Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 56 : Va chạm đàn hồi và không đàn hồi (Tiếp)

GIÁO ÁN CHUYÊN MÔN Tiết 56 : VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI I. MỤC TIÊU. 1. Kiến thức. Nắm được khái niệm chung về va chạm, phân biệt được va chạm đàn hồi và va chạm mềm. Biết vận dụng định luật bảo toàn dộng lượng và định luật bảo toàn cơ năng cho cơ hệ kín. 2. Kỹ năng. Biết cách giải thích các hiện tượng vật lí có liên quan. Rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải bài tập về va chạm. II. CHUẨN BỊ. 1. Giáo viên. Hình vẽ trong bài học. 2. Học sinh. Ôn lại định luật bảo toàn động lượng và cách làm bài tập. II. TIẾN TRÌNH TIẾT HỌC. TG Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung 5’ Hoạt động 1 : Kiểm tra đề xuất vấn đề. Định luật bảo toàn động lượng được áp dụng trong trường hợp nào ? Có những loại va chạm nào giữa hai vật, sau va chạm trạng thái của vật thay đổi như thế nào ? Cá nhân trả lời. Cá nhân nhận thức vấn đề của bài học. Định luật bảo toàn động lượng được áp dụng trong trường hợp hệ kín, là hệ chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau mà không có ngoại lực, hoặc nếu có ngoại lực thì những lực này phải triệt tiêu lẫn nhau. 5’ Hoạt động 2 : Phân loại va chạm. Hệ hai vật có thể coi là hệ kín hay không ? Vì sao ? Đối với tất cả các loại va chạm có thể áp dụng định luật nào để khảo sát chuyển động của hai vật ? Có hai trường hợp va chạm là : Va chạm đàn hồi và va chạm mềm. Cá nhân trả lời. Cá nhân trả lời. Cá nhân nhận thức vấn đề. 1. Phân loại va chạm. Hệ hai vật va chạm có thể coi là hệ kín vì : Trong khoảng thời gian rất ngắn khi va chạm có thể bỏ qua ngoại lực. Trong tất cả các trường hợp ta có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Va chạm đàn hồi : Động năng không đổi Sau va chạm hai vật chuyển động tách rời với vận tốc riêng Va chạm mềm : Tổng động năng không được bảo toàn. Hai vật chuyển động cùng vận tốc sau va chạm. 10’ Hoạt động 3 : Khảo sát va chạm đàn hồi. Trong va chạm đàn hồi, ngoài định luật bảo toàn động lượng còn có thể áp dụng định luật bảo toàn nào khác ? Vì sao ? Thông báo : Trong chương trình học, chỉ xét sự va chạm đàn hồi trực diện. Tức là tâm của hai quả cầu trước và sau khi va chạm đều nằm trên một đường thẳng. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp này ta có biểu thức nào ? Hai vật trên mặt đất. Nếu chọn mốc thế năng bằng 0 tại mặt đất thì định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp này có thể biểu diễn bằng biểu thức nào ? Nếu mỗi quả cầu có khối lượng như nhau thì sau va chạm vận tốc mỗi quả cầu thay đổi như thế nào ? Trong trường hợp một quả cầu có khơi lượng rất lớn so với quả cầu kia thì sau va chạm vận tốc mỗi quả cầu như thế nào ? Thông báo kết qủa. Cá nhân trả lời : Định luật bảo toàn cơ năng. Cá nhân nhận thức vấn đề. Cá nhân trả lời. Cá nhân trả lời. 2. Va chạm đàn hồi trực diện. Xét bài toán va chạm giữa hai quả cầu rắn, nhẵn (Hai viên bi). Đặc điểm : Va chạm đàn hồi trực diện (Va chạm xuyên tâm). m1 m2 ’ m1 m2 ’ Quả cầu 1 : Có khối lượng m1, vận tốc trước và sau va chạm là v1 và v1’. Quả cầu 2 : có khối lượng m2, vận tốc trước và sau va chạm là v2 và v2’. Với v1, v1’, v2, v2’ là giá trị đại số của các vận tốc. Theo định luật bảo toàn động lượng : m1v1 + m2v2 = m1v1’+m2v2’ Do động năng bảo toàn nên +=+ Giá trị v1 # v’1 Trường hợp riêng : m1 = m2 v1’ = v2 v2’ = v1 Kết luận : Sau va chạm có sự thay đổi vận tốc. M1 >>m2 và v1 = 0. Sử dụng công thức gần đúng v’1 = 0, v’2 = - v2 10’ Họat động 4 : Va chạm mềm. Nhắc lại khái niệm va chạm mềm. Gợi ý : Áp dụng định luật nào để xác định vận tốc mỗi vật sau va chạm ? Độ biến thiên động năng của hệ xác định như thế nào ? Thông báo : sau va chạm động năng bằng 0 nếu một vật có khối lượng rất lớn so với vật còn lại. Ta có kết luận gì từ biểu thức trên bảng ? Giáo viên nhận xét thêm về các trường hợp so sánh khối lượng m và M Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập. Cá nhân trả lời. Cá nhân trả lời. Cá nhân trả lời. Cá nhân lắng nghe, ghi nhớ. 3. Va chạm mềm. Xét bài toán : Một viên đạn có khối lượng m được bắn theo phương ngang vào một con lắc là một thùng cát có khối lượng M treo ở đầu một sợi dây. Sau khi viên đạn xuyên vào thùng cát nó mắc lại ở đó và chuyển động cùng thùng cát với vận tốc V. Ta hãy tính độ biến thiên động năng của hệ đạn – thùng cát trước và ngay sau khi va chạm. Giải : Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có : Mv = (M + m)V Độ biến thiên động năng của hệ : = - < 0 Nhận xét : DWd phụ thuộc tỷ số Nếu M << m thì k 0 DWd 0 Nếu m << M thì k 1 Động năng chuyển sang dạng khác. 10’ Hoạt động 5 : Bài tập vận dụng. Gợi ý : Chọn chiều dương thích hợp. Áp dụng các công thức tính vận tốc đã chứng minh ở phần va chạm đàn hồi. Xác định chuyển động sau va chạm giữa hai viên bi. Gọi một học sinh làm bài. Kết luận. Cá nhân đọc sgk. Cá nhân trả lời câu hỏi. Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập. 5. Bài tập vận dụng. Bắn một hòn bi thủy tinh có khối lượng m với vận tốc v1 vào một hòn bi thép đứng yên có khối lượng 3m. Tính các vận tốc của hai hòn bi sau va chạm. Biết va chạm là trực diện và đàn hồi. Giải : Kết quả sau hai va chạm, hòn bi thủy tinh bị đẩy ngược trở lại, hòn bi thép bị đẩy đi với vận tốc có độ lớn là 5’ Hoạt động 6 : Củng cố bài học. Nhắc lại nội dung của hai bài toán va chạm. Phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm. Các định luật có thể áp dụng trong hai bài toán. Giao bài tập về nhà. Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập. Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập. Bmt, ngày 3 tháng 3 năm 2008.