Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 15: Bài toán về chuyển động ném ngang

Bài 15 BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG NÉM NGANG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phân tích được chuyển động thành phần, chuyển động tổng hợp. - Viết được các phương trình của hai chuyển động thành phần của chuyển động ném ngang. 2. Kĩ năng: - Chọn hệ qui chiếu thích hợp cho việc phân tích chuyển động ném ngang thành hai chuyển động thành phần -Áp dụng định luật II NiuTon để lập các phương trình cho hai chuyển động thành phần của chuyển động ném ngang. - Tổng hợp hai chuyển động thành phần để được chuyển động tổng hợp. Vẽ được quỹ đạo chuyển động. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Thí nghiệm kiểm chứng hình 15.2 SGK (nếu có) 2. Học sinh: Ôn lại các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều và của sự rơi tự do. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 25 1. Hoạt động 1: Phân tích chuyển động ném ngang (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Đặt vấn đề: Ném một viên phấn theo phương nằm ngang các em hãy quan sát quỹ đạo của nó, cho biết là đường gì? - Tại sao không là một đường thẳng nằm ngang? Để trả lời câu hỏi này chúng ta đi vào khảo sát chuyển động bị ném ngang của một vật M. - Để khảo sát chuyển động của viên phấn hay của chất điểm m việc đầu tiên ta làm gì? - Theo đề toán, M được ném tại vị trí cách mặt đất một độ cao h do đó chúng ta chọn hệ trục Oxy như hình vẽ, còn mốc thời gian chọn như thế nào? - Ta nhận thấy chất điểm M chuyển động theo quỹ đạo là một đường cong, giả sử vào thời điểm nào đó vật M ở vị trí như hình vẽ. Gọi Mx và My lần lượt là hình chiếu của M lên hai trục Ox và Oy. - Khi M nằm tại O thì Mx và My ở đâu? Có tọa độ bằng bao nhiêu? - Khi M ở vị trí như hình vẽ thì Mx và My có tọa độ như thế nào? - Điều này chứng tỏ rằng khi M chuyển động thì Mx và My cũng chuyển động theo. Chuyển động của các hình chiếu Mx và My gọi là các chuyển động thành phần. - Là đường cong. - Lắng nghe và chuan bị trả lời câu hỏi của giáo viên. - Chọn hệ qui chiếu. - Mốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật. (t0 = 0) - Ghi nhận. - Có tọa độ bằng 0. - Có tọa độ khác 0. - Ghi nhận. I. Khảo sát chuyển động ném ngang Xét vật M bị ném ngang theo phương ngang với vận tốc đầutừ một điểm O ở độ cao h so với mặt đất. Bỏ qua sức cản của không khí. Vật chỉ còn chịu tác dụng của trọng lực 1. Chọn hệ hệ qui chiếu: - Chọn hệ tọa độ Oxy có gốc O, trục hoành Ox hướng theo vectơ vận tốc, trục tọa độ Oy hướng theo vectơ trọng lực như hình vẽ. - Mốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật. (t0 = 0) O Mx My x y M 2. Phân tích chuyển động ném ngang: - Khi vật M chuyển động thì các hình chiếu Mx và My của nó trên hai trục tọa độ cũng chuyển động theo như hình vẽ. - Chuyển động của các hình chiếu Mx và My gọi là các chuyển động thành phần. 2. Hoạt động 2: Xác định các chuyển động thành phần (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Theo trục Ox vật M có chịu tác dụng của lực nào không? - Theo trục Ox vật M không thu được gia tốc hay ax = 0. Hãy tìm phưong trình tọa độ và phương trình vận tốc của vật M theo trục Ox? - Vậy theo trục Ox vật chuyển động mang tính chất gì? - Theo trục Oy vật M có chịu tác dụng của lực nào không? - Vậy vật có thu được gia tốc không? Bằng bao nhiêu? - Hãy viết phương trình chuyển động và phương trình vận tốc và phương trình vận tốc? - Không. - Ta có: vx = a.t + vox = v0 và x = a.t2 + v0x + x0 = v0.t ® x = v0.t - Chuyển động thẳng đều. - Chịu tác dụng của trọng lực. - Vật tu được gia tốc ay = g. - Ta có: vy = ay.t + voy = g.t và y = ay.t2 + v0y + y0 =g.t2 ® y = g.t2 3. Xác định các chuyển động thành phần. a. Các phương trình chuyển động theo trục Ox của Mx là : ax = 0 (1) vx = v0 (2) x = v0.t (3) b. Các phương trình chuyển động theo trục Oy của My là : ay = g (4) vy = g.t (5) y = g.t2 (6) 3. Hoạt động 3: Xác định chuyển động tổng hợp (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Từ (3) và (6) hãy tìm mối quan hệ giữa y và x? - Phương trình (7) gọi là phương trình quỹ đạo của vật. - Thời gian chuyển động của vật bị ném ngang bằng thời gian chuyển động của các thành phần. Do đó thời gian chuyển động của vật được xác định bằng thời gian rơi tự do từ cùng một độ cao, khi vật chạm đất hãy tìm t? - Từ đó tìm tọa độ của vật theo phương ngang? - Từ (3) ® t = thay vào (6) ta có: y = x2 (7) - Ghi nhận. - Khi vật chạm đất ta có: y = h =g.t2 ® t = - Ta có: xMax = v0.t = v0. II. Xác định chuyển động của vật 1. Dạng quỹ đạo: - Từ (3) ® t = thay vào (6) ta có: y = x2 (7) - Phương trình (7) gọi là phương trình quỹ đạo của vật. Vậy quỹ đạo chuyển động của vật là một nửa đường parabol. 2. Thời gian chuyển động: - Thời gian chuyển động của vật bị ném ngang bằng thời gian rơi tự do từ cùng một độ cao. - Khi vật M chạm đất ta có: y = h thay vào (6) ta được t = (8) 3. Tầm ném xa: Gọi L là tầm bay xa của vật ta có: L = xMax = v0.t = v0. (9) 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò ( 5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời C2 2. Làm các bài tập: 5, 6, 7 SGK trang 88. a. Thời gian rơi: t = = , tầm xa: L = 20.4 = 80 (m) b. Phương trình quỹ đạo của vật: y = x2 = x2 = 2. Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY