Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 10: Bài tập động lượng- Công, công suất

BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG- CÔNG, CÔNG SUẤT A. Mục tiêu. 1. Kiến thức: - Định nghĩa được động lượng, nêu được hệ quả: Lực với cường độ đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian hữu hạn có thể làm cho động lượng của vật biến thiên. - Phát biểu được định nghĩa hệ cô lập và định luật bảo toàn động lượng. - Phát biểu được định nghĩa công của một lực. Biết cách tính công của lực trong trường hợp đơn giản (lực không đổi ,chuyển dời thẳng). - Nêu được ý nghĩa của công âm. - Phát biểu được định nghĩa công suất và đơn vị của công suất .Nêu được đn vật lí của công suất . 2. Kĩ năng: - Phát hiện được ý nghĩa của xung lượng của lực. - Phát hiện công cơ học phụ thuộc như thế nào vào góc . -Vận dụng được công thức tính công và công suất để giải các bài tập đơn giản. 3. Thái độ: - Sử dụng được kiến thức để giải quyết các bài toán vật lí trong đời sống hàng ngày B. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Các bài tập làm thêm. 2. Học sinh: - Chuẩn bị các câu hỏi ở phần giao nhiệm vụ của bài trước. - Làm trước các bài tập ở nhà C. Phương pháp - Diễn giảng, vấn đáp, - Giải quyết vấn đề, thảo luận nhóm D. Tiến trình lên lớp 1. Ổn định tổ chức - Ổn định lớp, điểm danh - Kiểm tra sỉ số 2. Kiểm tra bài củ Viết biểu thức động lượng ? Phát biểu định lí biến thiên động lượng ? Ý nghĩa của xung lượng của lực? Định luật bảo toàn động lượng và viết biểu thức ? Định nghĩa và viết công thức tính công – công suất ? 3. Bài mới: Đặt vấn đề:Vận dụng kiến thức về động lượng và định luật bảo toàn động lượng, công và công suất để làm các bài tập Hoạt động của thầy và trò Nội dung kiến thức Hoạt động 1: Ôn lại các kiến thức đã học về động lượng. GV: Yêu cầu HS nêu các kiến thức về động lượng đã học HS: Tóm tắt lại các kiến thức GV: Chú ý cho học sinh đơn vị đo của các đại lượng trong công thức HS: Viết các biểu thức GV: Giải đáp các thắc mắc của học sinh về các kiến thức đã học: Hoạt động 2: Vận dụng kiến thức để giải bài tập GV: Cho HS tĩm tắt đề bài tập m = 2 kg v = 200 m/s (®) m1 = 1,5 kg Þ m2 = 0,5 kg v1 = 200 m/s (¯) v2 = ? HS: Tĩm tắt và vẽ hình GV : Ta xem hệ các mãnh đạn ngay khi đạn nổ là hệ kín vì sao ? HS : Vì nội lực xuất hiện khi nổ lớn hơn rất nhiều so với trọng lực các mảnh đạn GV : các em tính động lượng đạn và các mãnh đạn trước vào sau khi đạn nỗ ! HS : p = m.v = 2.200 = 400 kgm/s p1 = m1v1= 1,5.200 = 300 kg p2 = m2.v2 = ? GV : Áp dụng định luật bảo tồn động lượng : = 1 + 2 GV : Từ hình vẽ, tam giác vuơng OAC, các em hãy tính động lượng mãnh đạn thứ hai ? HS : p2 = Þ Vận tốc của mãnh thứ hai và gĩc hợp với phương ngang GV: Cho HS tĩm tắt đề bài tập HS: Tĩm tắt đề bài M = 10 tấn = 104 kg V = 200 m/s v = 500 m/s V’ = ? m/s GV : Hướng dẫn HS chọn chiều chuyển động của tên lửa là chiều dương. Theo cơng thức cộng vận tốc, các em hãy tính vận tốc của khí đối với đất ? HS : v1 = V + v GV : Bây giờ các em áp dụng định luật bảo tồn động lượng cho hệ tên lửa và khí : HS : MV = (M –m)V’ + mv1 Þ GV: Cho học sinh tìm hiểu đề bài tập 3 HS: Đọc và tóm tắt đề bài GV: Nêu một số câu hỏi cho học sinh thảo luận nhóm: -Định luật bảo toàn động lượng ? - Xác định loại va chạm ? -Vận tốc của hệ vật sau va chạm ? HS: Thảo luận và giải bài tập GV: Gọi học sinh lên bảng giải bài tập HS: Theo dõi và nhận xét HS: Tiến hành làm bài tập GV: Gọi học sinh lên bảng làm bài tập GV: Nhận xét và chữa các bài tập GV: Yêu cầu học sinh xác định lực kéo tác dụng lê gàu nước để kéo gàu nước lên đều. HS: Vẽ hình GV: Yêu cầu học sinh tính công của lực kéo. HS: A = F.s.cosa GV: Yêu cầu học sinh tính công suất của lực kéo. HS: P = GV: Yêu cầu học sinh xác định độ lớn của lực ma sát. HS: Fms = mmg GV: Yêu cầu học sinh tính công của lực ma sát. HS: A = Fms.s GV: Hướng dẫn để học sinh tính thời gian chuyển động. HS: GV: Yêu cầu học sinh tính công suất trung bình của lực ma sát. HS: P = GV: Hướng dẫn để học sinh tính quãng đường đi được. HS: GV: Hướng dẫn để học sinh xác định lực kéo của động cơ ôtô khi lên dốc với vận tốc không đổi. GV: Yêu cầu học sinh tính công của lực kéo. A. Hệ thống kiến thức 1. Động lượng : 2. Định lý biến thiên động lượng hay xung lượng của lực: 3. Định luật bảo toàn động lượng: 4. Va chạm mềm: 5. Chuyển động bằng phản lực: 6. Cơng – Cơng suất: ; B. Vận dụng kiến thức Bài tập 1: Một viên đạn cĩ khối lượng 2 kg khi bay đến điểm cao nhất của quỹ đạo parabol với vận tốc 200 m/s theo phương nằm ngang thì nổ thành hai mảnh. Một mảnh cĩ khối lượng m1 = 1,5 kg văng thẳng đứng xuống dưới với vận tốc v1 cũng bằng 200 m/s. Hỏi mảnh kia bay theo hướng nào và với vận tốc bằng bao nhiêu ? Bài giải : Ta xem hệ các mãnh đạn ngay khi đạn nổ là hệ kín vì nội lực xuất hiện khi nổ lớn hơn rất nhiều so với trọng lực các mảnh đạn : Động lượng viên đạn trước khi đạn nổ : p = m.v = 2.200 = 400 kgm/s Động lượng các mãnh đạn sau khi đạn nổ : p1 = m1v1= 1,5.200 = 300 kg p2 = m2.v2 = ? Áp dụng định luật bảo tồn động lượng : = 1 + 2 Vì vectơ động lượng cùng chiều vectơ vận tốc nên ta cĩ hình vẽ sau : Từ hình vẽ, tam giác vuơng OAC, ta cĩ : p2 = = 500 kgm/s Vận tốc của mãnh thứ hai là : p2 = m2.v2 Þ v2 = = 1000 m/s Gĩc hợp với phương ngang : tga = ¾ Þ a » 370 Vậy : mảnh thứ hai bay với vận tốc 1000 m/s và hợp với phương ngang một gĩc 370 Bài tập 2: Một tên lửa cĩ khối lượng M = 10 tấn đang bay với vận tốc 200 m/s đối với Trái Đất thì phụt ra phía sau ( tức thời) khối lượng khí 2 tấn với vận tốc 500 m/s đối với tên lửa. Tìm vận tốc tức thời của tên lửa sau khi phụt khí với giả thiết vận tốc v của khí giữ nguyên khơng đổi. Bài giải : Chọn chiều chuyển động của tên lửa là chiều dương. Theo cơng thức cộng vận tốc, vận tốc của khí đối với đất là : v1 = V + v = 200 – 500 = - 300 m/s Áp dụng định luật bảo tồn động lượng cho hệ tên lửa và khí : MV = (M –m)V’ + mv1 Þ Thay số : V’ = = 325 m/s Bài tập 3: Để kéo gàu nước lên đều ta phải tác dụng lên gàu nước một lực kéo hướng thẳng đứng lên cao và có độ lớn F = P = mg. Công của lực kéo : A = F.s.cosa = m.g.h.cos0o = 10.10.5.1 = 500 (J) Công suất trung bình của lực kéo : P = = = 50 (W) Bài tập 4 : Trên mặt phẳng ngang lực ma sát : Fms = mmg = 0,3.2.104.10 = 6.104 (N) a) Công của lực ma sát : A = Fms.s = m.a. = -mvo2 = - 2.104.152 = - 225.104 (J) Thời gian chuyển động : t = = 5(s) Công suất trung bình : P = = = 45.104 (W) b) Quãng đường di được : s = = 37,5 (m) Bài tập 5 Để ôtô lên dốc với tốc độ không đổi thì lực kéo của động cơ ôtô có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực kéo xuống : FK = mgsina + mmgcosa. Do đó công kéo : A = FK.s = mgs(sina + mcosa) 4. Củng cố và luyện tập. GV: Yêu cầu học sinh qua các bài tập ở trên, nêu phương pháp giải bài toán về động lượng, định luật bảo toàn động lượng, áp dụng để giải các bài tập khác. HS: Hệ thống lại các kiến thức đã học 5. Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà - Học bài củ, yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập còn lại - Chuẩn bị bài mới “Động năng”