Giáo án môn Vật lý 10 - Bài 15: Bài toán về chuyển động ném ngang

Tiết 26 – Ngày soạn:. Bài 15: BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG NÉM NGANG I. MỤC TIÊU. 1. Về kiến thức. - Hiểu được khái niệm CĐ ném ngang và nêu được đặc điểm chính của CĐ đó. - Viết được các phương trình của 2 CĐ thành phần của CĐ ném ngang và nêu được tính chất của mỗi CĐ thành phần đó. - Viết được phương trình quỹ đạo của CĐ ném ngang, các công thức tính thời gian CĐ và tầm ném xa. 2. Về kĩ năng. - Biết dùng phương pháp tọa độ để khảo sát CĐ phức tạp, cụ thể trong bài là CĐ ném ngang. - Biết cách chọn hệ tọa độ thích hợp và biết phân tích CĐ ném ngang trong hệ tọa độ đó thành các CĐ thành phần, biết tổng hợp hai CĐ thành phần thành CĐ tổng hợp. - Biết vận dụng định luật II để lập công thức cho các CĐ thành phần của CĐ ném ngang. II. CHUẨN BỊ. 1. Giáo viên: Hình 15.1 SGK, phiếu học tập, bình phung nước có vòi phung nằm ngang, bố trí TN kiểm chứng. 2. Học sinh: Ôn lại các công thức của CĐTBĐĐ & sự rơi tự do, định luật II Niutơn, hệ tọa độ. III. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY. 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ. Định nghĩa lực hướng tâm? Viết biểu thức? Thế nào là chuyển động li tâm? Cho ví dụ? 3. Bài mới. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - CĐ ném là 1 CĐ thường gặp trong thực tế. VD: làm thế nào để VĐV bóng rổ ném bóng vào trúng rổ? Pháo thủ phải hướng nòng sung đại bác chếch 1 góc bằng bao nhiêu để bắn trúng đích? GV: CĐ ném thường không giống dạng CĐ mà chúng ta nghiên cứu. Quỹ đạo của CĐ ném thường có dạng ntn? - CĐ ném có quỹ đạo là đường cong, phẳng mà trong toán học gọi là đường parabol. Khi nghiên cứu những loại CĐ này, người ta thường dùng phương pháp tọa độ. CĐ ném được chia thành ném ngang và ném xiên, bài này chúng ta sẽ nghiên cứu CĐ ném ngang. Vậy nd phương pháp tọa độ được sử dụng ntn khi nghiên cứu loại CĐ này? - GV giới thiệu phương pháp tọa độ, gồm 3 bước. + B1: Chọn hệ tọa độ thích hợp, phân tích CĐ cần xét thành CĐ thành phần đơn giản. + B2: Dựa vào điều kiện ban đầu, xác định các CĐ thành phần. + B3: Xác định các CĐ tổng hợp. - Khảo sát CĐ ném ngang của 1 vật từ điểm O ở độ cao h so với mặt đất với vận tốc ban đầu , sức cản không khí không đáng kể. GV: Khi rơi vật chịu tác dụng của những lực nào? CĐ đó có phải là CĐ rơi tự do không? Vì sao? - GV nhận xét và đưa ra câu trả lời đúng. GV: Như vậy, với bài toàn này ta chọn hệ tọa độ nào là thích hợp? (Vẽ hình) - Khi M CĐ thì hình chiếu của nó là Mx và My cũng CĐ, do vậy nghiên cứu CĐ của Mx, My ta sẽ biết được CĐ của vật M. CĐ của Mx, My gọi là các CĐ thành phần của vật M. GV: Trong hệ tọa độ Decac CĐ của M được phân tích thành 2 CĐ nào? GV: Hoàn thành yêu cầu C1. Gợi ý: - Ban đầu truyền cho vật vận tốc theo phương ngang, chiếu vận tốc lên các trục tọa độ. - Khi áp dụng ĐL II NT cũng phải chiếu trọng lực lên các trục. Chú ý hướng của trọng lực. - Khi nghiên cứu 1 CĐ ném ngang, ta cần xác định được quỹ đạo CĐ, thời gian rơi, tầm ném xa,Vấn đề là làm cách nào để xác định được những yếu tố đó? Bằng cách tổng hợp 2 CĐ thành phần ta sẽ được CĐ thực của vật. Tổng hợp bằng cách nào? GV: Từ phương trình tọa độ của 2 CĐ thành phần, hãy xây dựng phương trình quỹ đạo của CĐ thực? Gợi ý: Phương trình quỹ đạo là phương trình nêu lên sự phụ thuộc y vào x. GV: Hãy xác định dạng quỹ đạo của vật từ phương trình quỹ đạo? - Khi vật M chạm đất và dừng lại, nghĩa là hình chiếu Mx, My cũng dừng lại, do đó thời gian CĐ của vật bị ném ngang bằng thời gian CĐ thành phần. Trong bài toán này, thời gian CĐ của vật bằng thời gian rơi tự do từ cùng độ cao. GV: Hãy xác định thời gian rơi của vật? Gợi ý: Khi chạm đất thì vật đã đi hết độ cao h. GV: Trong CĐ ném ngang, thời gian rơi của vật có phụ thuộc vào vận tốc ném ngang ban đầu không? GV: Vậy vận tốc ném ngang có vai trò gì đối với CĐ của vật? GV: Hãy xác định tầm ném xa của CĐ? Gợi ý: Tại điểm tiếp đất thì hình chiếu Mx đi được quãng đường xa nhất. Nghĩa là L = xmax GV: Hoàn thành yêu cầu C2. - Đối với CĐ ném ngang, vận tốc ban đầu theo phương ngang không quyết định thời gian rơi của vật mà chỉ ảnh hưởng đến tầm ném xa của vật. GV: Cho biết dạng CĐ của các viên bi? GV: Dựa vào hình, dự đoán thời gian rơi của 2 viên bi? GV: Hoàn thành yêu cầu C3. Hoạt động 1: Nhận thức vấn đề của bài học. HS: Đường cong Hoạt động 2: Nghiên cứu CĐ ném ngang. HS: Cá nhân tiếp thu, ghi nhận HS: - Khi rơi vật chịu tác dụng của trọng lực. Không phải CĐ rơi tự do vì quỹ đạo là đường cong HS: Chọn hệ tọa độ Decac HS: CĐ theo trục Ox là Mx và CĐ theo trục Oy là My HS: Cá nhân hoàn thành C1 - Theo trục Ox Fx = max = 0 Þ ax = 0 vx = v0x = v0; x = v0t - Theo trục Oy (là CĐ rơi tự do) ay = g; vy = v0y + gt = gt y = ½ gt2 Hoạt động 3: Xác định CĐ của vật. HS: Thay vào phương trình: HS: Quỹ đạo là đường parabol HS: Thay y = h vào biểu thức tọa độ: HS: Không phụ thuộc HS: Ném càng mạnh thì vật càng bay xa HS: Tầm ném xa HS: Cá nhân hoàn thành C2 Kết quả: t = 4s, L = 80m và Hoạt động 4: Nghiên cứu thí nghiệm kiểm chứng. HS: - Bi A CĐ ném ngang. - Bi B CĐ rơi tự do. HS: 2 viên bi chạm đất cùng 1 lúc. HS: Thời gian rơi chỉ phụ thuộc vào độ cao, không phụ thuộc vào vận tốc ban đầu. Các bước sử dụng phương pháp tọa độ: 3 bước Bước 1: Chọn hệ tọa độ thích hợp, phân tích CĐ cần xét thành CĐ thành phần đơn giản. Bước 2: Dựa vào điều kiện ban đầu, xác định các CĐ thành phần. Bước 3: Xác định các CĐ tổng hợp. I. KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG NÉM NGANG. 1. Chọn hệ tọa độ. Chọn hệ trục tọa độ là hệ tọa độ Đecac vuông góc xOy. y x h v0 My Mx M O 2. Phân tích chuyển động ném ngang. Chuyển động ném ngang phân thành 2 chuyển động: - CĐ theo phương Ox là Mx - CĐ theo phương Oy là My 3. Xác định các chuyển động thành phần. - Theo phương Ox vật CĐ: ax = 0 (1) vx = v0 (2) x = v0t (3) - Theo phương Oy vật CĐ rơi tự do: ay = g (4) vy = gt (5) y = ½ gt2 (6) II. XÁC ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT. 1. Dạng của quỹ đạo. Þ Quỹ đạo là đường parabol y x v0 My Mx M O 2. Thời gian chuyển động. Thay y = h vào (6) được: 3. Tầm ném xa. Gọi L là tầm ném xa. III. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG. Sau khi búa đập vào thanh thép: + Bi A CĐ ném ngang. + Bi B rơi tự do. Þ cả hai bi chạm đất cùng 1 lúc. 4. Củng cố, dặn dò. - GV nhắc lại các đặc điểm của CĐ ném ngang, đặc biệt là thời gian rơi trong CĐ ném ngang bằng thời gian rơi tự do ở cùng độ cao, không phụ thuộc vận tốc ném ngang. - Về nhà làm bài tập SGK và chuẩn bị bài tiếp theo. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM. 1. Bi A có khối lượng lớn gấp đôi bi B. Cùng 1 lúc tại mái nhà, bi A được thả rơi còn bi B được ném theo phương ngang. Bỏ qua sức cản của không khí. Hãy cho biết câu nào dưới đây là đúng? A. A chạm đất trước B. A chạm đất sau C. Cả hai chạm đất cùng 1 lúc D. Chưa đủ thông tin để trả lời. 2. Một vật được ném ngang từ độ cao h so với mặt đất với vận tốc ban đầu v0. Phương trình quỹ đạo của vật có dạng? A. B. C. D. 3. Tầm ném xa của vật là: A. B. C. D. 4. Một vật có khối lượng m, được ném ngang từ độ cao h với vận tốc ban đầu v0. Tầm bay xa của nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? A. m và v0 B. m và h C. v0 và h A. m, v0 và h 5. Khi 1 vật CĐ đều trên mặt sàn nằm ngang, nhận xét nào sau đây là đúng? A. Lực tác dụng lên vật là các cặp lực trức đối. B. Lực tác dụng lên vật là các cặp lực cân bằng. C. Không có lực tác dụng lên vật. D. Cả 3 kết luận trên đều đúng.