sinh mô tả) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và đlbt động năng. (1) Bỏ dấu vectơ vì cđ cùng phương. (2) Thay (5) và (6) vào (3) ta được: Có sự trao đổi vận tốc Ví dụ: Bóng va chạm và tường, hòn bi va chạm vào quả tạ Phút 41 Phút 45 Hoạt động 6: Củng cố lại và làm câu hỏi trắc nghiệm. Kết thúc tiết 1 ( 4 phút). + Thông báo hết tiết 1. Cho hs về nhà làm bài tập SGK. + Làm câu hỏi trắc nghiệm. tiết2 phút 55 4. Va chạm mềm: đạn Túi cát + Áp dụng đlbt động lượng: + Độ biến thiên động năng: Hoạt động 7: Bài toán va chạm mềm ( 10 phút) Trở lại ví dụ viên đạn bắn vào bao cát Em nào hãy mô tả lại quá trình chuyển động và va chạm của đạn và bao cát. Vậy, đối với trường hợp va chạm mềm thì ta áp dụng được đlbt nào? Vì là va chạm mềm nên động năng của hệ không bảo toàn. Ta đi tính độ biến thiên động năng của hệ. Độ biến thiên động năng của hệ thì bằng gì? Thế (*) vào công thức biến thiên động năng ta được gì? Viên đạn có khối lượng m đến VC vào một bao cát có kl M sau khi xuyên qua thì viên đạn bị mắc lại trong bao cát và cả hai cđ cùng vận tốc V Áp dụng đlbt động lượng: (*) 5. Bài tập vận dụng: Bắn một hòn bi thuỷ tinh có khối lượng m vào một hòn bi thép đứng yên có khối lượng 3m. Tính các vận tốc của hai hòn bi sau vc, biết va chạm là đàn hồi trực diện. Giải: Chọn chiều dương là chiều : Áp dụng công thức: Ta tính được: Sau va chạm các hòn bi bật ngược trở lại. Bài 2: Có thể hs giải theo 1 trong 2 cách dưới đây: Cách 1: Áp dụng công thức: Cách 2: Áp dụng đlbt động lượng: Suy ra: Kiểm tra: thế số vào công thức tính động năng để kiểm tra lại. Hoạt động 8: Bài tập vận dung ( 30 phút) Định hướng cho học sinh về cách giải bài tập Cho hs làm bài tập trong 7 phút. Gọi 2 HS lên bảng làm bài tập phần vận dụng và bài tập 2 SGK. Nhắc nhở học sinh chú ý về dấu của vận tốc Cho HS giải thích cách làm. Vì sau áp dụng được công thức tính Nhắc HS chú ý đơn vị. Cho học sinh làm bài tập 2 SGK trong 3 phút và gọi lên làm. Bài tập úng dụng: Chọn chiều dương là chiều : Áp dụng công thức: Ta tính được: Sau va chạm các hòn bi bật ngược trở lại. Học sinh giải thích cách làm Bài 2: Có thể hs giải theo 1 trong 2 cách dưới đây: Cách 1: Áp dụng công thức: Cách 2: Áp dụng đlbt động lượng: Suy ra: Kiểm tra: thế số vào công thức tính động năng để kiểm tra lại. Phút 85 Phút 90 Hoạt động 9: Củng cố (5 phút). + Phân biệt hai loại va chạm + Mỗi loại va chạm thì có đại lượng nào bt. + Về nhà làm bài tập còn lại trong SGK. Vĩnh Long, ngày 10 tháng 03 năm 2007 Nhận xét giáo viên hướng dẫn Người soạn Nguyễn Thị Kim Linh Trần Lâm Ngân