Bài soạn môn Vật lý lớp 10 - Bài 23 đến bài 27

Chương IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Bài 23 (2 tiết) ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG. I. MỤC TIÊU Kiến thức: - Định nghĩa được xung lượng của lực; nêu được bản chất (tính chất vectơ) và đơn vị đo xung lượng của lực. - Định nghĩa được động lượng, nêu được bản chất (tính chất vectơ) và đơn vị đo của động lượng. - Từ định luật Niu-tơn suy ra được định lí biến thiên động lượng. - Phát biểu được đinh nghĩa hệ cô lập. - Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng. 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 Giáo viên Thí nghiệm minh họa định luật bảo toàn động lượng: - Đệm khí; - Các xe nhỏ chuyển động trên đệm khí; - Các lò xo (xoắn, dài); - Dây buộc; - Đồng hồ hiện số. Học sinh Ôn lại các định luật Niu-tơn. Gợi ý sử dụng CNTT: Mô phỏng bài toán va chạm mềm và chuyển động bằng phản lực. Có thể tiến hành ghi hình thí nghiệm minh họa định luật bảo toàn động lượng trước để tiết kiệm thời gian; trong tiết học sử dụng phần mềm phân tích video để xử lí kết quả thí nghiệm. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC (TiÕt 1) Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu khái niệm xung lượng của lực. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhận xét về lực tác dụng và thời gian tác dụng lực trong các ví dụ của giáo viên. - Nhận xét về tác dụng của các lực đó đối với trạng thái chuyển động của vật. - Nêu các ví dụ các vật chịu tác dụng của lực lớn trong thời gian ngắn. - Đưa ra khái niệm xung lượng của lực. Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hiểu khái niệm động lượng. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Xây dựng phương trình 23.1 theo hướng dẫn của giáo viên. - Nhận xét về ý nghĩa hai vế của phương trình 23.1. - Trả lời C1, C2. - Đưa ra bài toán xác định tác dụng của xung lượng của lực. - HD: Xác định biểu thức tính gia tốc của vật và áp dụng định luật II Niutơn cho vật. - Giới thiệu khái niệm động lượng. Hoạt động 3 ( 15 phút): Xây dựng và vận dụng phương trình 23.3. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Xây dựng phương trình 23.3. - Phát biểu ý nghĩa của các đại lượng có trong phương trình 23.3. - Vận dụng làm bài tập ví dụ. - HD: Viết lại biểu thức 23.1 bằng cách sử dụng biểu thức động lượng. - Mở rộng: phương trình 23.3b là một cách diễn đạt khác của định luật II Niutơn. Hoạt động 4 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Ho¹t ®éng cña häc sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ghi c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ - Ghi nh÷ng chuÈn bÞ cho bµi sau - Nªu c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ. - Yªu cÇu: HS chuÈn bÞ bµi sau (TiÕt 2) Hoạt động 1 (13 phút): Tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhận xét về lực tương tác giữa hai vật trong hệ. - Tính độ biến thiên động lượng của từng vật. - Tính độ biến thiên động lượng của hệ hai vật. Từ đó nhận xét về động lượng của hệ cô lập gồm hai vật. - Đưa ra khái niệm hệ cô lập. - Đưa ra bài toán xét hệ cô lập gồm hai vật. - HD: Sử dụng phương trình 23.3b. - Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Hoạt động 2 (10 phút): Xét bài toán va chạm mềm. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Xác định tính chất của hệ vật. - Xác định vận tốc của hai vật sau va chạm. - Đưa ra bài toán va chạm mềm. - HD: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ cô lập. Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu chuyển động bằng phản lực. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Viết biểu thức động lượng của hệ tên lửa và khí trước và sau khi phụt khí. - Xác định vận tốc của tên lửa sau khi phụt khí (xây dựng biểu thức 23.7). - Giải thích C3. - Đưa ra bài toán chuyển động của tên lửa. - HD: Xét hệ tên lửa và khí là cô lập. - HD: Hệ súng và đạn ban đầu đứng yên. Hoạt động 4 (10 phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Làm bài tập: 6, 7 trang 144 SGK. - HD: Xác định tính chất của hệ vật rồi áp dụng biểu thức 23.3 hoặc định luật bảo toàn động lượng. Hoạt động 5 (2 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Ho¹t ®éng cña häc sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ghi c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ - Ghi nh÷ng chuÈn bÞ cho bµi sau - Nªu c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ. - Yªu cÇu: HS chuÈn bÞ bµi sau Bài 24 (2 tiết) CÔNG. CÔNG SUẤT. I. MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa công của một lực. Biết cách tính công của một lực trong trường hợp đơn giản (lực không đổi, chuyển dời thẳng). - Phát biểu được định nghĩa và ý nghĩa công suất. II. CHUẨN BỊ Giáo viên - Đọc phần tương ứng trong SGK Vật lí 8. Học sinh - Khái niệm công ở lớp 8 THCS. - Vấn đề phân tích lực. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC (TiÕt 1) Hoạt động 1 (15 phút): Ôn tập kiến thức về công. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhắc lại khái niệm và công thức tính công đã học ở THCS. - Lấy ví dụ về lực sinh công. - Nêu câu hỏi và nhận xét câu trả lời. - Nhắc lại hai trường hợp học sinh đã được học: lực cùng hướng và vuông góc với dịch chuyển. Hoạt động 2 ( 25 phút): Xây dựng biểu thức tính công tổng quát. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Phân tích lực tác dụng lên vật thành hai thành phần: cùng hướng và vuông góc với hướng dịch chuyển của vật. - Nhận xét khả năng thực hiện công của hai lực thành phần. - Tính công của lực thành phần cùng hướng với dịch chuyển của vật. Đưa ra công thức tính công tổng quát. - Đưa ra bài toán tính công trong trường hợp tổng quát. - HD: Thành phần nào tạo ra chuyển động không mong muốn? - HD: sử dụng công thức đã biết: A = F.s - Nhận xét công thức tính công tổng quát do học sinh đưa ra. Hoạt động 3 (10 phút): Vận dụng công thức tính công. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Làm bài tập 6 trang 150 SGK. - Lưu ý cách sử dụng thuật ngữ về công. - Phát biểu định nghĩa đơn vị của công (Jun). Hoạt động 5 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Ho¹t ®éng cña häc sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ghi c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ - Ghi nh÷ng chuÈn bÞ cho bµi sau - Nªu c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ. - Yªu cÇu: HS chuÈn bÞ bµi sau (TiÕt 2) Hoạt động 1 ( 20 phút): Tìm hiểu trường hợp công cản. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trường hợp nào lực sẽ sinh công âm? - Nhận xét về tác dụng của các thành phần của trọng lực đối với chuyển động của vật. - Trả lời C2. - Làm bài tập ví dụ. - HD: Xét các đại lượng trong phương trình 24.3. - Đưa ra trường hợp của trọng lực khi vật lên dốc. - Nói rõ ý nghĩa của trường hợp lực sinh công âm. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu khái niệm công suất. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Tự đọc và trình bày về khái niệm và đơn vị của công suất. - Trả lời C3. - Nhận xét trình bày của học sinh. Hoạt động 3 (10 phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Làm bài tập 7 trang 150 SGK. - Đọc phần: “Em có biết”. - HD: Lực tối thiểu để nâng vật lên có độ lớn bằng trọng lượng của vật. Hoạt động 5 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Ho¹t ®éng cña häc sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ghi c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ - Ghi nh÷ng chuÈn bÞ cho bµi sau - Nªu c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ. - Yªu cÇu: HS chuÈn bÞ bµi sau Bài 25 (1 tiết) ĐỘNG NĂNG I. MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của động năng (của một chất điểm hay một vật rắn chuyển động tịnh tiến). - Phát biểu được định luật biến thiên động năng (cho một trường hợp đơn giản). Kĩ năng: - Vận dụng được định luật biến thiên động năng để giải các bài toán tương tự như các bài toán trong SGK. - Nêu được nhiều ví dụ về những vật có động năng sinh công. II. CHUẨN BỊ Giáo viên - Chuẩn bị ví dụ thực tế về những vật có động năng sinh công. Học sinh - Ôn lại phần động năng đã học ở lớp 8 THCS. - Ôn lại biểu thức công của một lực. - Ôn lại các công thức về chuyển động thẳng biến đổi đều. Gợi ý sử dụng CNTT: Sử dụng các video minh họa về vật có động năng sinh công trong thực tế. Ví dụ: lũ quét, cối xay gió III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu khái niệm động năng. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời C1. - Trả lời C2. - Nhắc lại khái niệm năng lượng. - Phát biểu khái niệm động năng. Hoạt động 2 (13 phút): Xây dựng công thức tính động năng. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Tính gia tốc của vật theo hai cách: động học và động lực học. - Xây dựng phương trình 25.1. - Xét trường hợp vật bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ. - Trình bày về ý nghĩa của các đại lượng có trong phương trình 25.2. - Trả lời C3. - Đưa ra bài toán vật chuyển động dưới tác dụng của lực không đổi. - HD: Viết biểu thức liên hệ giữa gia tốc với vận tốc và với lực tác dụng lên vật. - Vật bắt đầu chuyển động từ nghỉ thì v1=0. - Đưa ra biểu thức tính động năng Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu quan hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Viết lại phương trình 25.4 sử dụng biểu thức động năng. - Nhận xét ý nghĩa của các vế trong phương trình. - Trình bày về quan hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng của vật. - Yêu cầu tìm quan hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng. - HD: Xét dấu và ý nghĩa tương ứng cảu các đại lượng trong phương trình 25.4. Hoạt động 4 (10 phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Làm bài tập ví dụ. - HD: Xét độ biến thiên động năng của ôtô. Hoạt động 5 (2 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Ho¹t ®éng cña häc sinh Sù trî gióp cña gi¸o viªn - Ghi c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ - Ghi nh÷ng chuÈn bÞ cho bµi sau - Nªu c©u hái vµ bµi tËp vÒ nhµ. - Yªu cÇu: HS chuÈn bÞ bµi sau ooooooOoOoooooooooooooooooooooooooooooo« Bài 26 (2 tiết) THẾ NĂNG I. MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều. - Viết được biểu thức trọng lực của một vật: , trong đó là gia tốc của một vật chuyển động tự do trong trọng trường đều. - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng trường (hay thế năng hấp dẫn). Định nghĩa được khái niệm mốc thế năng. - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng đàn hồi. II. CHUẨN BỊ Giáo viên - Các ví dụ thực tế để minh hoạ: vật có thế năng có thể sinh công (thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi). Học sinh Ôn lại những kiến thức sau: - Khái niệm thế năng đã học ở lớp 8 THCS. - Các khái niệm trọng lực và trọng trường. - Biểu thức tính công của một lực. Gợi ý sử dụng CNTT: Sử dụng video minh họa các vật có thế năng có thể sinh công. Ví dụ: nước ở hồ thủy điện, con lắc lò xo. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1 (10 phút): Tìm hiểu khái niệm trọng trường. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhắc lại các đặc điểm của trọng lực. - Trả lời C1. - Giới thiệu khái niệm trọng trường và trọng trường đều. Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hiểu thế năng trọng trường. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhận xét về khả năng sinh công của vật ở độ cao z so với mặt đất. - Lấy ví dụ vật có thế năng có thể sinh công. - Tính công của trọng lực khi vật rơi từ độ cao z xuống mặt đất. - Trả lời C3. - Phát biểu về mốc thế năng. - Trình bày ví dụ trong SGK. - HD: sử dụng công thức tính công. - Phát biểu định nghĩa và đưa ra biểu thức tính thế năng trọng trường. Hoạt động 3 (20 phút): Xác định liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Tính công của trọng lực theo độ cao so với mốc thế năng của vị trí đầu và cuối một quá trình khi vật rơi (công thức 26.4). - Xây dựng công thức 26.5. - Phát biểu liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực. - Rút ra các hệ quả có thể. - Trả lời C4. - Sử dụng biểu thức tính công; quãng đường được tính theo hiệu độ cao. - HD: sử dụng biểu thức thế năng. - Nhận xét về ý nghĩa các vế trong 26.5. - Xét dấu và ý nghĩa tương ứng của các đại lượng trong 26.5. Hết tiết 1 Hoạt động 4 (20 phút): Tính công của lực đàn hồi. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhắc lại về lực đàn hồi của lò xo. - Tự đọc phần chứng minh công thức 26.6. - Yêu cầu tính công lực đàn hồi của lò xo khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng. - Yêu cầu trình bày và nhận xét. Hoạt động 5 (10 phút): Tìm hiểu thế năng đàn hồi. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhận xét về mốc và độ lớn của thế năng đàn hồi. - Giới thiệu khái niệm và biểu thức tính thế năng đàn hồi. Hoạt động 6 (15 phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Làm bài tập: 2, 4, 5 trang 160 SGK. - HD: chỉ rõ mốc thế năng của bài toán. Bài 27 (1 tiết) CƠ NĂNG. I. MỤC TIÊU Kiến thức: - Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. - Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. - Viết được công thức tính cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo. - Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo. Kĩ năng: - Thiết lập được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường. - Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường để giải một số bài toán đơn giản. II. CHUẨN BỊ Giáo viên - Một số thiết bị trực quan (con lắc đơn, con lắc lò xo, sơ đồ nhà máy thuỷ điện). Học sinh - Ôn lại các bài: Động năng, thế năng. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1 (5 phút): Viết biểu thức cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Nhắc lại khái niệm cơ năng ở THCS. - Viết biểu thức cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. - Phát biểu định nghĩa cơ năng trọng trường. Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hiểu sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Tính công của trọng lực theo hai cách. - Xây dựng công thức liên hệ giữa cơ năng của vật tại hai vị trí (công thức 27.4). - Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng. - Rút ra quan hệ giữa động năng và thế năng của vật chuyển động trong trọng trường. - Trả lời C1. - Trình bày bài toán xét một vật chuyển động từ vị trí M đến vị trí N bất kì trong trọng trường. - HD: Áp dụng quan hệ về biến thiên thế năng. - Xét trường hợp vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực. - HD: M, N là hai vị trí bất kì và vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực. - HD: Lực căng dây không sinh công nên có thể xem con lắc đơn chỉ chịu tác dụng của trọng lực. Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu về định luật bảo toàn cơ năng đàn hồi. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Viết biểu thức cơ năng đàn hồi. - Ghi nhận định luật bảo toàn cơ năng đàn hồi. - Nêu định nghĩa cơ năng đàn hồi. - Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng cho vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi. Hoạt động 4 (10 phút): Xét trường hợp cơ năng không bảo toàn. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời C2. - Tìm quan hệ giữa cơ năng của vật tại hai vị trí. - Rút ra quan hệ giữa độ biến thiên cơ năng và công của các lực cản. - HD: Tính cơ năng của vật tại đỉnh và chân dốc. - HD: Sử dụng quan hệ về biến thiên động năng. Hoạt động 5 (10 phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Làm bài tập: 5, 6 trang 165 SGK. - Giới thiệu trường hợp vật chịu tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi.