Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Phương pháp giải bài toán động lượng

Vấn đề 19: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LƯỢNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nắm được động lượng và độ biến thiên động lượng của một vật. - Nắm được định luật bảo toàn động lượng của hệ vật cô lập. 2. Kĩ năng: - Xác định động lượng và độ biến thiên động lượng của một vật. - Giải được bài toán bảo toàn động lượng của hệ vật cô lập. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Soạn phương pháp giải bài toán động lượng. Và chuẩn bị các bài toán mẫu. 2. Học sinh: Làm bài tập ở nhà đã giao. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Hoạt động 1: Trình bày phương pháp giải toán. (13 phút) 1. Bài toán 1: Quan hệ giữa động lượng và độ biến thiên động lượng của một vật. - Bước 1: Vẽ hình. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật. - Bước 2: Viết công thức tính động lượng của vật lúc đầu và lúc sau. Tìm công thức tính độ biến thiên động lượng của vật. + Động lượng của vật lúc đầu: + Động lượng của vật sau khoảng thời gian Dt: + Độ biến thiên động lượng: D= - - Bước 3: Áp dụng định lí động lượng: D= .Dt « m.(-) = .Dt (1). - Bước 4: Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động theo chiều dương để tìm kết quả. 2. Bài toán 2: Bảo toàn động lượng của hệ cô lập trong một hệ qui chiếu. - Bước 1: Xác định hệ khảo sát, vẽ hình và đặt: + m1, , : Khối lượng, vận tốc trước tương tác, vận tốc sau tương tác của vật 1. + m2, , : Khối lượng, vận tốc trước tương tác, vận tốc sau tương tác của vật 2. - Bước 2: Viết công thức tính động lượng của hệ vật trước tương tác và sau tương tác. + Tổng động lượng của hệ vật trước tương tác: = m1 + m2 + Tổng động lượng của hệ vật sau tương tác: = m1 + m2 - Bước 3: Lí luận hệ vật đã cho là một hệ cô lập, sau đó áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: = « m1 + m2= m1 + m2(1) - Bước 4: Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1 hoặc vật 2 lúc ban đầu, sau đó chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động theo chiều dương để tìm kết quả bài toán. * Chú ý: - Hệ cô lập: là hệ vật chỉ tương tác với nhau, không tương tác với các vật ngoài hệ. Ngoại lực = 0. - Hệ coi gần đúng là hệ cô lập: nội lực >> ngoại lực (ví dụ: hệ súng + đạn, đạn nổ, tên lửa...) 3. Bài toán 3: Bảo toàn động lượng của hệ cô lập trong nhiều hệ qui chiếu. * Chuyển các vật về cùng một hệ qui chiếu bằng công thức cộng vận tốc: * Các bước còn lại thực hiện như bài toán 2. 2. Hoạt động 2: Giải bài toán mẫu (dạng bài toán 1) (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Tóm tắt bài toán? - Viết công thức tính động lượng của viên đạn lúc đầu? - Viết công thức tính động lượng của viên đạn lúc sau? - Độ biến thiên động lượng của viên đạn? - Viết công thức định lí động lượng? - Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động và tính lực cần thiết để đẩy viên đạn? - Đề cho: m = 10-2kg, v0 = 0, v = 865m/s, Dt = 10-3s. Tính độ lớn lực F? - Ta có: = - Ta có: - Ta có: D= -= m - Ta có: D= .Dt hay m.(-) = .Dt (1). - Tự giải. Bài 23.4 SBT – Trang 53 - Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn. - Động lượng của viên đạn lúc đầu: = - Động lượng của viên đạn lúc sau: - Độ biến thiên động lượng của viên đạn: D= -= m - Định lí động lượng ta có: D= .Dt « m.(-) = .Dt (1). - Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động của viên đạn theo chiều dương ta có: m(v – v0) = F. Dt ® Độ lớn của lực đẩy viên đạn là: F = « F = 8650(N) 2. Hoạt động 2: Giải bài toán mẫu (dạng bài toán 2) (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Tóm tắt bài toán? - Gọi các tham số cho bài toán? - Tính động lượng của hệ lúc đầu? - Tổng động lượng của hệ lúc sau? - Chứng minh hệ đã cho là một hệ kín? Viết công thức của định luật? - Trường hợp ngược chiều với , hãy tìm v? - Trường hợp cùng chiều với , hãy tìm v? - Xe cát: m1 = 38kg, v1 =1m/s; vật m2 = 2kg, v2 = 7m/s. Vật chuyển động chui vào cát. Tính vận tốc của xe cát sau khi vật chui vào? - Làm như bước 1 của bài toán 2. - Tổng động lượng của hệ lúc đầu:= m1 + m2 - Tổng động lược của hệ lúc sau: = (m1 + m2) - Vì xe chuyển động không ma sát, hệ chỉ có trọng lực và phản lực tác dụng nhưng hai lực này cân bằng. Vậy ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0. m1 + m2= (m1 + m2) (1) - Tự giải. - Tự giải. Bài 23.8 SBT – Trang 53 + m1 m2 - Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe. - Gọi m1, : khối lượng, vận tốc ban đầu của xe và m2, : khối lượng, vận tốc của vật lúc đầu. - Khi vật chui vào cát ở trên xe thì vật và xe chuyển động cùng một vận tốc ngay sau đó. - Tổng động lượng của hệ lúc đầu: = m1 + m2 - Tổng động lược của hệ lúc sau: = (m1 + m2) - Xét he: gồm xe cát và vật được xem là một hệ kín. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: = « m1 + m2= (m1 + m2) (1) a. Trường hợp ngược chiều với - Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động theo chiều dương ta có: m1v1 – m2v2 = (m1 + m2)v ® Vận tốc của xe: v = « v = (m/s) b. Trường hợp cùng chiều với - Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động theo chiều dương ta có: m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v ® Vận tốc của xe: v = « v = (m/s) 4. Hoạt động 4: Dặn dò (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Về nhà làm bài tập 23.5, 23.6, 23.7 trang 54 sách bài tập. 2. Soạn bài công và công suất. - Ghi nhận vào vở bài tập. - Ghi nhận vào vở soạn. IV. Rút kinh nghiệm tiết dạy: