Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 23 - Tiết 1: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

Ngày soạn : Ngày giảng: TIẾT 1: ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Bài 23 - SGK Vật lý lớp 10) A. Mục tiêu cần đạt (các chuẩn cần đạt) C1. Viết được công thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng Mức độ thể hiện cụ thể chuẩn: [thông hiểu]. - Động lượng của vật chuyển động là đại lượng vectơ được đo bằng tích của khối lượng m và vectơ vận tốc của vật. - Trong hệ SI, đơn vị của động lượng là kilôgam mét trên giây (kg.m/s). C2. Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật Mức độ thể hiện cụ thể chuẩn: [thông hiểu]. - Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn. - Hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật là : = không đổi. - Xét hệ cô lập gồm hai vật tương tác, thì ta có: trong đó, là các vectơ động lượng của hai vật trước khi tương tác, là các vectơ động lượng của hai vật sau khi tương tác. C3. Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải được các bài tập đối với hai vật va chạm mềm Mức độ thể hiện cụ thể chuẩn: [vận dụng]. - Biết cách giải bài tập đối với bài toán hai vật va chạm mềm: Vật khối lượng m1 chuyển động trên mặt phẳng ngang, nhẵn với vận tốc, đến va chạm với một vật khối lượng m2 đứng yên trên mặt phẳng ngang ấy. Sau va chạm, hai vật nhập làm một, chuyển động với cùng một vận tốc. - Va chạm này gọi là va chạm mềm. Hệ này là hệ cô lập. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có: , suy ra . C4. Nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu]. - Một tên lửa khối lượng M lúc đầu đứng yên. Sau khi lượng khí với khối lượng m phụt ra phía sau với vận tốc , thì tên lửa chuyển động với vận tốc . - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta tính được : Tên lửa bay lên phía trước ngược với hướng khí phụt ra, không phụ thuộc vào môi trường bên ngoài là không khí hay chân không. Đó là nguyên tắc của chuyển động bằng phản lực. B. Phương tiện/thiết bị dạy học - Tranh vẽ to hình 23.3 SGK. - Mô hình tên lửa (nếu có). C. Gợi ý dạy học Bài 23 SGK được học trong 2 tiết: “Động lượng” được học ở tiết 1; “Định luật bảo toàn động lượng” được học ở tiết 2. Đặt vấn đề: GV giới thiệu vài nét mở đầu về các định luật bảo toàn (theo phần mở đầu chương của SGK). Nội dung 1. Động lượng Hoạt động 1. Tìm hiểu khái niệm “xung lượng của lực” Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - Nêu yêu cầu HV đọc mục I.1 SGK để có thể nhận thức thế nào là xung lượng của lực. Đọc SGK, thảo luận, nêu ra các đề xuất. (SGK) - Yêu cầu HV nêu ví dụ về lực (đủ lớn) gây ra sự biến đổi trạng thái của vật - Liên hệ thực tế, hoặc trao đổi, nêu ví dụ - Ví dụ: Đánh gôn, chơi bi, búa máy đóng cọc, v.v - Hướng dẫn HV tìm câu trả lời: Xung lượng của lực là gì?. - Tự suy nghĩ, trao đổi hoặc đọc SGK, trả lời (SGK) - Cho một số HV nhắc lại khái niệm xung lượng của lực; thông báo: khái niệm này là cơ sở để đưa ra một đại lượng vật lý mới (động lượng) và một định lí mới (định lí biến thiên động lượng). - Nhắc lại khái niệm xung lượng của lực; HV nhắc lại (SGK) và có nhu cầu dự đoán khái niệm mới, định lý mới Hoạt động 2. Tìm hiểu khái niệm động lượng - GV giới thiệu nội dung tiếp theo cần tìm hiểu: định luật II Niutơn - HV theo dõi phần trình bày của GV. - GV trình bày để ẫn HV đến với biểu thức về xung của lực: - HV trả lời theo suy nghĩ của mình. m2–m1= . Dt (1) - GV yêu cầu HV chỉ ra đại lượng mới xuất hiện ở biểu thức (1) - HV tự phát hiện hoặc trao đổi trả lời - Đại lượng mới xuất hiện là: . Dt - GV nhận xét ý kiến của HV và phân tích ý nghĩa của biểu thức (1) - HV tiếp thu và ghi nhớ - Đại lượng đo bằng .Dt là xung của lực trong thời gian Dt . như (SGK) để đưa ra động lượng = m Đại lượng = m được gọi là động lượng của một vật. - GV yêu cầu HV phát biển định nghĩa về động lượng HV có thể phát biểu theo SGK hoặc suy luận: HV phát biểu (SGK) - GV chốt lại định nghĩa và lần lượt yêu cầu HV nhắc lại, giới thiệu đơn vị đo động lượng - HV làm các câu C1 và C2. 2 – 1 = .Dt (2) hay D = . Dt (3) - GV yêu cầu HV diễn đạt công thức (3) bằng lời. yêu cầu các HV khác nhắc lại - HV nhắc lại cách diễn đạt công thức (3) HV phát biểu (SGK) - GV nhận xét và lưu ý cách diễn đạt khác của định luật II Niutơn và còn được gọi là định lí biến thiên động lượng Hoạt động 3. Củng cố và đánh giá - GV cho HV làm các bài 5 và 6 (SGK) và trả lời trước lớp. - HV làm bài tập, trả lời kết quả trước lớp HV chọn được chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng trước khi đập vào tường. - Lưu ý HV, chọn chiều dương (bài 6) Nội dung 2. Định luật bảo toàn động lượng Hoạt động 1. Tìm hiểu khái niệm “hệ cô lập” và Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập Hoạt động của GV Hoạt động của HV Kết quả mong đợi - GV giúp HV tìm hiểu về hệ cô lập, ví dụ về hệ cô lập trong thực tế. - HV tham gia tìm hiểu, nêu ví dụ về hệ cô lập - Hệ cô lập là hệ chỉ có sự tương tác giữa các phần tử trong hệ - Ví dụ: SGK - Lưu ý HV: hệ cô lập chỉ có nội lực tương tác giữa các vật (tuân theo định luật III Niutơn). - HV theo dõi, trao đổi, ghi nhớ - HV nhớ được: lực tương tác giữa các vật trong hệ tuân theo định luật III Niutơn - GV lần lượt đặt các câu hỏi dẫn dắt HV tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập - HV theo dõi, trao đổi, nêu ý kiến theo yêu cầu H1: Viết biểu thức lực tương tác giữa hai vật trong hệ - HV lần lượt nên ý kiến - HV viết được : 2 = - 1 (1) H2: Động lượng của mỗi vật có thay đổi không? Vì sao? - HV suy nghĩ, nêu ý kiến, trao đổi góp ý - HV nêu được có thay đổi. Vì vận tốc thay đổi H3: Viết biểu thức của định lý biến thiên động lượng cho mỗi vật - HV viết được : D1 = 1Dt (2) D2 = 2Dt (3) H4 : Từ các công thức (1), (2) và (3) ta suy ra điều gì ? - HV nêu nhận xét, nhóm bổ sung - Kết quả : D2 = - D1 hay D1 + D2 = 0 (4) H5 :“Biểu thức (4) cho phép ta kết luận điều gì về động lượng của hệ hai vật trên?” - HV suy nghĩ, có thể xem SGK, trả lời câu hỏi, nhóm bổ sung - HV nêu được : với hệ cô lập, iến thiên động lượng của hệ bằng không. Nói cách khác, động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn. GV cho HV nhắc lại nội dung định luật - Các HV nhắc lại định luật, Hv khác bổ sung hoàn thiện Hoạt động 2. Tìm hiểu về “va chạm mềm” - GV hướng dẫn và yêu cầu HV làm một số bài toán về va chạm mềm (SGK) - HV đọc SGK để hiểu đầu bài và trả lời các câu hỏi bên H1 : Hệ hai vật m1 và m2 có phải là một hệ cô lập không? - HV đối chiếu vời điều kiện của hệ cô lập để trả lời - HV đưa ra được nhận xét : Hệ hai vật m1 và m2 là một hệ cô lập H2 : Viết biểu thức của động lượng của hệ trước va chạm và sau va chạm ? - HV vận dụng biểu thức tính động lượng để viết biểu thức - (SGK) - Yêu cầu HV dùng định luật bảo toàn động lượng để tìm vận tốc của hệ - HV vận dụng biểu thức định luật bảo toàn động lượng để viết biểu thức, người khác bổ sung Hoạt động 3. Tìm hiểu thêm một ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng: chuyển động bằng phản lực GV nêu vấn đề về cần thiết, tiện lợi của việc dùng định luật bảo toàn động lượng để giải thích các chuyển động bằng phản lực . - HV theo dõi, trả lời câu hỏi, - Yêu cầu 1 HV trình bày bài toán về « Tên lửa » (SGK) - HV trình bày, người khác góp ý bổ sung = 0 => Súng chuyển động với vận tốc V ngược với chiều đạn bay. - Yêu cầu các nhóm làm bài tập C3 (SGK) - HV làm bài theo nhóm, trình bày kết quả, Hoạt động 4. HV làm một số bài tập về định luật bảo toàn động lượng tại lớp GV yêu cầu HV làm bài tập 7 (SGK) và bài tập 23.8 (SBT). HV làm bài vào vở theo yêu cầu của GV. GV chấm một số bài làm của HV. D. Hướng dẫn bài tập Trả lời C1, C2, C3: C1. Đơn vị động lượng p = mv là kg.ms-1 = (kg.ms-1), trong đó: 1 kg.ms-1 = 1 niutơn (N) C2. mv = FDt -> v = C3. Hệ (súng + đạn) có thể coi là hệ cô lập (bỏ qua mọi lực ma sát, lực cản). Ban đầu hệ đứng yên, tổng động lượng của hệ bằng không. Khi đạn có khối lượng m bắn đi với vận tốc v thì súng có khối lượng M chuyển động với vận tốc , tổng động lượng của hệ bằng: Theo định luật bảo toàn động lượng: = 0 => Súng chuyển động với vận tốc V ngược với chiều đạn bay. Trả lời câu hỏi và bài tập (SGK) 1, 2, 3, 4. Xem bài học 5. B ; 6. D ; 7. C 8. a) Xe A: b) Xe B: Hai xe có động lượng bằng nhau. 9.