Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 23: Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng (tiếp)

Bài 23 ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Định nghĩa được xung lượng của lực, nêu được bản chất và đơn vị đo của xung lượng. - Định nghĩa được động lượng , nêu được bản chất và đơn vị đo của động lượng. - Từ định luật II Niuton suy ra được định lí biến thiên động lượng. 2. Kĩ năng: - Vận dụng được định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm mềm. - Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Soạn bài trước. 2. Học sinh: Ôn tập kiến thức về định luật II NiuTon. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 38 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm xung lượng của lực (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Cầu thủ đá quả bóng đưa vào lưới đối phương. Hòn bi-a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi hướng. Trong hai ví dụ trên, quả bóng, hòn bi-a đã chịu tác dụng ngoại lực đáng kể trong khoảng thời gian dài hay ngắn? - Để làm đổi hướng chuyển động của các vật này ta phải tác dụng lực có độ lớn như thế nào? - Nếu lực tác dụng vào vật không đổi cả về hướng và độ lớn trong khoảng thời gian ngắn thì tích số của vectơ lực với khoảng thời gian ngắn đó gọi là xung lượng của lực ấy. - Vậy đơn vị xung của lực là gì? - Khoảng thời gian ngắn. - Ta phải tác dụng lực có độ lớn đáng kể trong khoảng thời gian ngắn. - Ghi nhận. - Là (N.s) I. Động lượng 1. Xung lượng của lực: - Khi một lực(không đổi) tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian Dt thì tích Dt.gọi là xung lượng của lực trong khoảng thời gian Dt. - Đơn vị xung lượng của lực là Niutơn giây (N.s) 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm động lượng (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức * Tác dụng của xung lượng có thể giải thích dựa vào định luật II Niuton: - Giả sử lực (không đổi) tác dụng vào một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc . Trong khoảng thời gian tác dụng Dt, vận tốc của vật biến đổi thành ,trong khoảng thời gian này vật thu được gia tốc được xác định bằng công thức nào? - Áp dụng định luật II Niutơn cho vật? - Thay công thức tính vào phương trình tên ta được phương trình nào? - Biến đổi kết quả trên ta được: m- m = Dt(23.1). Nhận xét 2 vế của phương trình (23.1)? - Ta gọi lại lượng = m(23.2) là động lượng của vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc . - Hướng của động lượng như thế nào? - Độ lớn của động lượng được tính như thế nào? - Đơn vị của động lượng là gì? - Vật đã thu được gia tốc: = . - Theo định luật II Niutơn: m= - Ta có: m= -Vế phải của (23.1) chính là xung lượng của lực, còn vế trái xuất hiện độ biến thiên của đại lượng = m - Ghi nhận. - Động lượngcó hướng cùng hướng với vận tốc . - Độ lớn P = m.v - Đơn vị của động lượng là kg.m/s. 2. Động lượng: a. Định nghĩa: Động lượng của một vật là đại lượng vectơ được xác định bằng tích của khối lượng m với vận tốc của vật ấy: b. công thức:= m - Động lượng có hướng cùng hướng với vận tốc. - Đơn vị của động lượng là kilôgam mét trên giây (kg.m/s). 3. Hoạt động 3: Tìm hiểu định lí biến thiên động lượng (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Thay m= vào (23.1) ta được phưong trình như thế nào? - Công thức (23.3b) cho ta kết luận được gì? - Ta được: D- D = Dt(23.3a) hay: D= Dt(23.3b) - Độ biến thiến động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. 3. Định lí biến thiên động lượng: - Độ biến thiến động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. - Biểu thức: D- D = Dt hay: D= Dt - Định lí biến thiên động lượng thực chất là một cách phát biểu khác của định luật II Niutơn. 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời câu hỏi C1? 2. Giải câu hỏi C2? 1. Đơn vị của động lượng là . Biến đổi = mà ta có là đơn vị của lực (N) nên đơn vị của động lượng tương đương với Ns 2. Từ công thức: D= Dt Về độ lớn ta có: DP = Dt.F « m.Dv = Dt.F, vì v0 = 0 nên v = Dv = F. Dt = 50.0,01 = 0,5(m/s) IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: Tiết 39: ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiếp theo) 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu về định luật bảo toàn động lượng (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Hệ vật là gì? - Hệ vật trong điều kiện nào là hệ cô lập? - Trong hệ cô lập, các vật bên rong tương tác với nhau như thế nào? - Xét một hệ cô lập gồm hai vật nhỏ, tương tác với nhau qua các nội lực và trực đối nhau. Theo định luật III Niutơn thì ta có mối quan gì giữavà? = - - Trong khoảng thời gian tác dụng Dt, động lượng của mỗi vật biến thiên lần lượt là D và D. Áp dụng công thức (23.3b) cho từng vật? ta có: - Từ = - ® D= -D hay D+D= . Nếu = +là động lượng của hệ thì biến thiân động lượng của hệ bằng tổng các biến thiên động lượng của mỗi vật: D= D+D= . - Biến thiên động lượng của hệ bằng không, nghĩa là động lượng của hệ như thế nào? - Là hệ gồm hai vật trở lên. - Không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng. - Các vật bên trong hệ tương tác với nhau bằng nội lực, theo định luật III Niutơn trực đối nhau từng đôi một. - Theo định luật III Niutơn: = - - Ta có: D = .Dt (23.4) D= .Dt (23.5) - Ghi nhận. - Động lượng của hệ như thế nào? không đổi. += (23.6) II. Định luật bảo toàn động lượng 1. Hệ cô lập: - Một hệ nhiều vật được gọi là hệ cô lập khi không có ngoại lực tác dụng hoặc nếu có thì các ngoại lực này cân bằng nhau. - Trong hệ cô lập, chỉ có các nội lực tương tác giữa các vật, các nội lực này trực đối từng đôi một. 2. Định luật bảo toàn động lượng: a. Phát biểu: Tổng động lượng của một hệ cô lập được bảo toàn (biểu diễn bằng một vectơ không đổi cả về hướng và độ lớn) b. Công thức: +=+ hay: += +: Tổng động lượng của hệ trước tương tác. +: Tổng động lượng của hệ sau tương tác. 2. Hoạt động 2: Xét bài toán va chạm mềm (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Xét vật m1 chuyển động với vận tốc đến va chạm vào vật m2 đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập thành một chuyển động với vận tốc . Xác định . - Tính động lượng của hệ trước va chạm? - Tính động lượng của hệ sau va chạm? - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng? - Từ đó xác định vận tốc ? - Lắng nghe và chuẩn bị trả lời câu hỏi. - Động lượng của hệ trước va chạm: += m1+= m1 -Động lượng của hệ sau va chạm:+= m1+ m2 - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: += + - Lên bảng giải. 3. Va chạm mềm: - Xét vật m1 chuyển động với vận tốc đến va chạm vào vật m2 đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập thành một chuyển động với vận tốc . Xác định . - Động lượng của hệ trước va chạm: += m1+= m1 - Động lượng của hệ sau va chạm:+= m1+ m2 - Vì không có ma sát nên các ngoại lực tác dụng có các trọng lực và các phản lực cân bằng nhau, hệ (m1, m2) là một hệ cô lập. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: += + « m1= (m1 + m2) « = - Va chạm trên đây của hai vật m1 và m2 được gọi là va chạm mềm. 3. Hoạt động 3: Tìm hiểu chuyển động bằng phản lực (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Giả sử: Khi phóng tên lửa, động lượng ban đầu của tên lửa bằng . Khi lượng khí có khối lượng m phụt ra phía sau với vận tốc thì phần còn lại của tên lửa có khối lượng M chuyển động với vận tốc . Áp dụng định luật bảo toàn động lượng? - Tìm công thức tính ? - Nhận xét chiều của và ? - Theo định luật bảo toàn động lượng: m.+ M= - Theo đó = - - Ta thấy và ngược chiều nhau, nghĩa là khi có lượng khí phụt ra phía sau thì tên lửa bay về phía trước. 4. Chuyển động bằng phản lực: - Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về một hướng một phần của chính nó, phần này có động lượng theo hướng ấy, phần còn lại phải tiến về phía ngược lại. - Ví dụ: Chuyển động của tên lửa, súng giật khi bắn... 4. Hoạt động 4: Dặn dò (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Về nhà làm bài tập 23.8, 23.4 SBT trang 53 - 54 Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: