Giáo án lớp 10 Học kỳ II
Phần 4: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
Chương VIII: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯNG
o0o
Bài 38-39: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯNG
I. Mục đích – yêu cầu:
- Kiến thức : Nắm vững khái niệm hệ kín và khái niệm động lượng. Nắm vững nội dung
ý nghóa và tầm quan trọng của đònh luật bảo toàn động lượng .
- Kỹ năng : Vận dụng đượng đònh luật bảo toàn động lượng trong các hệ được xem là hệ
kín .
- Tư duy : Rèn luyện phương pháp nghiên cứu khoa học.
II. Đồ dùng dạy học:
Gồm 2 quả bi có khối lượng m như nhau và 1 bi có khối lượng 3m ; 1 bi ve , 1 bi
thép , bộ máng và máng cát.
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
1. Hệ kín:
a/ Hệ nhiều vật là hệ có từ 2 vật trở lên.
b/ Hệ kín (hay hệ cô lập):
- Một hệ vật được gọi là hệ kín nếu các vật trong hệ chỉ
tương tác với nhau mà không tương tác với các vật ở ngoài
hệ.
- Ví dụ : Sự tương tác 2 bi không có lực ma sát.
- Trong trường hợp nổ hay va chạm, nội lực xuất hiện rất
lớn so với ngoại lực tác dụng lên vật nên có thể xem hệ vật
là hệ kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng.
* Một số hệ được xem là hệ kín :
Σ
F
nlực
= 0 ( 2 bi tương tác không ma sát )
Nội lực >> Ngoại lực : Đạn nổ
( Năng lượng >> Trọng lượng đạn )
- Hệ không có ngoại lực tác dụng lên một phương thì theo
phương đó hệ được xem là hệ kín.
2. Các đònh luật bảo toàn:
a/ Đònh luật bảo toàn là gì?
- Đònh luật bảo toàn cho biết đại lượng vật lý nào của hệ
kín được bảo toàn.
b/ Tầm quan trọng của đònh luật bảo toàn:
Nguyễn Thò Kim Dung
1
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
- Các đònh luật bảo toàn đúng cho mọi hiện tượng trong vật
lý lẫn trong thế giới vô sinh, hữu sinh.
3. Đònh luật bảo toàn động lượng:
a/ Động lượng:
- Đònh nghóa Động lượng
p
của một vật là một đại lượng
vectơ bằng tích khối lượng m và vận tốc
v
của vật ấy.
- Biểu thức:
* Vectơ động lượng
p
:
- Điểm đặt: trên vật khảo sát.
- Phương: cùng phương
v
.
- Chiều: cùng chiều với
v
.
- Độ lớn:
* Đơn vò: kilôgam mét trên giây (kgm/s)
* Động lượng của một hệ là tổng vectơ động lượng của các
vật trong hệ.
Hệ 2 vật:
b/ Đònh luật bảo toàn động lượng:
- Phát biểu: “Tổng động lượng của một hệ kín được bảo
toàn”
- Biểu thức:
t
p
: động lượng của hệ trước tương tác.
s
p
: động lượng của hệ sau tương tác.
- Nếu hệ kín gồm 2 vật có khối lượng m
1
và m
2
thì:
ĐLBTĐL:
Với:
1
v
và
2
v
là vận tốc của 2 vật trước tương tác.
'
1
v
và
'
2
v
là vận tốc của 2 vật sau tương tác.
* Trường hợp riêng: Nếu trước tương tác 2 vật đứng yên
thì: ĐLBTĐL:
* Chú ý: Đònh luật bảo toàn động lượng chỉ đúng trong hệ
kín.
Nguyễn Thò Kim Dung
2
vmp
=
vmp
=
221121
vmvmppp
h
+=+=
'
22
'
112211
++=++⇔=
vmvmvmvmpp
st
'
22
'
112211
vmvmvmvm
+=+
'
2
1
2
'
1
'
22
'
11
0
0
v
m
m
vvmvm
pp
ts
−=⇒=+⇔
==
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
4. Dạng khác của đònh luật II Newton:
Theo đònh luật II Newton:
amF
m
F
a
=⇒=
mà
t
v
a
∆
∆
=
. Ta suy ra:
ptF
t
p
t
v
mF
∆=∆⇔
∆
∆
=
∆
∆
=
: đây
là dạng khác của đònh luật II Newton.
Với:
tF
∆
: Được gọi là xung của lực
p
∆
: độ biến thiên động lượng.
“Độ biến thiên động lượng của vật trong một khoảng thời
gian bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời
gian ấy”.
3/ Củng cố – Dặn dò:
Nguyễn Thò Kim Dung
3
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
Bài 40: ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯNG
I. Mục đích – yêu cầu:
- Kiến thức : Củng cố lại đònh luật bảo toàn .
- Kỹ năng : Vận dụng đònh luật bảo toàn động lượng để giải các bài toán va chạm, đạn
nổ … mà ta không thể giải bằng các đònh luật Newton
- Tư duy : Rèn luyện việc nghiên cứu các hiện tượng Vật Lý phức tạp bằng cách khảo
sát các thông số trước và sau tương tác , phương pháp lấy gần đúng , đơn giản hóa bài
toán trong điều kiện cho phép.
II. Đồ dùng dạy học:
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài cũ:
3/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
1. Súng giật khi bắn:
- Xét một súng có khối lượng M có thể chuyển động trên
mặt bàn nằm ngang. Súng bắn ra 1 viên đạn có khối lượng
m theo phương ngang với vận tốc
v
. Tìm vận tốc giật lùi
V
của súng.
Giải
* Hệ súng – đạn là hệ kín.
* p dụng ĐLBTĐL:
st
pp
=
Trước khi bắn: Súng – đạn đứng yên:
0
=⇒
t
p
Sau khi bắn:
vmVMp
s
+=
Vậy:
v
M
m
VvmVM
−=⇒=+
0
(1)
* Từ biểu thức (1) ta có:
- Chuyển động giật lùi của súng ngược chiều với chuyển
động của đạn. Chuyển động này gọi là chuyển động bằng
phản lực.
- Vận tốc của đạn càng lớn thì súng giật lùi càng mạnh.
2. Đạn nổ:
Một viên đạn có khối lượng m đang bay với vận tốc
v
thì
nổ thành 2 mảnh có khối lượng là m
1
và m
2
chuyển động
tương ứng với vận tốc là
1
v
và
2
v
.
* Hệ được xem là hệ kín.
* p dụng ĐLBTĐL:
st
pp
=
Trước khi nổ:
vmpp
t
==
Sau khi nổ:
221121
vmvmppp
s
+=+=
2211
vmvmvm
+=⇒
Nguyễn Thò Kim Dung
4
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
hay
* Vậy:
p
phải là đường chéo của hình bình hành có 2 cạnh
là
1
p
và
2
p
III. Bài toán :
Một viên đạn m = 2kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận
tốc 250 m/s thì nổ thành 2 mảnh có khối lượng bằng nhau. Biết
mảnh thứ nhất bay theo phương nằm ngang với vận tốc v
1
= 500
m/s. Hỏi mảnh kia bay theo nào, vận tốc bao nhiêu ?
Bài giải
Xem hệ viên đạn ngay trước và sau khi nổ là hệ kín. Áp dụng
đònh luật bảo toàn động lượng
21
vmvmvm
+=
;
21
ppp
+=
Với : p = m.v = 2.250 = 500 Kgms
-1
p
1
= m
1
.v
1
= 1.500 = 500 Kgms
-1
Theo đònh lý Pitago :
2500.500500ppp
222
1
2
2
=+=+=
mà p
2
= m
2
.v
2
⇒
2500.
m
p
v
1
2
2
==
m/s
Sinα =
2
2
2500.
500
p
p
2
1
==
⇒ α = 45
0
Vậy mảnh thứ 2 bay theo hướng 45
0
so với phưng thẳng
đứng với vận tốc v = 707 m/s
4/ Củng cố – Dặn dò:
Bài 41: CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC
I. Mục đích – yêu cầu:
Nguyễn Thò Kim Dung
1
p
2
p
p
A
O B
p
1
p
2
p
5
21
ppp
+=
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
- Kiến thức : Biết thế nào là chuyển động bằng phản lực, nguyên tắc chuyển động bằng
phản lực, phân biệt giữa chuyển động bằng phản lực và chuyển động nhờ phản lực.
II. Đồ dùng dạy học:
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài cũ:
3/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
1. Chuyển động bằng phản lực:
Chuyển động bằng phản lực xuất hiện do tương tác
bên trong mà một bộ phận của vật tách ra khỏi vật chuyển
động theo một chiều, phần còn lại chuyển động theo chiều
ngược lại.
vd: chuyển động giật lùi khi bắn, chuyển động của động cơ
tên lửa, pháo thăng thiên.
2. Các động cơ phản lực:
4/ Củng cố – Dặn dò:
Chương 9: Đònh luật bảo toàn năng lượng
Bài 42: CÔNG – CÔNG SUẤT
Nguyễn Thò Kim Dung
6
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
I. Mục đích – yêu cầu:
- Kiến thức : Khái niệm Công và công suất và vận dụng công và công suất : Các đơn vò
công và công suất , giải thích được các tác dụng của hộp số xe máy
- Kỹ năng : Vận dụng Công và công suất vào các bài tập
- Tư duy : Phương pháp nghiên cứu được vận dụng một cách thuần thục với lối suy nghó
khoa học
II. Đồ dùng dạy học:
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài cũ:
3/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
1. Công cơ học:
1) Đònh nghóa : Công của lực F trên đoạn đường s là một
đại lượng vật lý được đo bằng tích số giữa độ lớn lực F,
quãng đường s và cosin của góc tạo bởi phương của lực và
phương dòch chuyển.
2) Biểu thức
với
( , )F v
α
=
r
r
Với: F: Lực tác dụng (N)
s: Quãng đường vật di chuyển (m)
A
F
: Công của lực F thực hiện (N/m = J )
- Công là đại lượng vô hướng , có giá trò dương hoặc âm.
3) Các trường hợp:
* α = 0
0
⇒ cosα = 1 ⇒ A
F
= F.s (Giá trò lớn nhất)
* 0
0
< α < 90
0
⇒ cosα > 0 ⇒ A
F
> 0 : Công phát động
(vận tốc vật tăng).
* 90
0
< α <180
0
⇒ cosα < 0 ⇒ A
F
< 0 : Công cản (vận tốc
vật giảm).
* α = 180
0
⇒ cosα = -1 ⇒ A
F
= - F.s ( Công cản lớn nhất).
* α =90
0
⇒ cosα =0⇒ A
F
=0: không thực hiện công.
Vì quãng đường đi phụ thuộc vào hệ quy chiếu nên giá trò
của công cũng phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
2. Công suất:
1) Đònh nghóa:
Công suất N là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện
Nguyễn Thò Kim Dung
F
r
v
r
α
A
F
=F.s.cosα
7
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
công nhanh hay chậm của máy, được đo bằng thương số
giữa công A và thời gian t dùng để thực hiện công ấy.
2) Biểu thức :
Với: A: công cơ học (J)
t: thời gian thực hiện công A (s)
N: công suất (W)
- Bội số của W: 1kW=1000W
1MW= 10
6
W
- Ngoài ra người ta còn dùng đơn vò công suất là mã lực:
Hp 1Hp=736W
- Nếu N= 1kW và t=1h thì A=1kWh= 3600000J.
3. Liên hệ giữa công suất và lực:
Xét trường hợp công đạt giá trò cực đại.
Ta có:
vF
t
sF
t
A
N .
.
===
v: vận tốc của vật.
Ứng dụng: chế tạo hộp số xe
Mỗi động cơ có một công suất N nhất đònh, tùy theo trường hợp
thuận lợi, ta có thể thay đổi lực, vận tốc thông qua hộp số.
4/ Củng cố – Dặn dò:
Bài 43: CÔNG CỦA TRỌNG LỰC.
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CÔNG.
I. Mục đích – yêu cầu:
Nguyễn Thò Kim Dung
8
t
A
N
=
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
- Kiến thức : Tính được công của trọng lực, hiểu lực thế là gì, những loại lực nào là lực thế
II. Đồ dùng dạy học:
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài cũ:
3/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
4. Công của trọng lực:
a/ Công của trọng lực:
* Tính công của trọng lực P khi vật có khối lượng m rơi tự
do từ độ cao h
1
xuống độ cao h
2
.
- Lực tác dụng lên vật:
F=P
- Quãng đường vật đi được:
s=h
1
-h
2
- Trọng lực
P
cùng hướng
với chuyển động: α=0
- Công của trọng lực:
A
P
= P(h
1
-h
2
) =mgh
* Tính công của trọng lực khi vật có khối lượng m trượt
xuống theo mặt phẳng nghiêng góc α, độ cao h.
- Lực tác dụng lên vật làm vật chuyển động: F=P
1
=Psinα.
- Quãng đường vật đi được là chiều dài của mặt phẳng
nghiêng: s với
α
sin
h
s
=
- Lực
1
P
hợp với đường đi một góc α=0
0
- Công của trọng lực: A
P
= Psinα.
α
sin
h
= Ph=mgh
* Công của trọng lực khi vật đi theo quỹ đạo bất kỳ:
Ta chia đường đi thành nhiều đoạn nhỏ, mỗi đoạn coi như
1 mặt phẳng nghiêng. Công của trọng lực tổng cộng trên cả
đoạn đường là: A
P
=mgh
b/ Đặc điểm:
- Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng của quỹ
đạo, mà luôn luôn bằng tích của trọng lực với hiệu 2 độ cao
Nguyễn Thò Kim Dung
9
h
1
h
2
P
h
P
α (
h
1
P
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
của hai đầu quỹ đạo.
Với: m:khối lượng của vật (kg)
g: gia tốc rơi tự do (m/s
2
)
h=h
1
-h
2
h
1
: độ cao điểm đầu của quỹ đạo (m)
h
2
: độ cao điểm sau của quỹ đạo (m).
- Vật đi từ trên xuống: A
P
=mgh
- Vật đi từ dưới lên: A
P
=-mgh
- Quỹ đạo là đường cong khép kín: A
P
=0
c/ Lực thế:
Khi nghiên cứu một số loại lực như lực đàn hồi, lực hấp
dẫn, lực tónh điện … ta thấy công của các lực này không
phụ thuộc vào dạng quỹ đạo của vật chòu lực, mà chỉ phụ
thuộc vào vò trí điểm đầu và vò trí điểm cuối của quỹ đạo,
nếu quỹ đạo là đường cong kín thì công của chúng bằng
không. Những lực này gọi là lực thế.
5. Đònh luật bảo toàn công:
“Tất cả các máy cơ học đều không làm lợi cho ta về công.
Khi sử dụng máy, nếu được lợi bao nhiêu lần về lực thì
thiệt bấy nhiêu lần về đường đi”
Công chỉ bảo toàn trong trường hợp lí tưởng không có ma
sát.
6. Hiệu suất: là tỉ số giữa công có ích và công toàn
phần.
Với: A: công có ích.
A’: công toàn phần.
4/ Củng cố – Dặn dò:
Nguyễn Thò Kim Dung
10
A
P
=mgh
%100.
'
A
A
H
=
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
Bài 44-45: NĂNG LƯNG. ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG
I. Mục đích – yêu cầu:
- Kiến thức: Nắm vững khái niện năng lượng – động năng – thế năng – đònh lí động
năng .
- Kỹ năng : vận dụng đònh lí động năng để giải quyết các bài tập động năng
II. Đồ dùng dạy học:
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài cũ:
3/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
7. Năng lượng:
a/ Đònh nghóa:
- Năng lượng là một đại lượng Vật Lý đặc trưng cho khả
năng thực hiện công của một vật hay một hệ vật.
Ví dụ: Thác nước có khả năng thực hiện công làm quay
tua pin hơi động cơ
- Cơ năng là dạng năng lượng gắn liền với chuyển động cơ
học gồm động năng và thế năng.
b/ Giá trò của năng lượng:
Giá trò năng lượng của một vật hay hệ vật ở một trạng thái
nào đó bằng công cực đại mà vật hay hệ vật ấy có thể
thực hiện trong quá trình biến đổi nhất đònh
c/ Đơn vò năng lượng: Jun (J)
8. Động năng:
a/ Đònh nghóa:
Động năng của một vật là năng lượng mà vật có do nó
chuyển động.
b/ Biểu thức: Xét ví dụ sau:
Đẩy cho xe lăn với vận tốc v, khi dây căng ra, khúc gỗ bắt
đầu chuyển động, như vậy xe đã thực hiện lên khúc gỗ một
công cơ học.
A = - T.s (T: Lực căng dây)
Mặt khác :
2T/m
v
2a
v
s
22
==
Nguyễn Thò Kim Dung
11
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
Do vậy :
2
mv
m
2T
Tv
A
22
=
−
−=
Vậy :
2
d
mv
W
2
=
Động năng được đo bằng nữa tích khối lượng m với bình
phương vận tốc v của vật ấy.
c/ Tính chất:
Động năng là một đại lượng vô hướng, luôn có giá trò
dương và có tính tương đối phụ thuộc vào mốc tính vận tốc.
d/ Đơn vò: Trong hệ SI:
m: khối lượng (kg)
v: vận tốc (m/s)
W
đ
: động năng (J)
9. Đònh lý động năng:
a/ Ví dụ:
Ta giả sử vật m chuyển động với vận tốc v, khi đó ta có
động năng :
2
mv
W
2
d
=
, sau đó xe hãm phanh.
Khi đó công thực hiện để hãm phanh: A = F
ms
.s
)vm(v
m
F
2
vv
F
2a
vv
FA
2
1
2
2
ms
2
1
2
2
ms
2
1
2
2
ms
−=
−
=
−
=
A = W
đ2
– W
đ1
= ∆W
b/ Đònh lý: “Độ biến thiên động năng của một vật bằng
tổng công của ngoại lực tác dụng lên vật”.
Nếu công này là dương thì động năng tăng, nếu công này
là âm thì động năng giảm.
10. Thế năng:
a/ Đònh nghóa:
Thế năng là năng lượng mà1 hệ vật (hay một vật) do có
tương tác giữa các vật của hệ (các phần của vật) và phụ
thuộc vào vò trí tương đối của các vật ấy.
b/ Biểu thức: có hai loại thế năng:
* Thế năng trọng lực: Chọn gốc thế năng là mặt đất.
Thế năng của vật ở độ cao h là:
Nguyễn Thò Kim Dung
12
W
đ2
–W
đ1
=A
ngoại lực
W
t
=mgh
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
m: khối lượng của vật (kg)
g: gia tốc rơi tự do (m/s
2
)
h: độ cao (m)
* Thế năng đàn hồi:
W
t
: thế năng (J)
k: độ cứng của vật đàn hồi (N/m)
x: độ biến dạng (m)
c/ Đònh lý thế năng:
Khi vật rơi từ độ cao h
1
chuyển sang độ cao h
2
< h
1
thì trọng
lượng thực hiện công dương
A = m.g(h
1
– h
2
) ⇒ W
t1
– W
t2
=A
P
“Độ giảm thế năng bằng tổng công của ngoại lực tác dụng
lên vật”
4/ Củng cố – Dặn dò:
Bài 46-47: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG
I. Mục đích – yêu cầu:
Nguyễn Thò Kim Dung
13
2
2
1
kxW
t
=
Giáo án lớp 10 Học kỳ II
- Kiến thức: Nắm vững nội dung đònh luật bảo toàn cơ năng
- Kỹ năng : vận dụng đònh luật bảo toàn cơ năng vào các bài tập ứng dụng
II. Đồ dùng dạy học:
III. Lên lớp:
1/ Ổn đònh:
2/ Bài cũ:
3/ Bài mới:
Phần làm việc của
GV
&
HS
Nội dung bài ghi
11. Đònh luật bảo toàn cơ năng:
a/ Trường hợp trọng lực:
- Xét vật rơi tự do từ độ cao h
1
xuống h
2
.
- Công của trọng lực làm tăng động năng của vật, theo đònh
lý động năng ta có:
A
P
=W
đ2
–W
đ1
(1)
- Đồng thời công này cũng bằng độ giảm thế năng của vật:
A
P
=W
t1
–W
t2
(2)
Từ (1) và (2) ta thấy: độ tăng động năng = độ giảm thế
năng. W
đ2
–W
đ1
=W
t1
–W
t2
⇒W
đ2
+W
t2
=W
đ1
+W
t1
⇒ W
2
=W
1
- Đònh luật: “Trong quá trình chuyển động của vật chỉ dưới
tác dụng của trọng lực có sự biến đổi qua lại giữa động
năng và thế năng nhưng tổng của chúng, tức cơ năng được
bảo toàn”
(Ta xem hệ: Vật và Trái Đất là một hệ kín và bỏ qua mọi
ma sát hay lực cản của môi trường)
b/ Trường hợp lực đàn hồi:
Kéo giãn lò xo rồi thả ra vật sẽ dao động quanh O
- Tại điểm O: V
0
lớn nhất ⇒ W
d
lớn nhất nhưng W
t0
= 0
vì lò xo không biến dạng
- Tại điểm A và B: Đổi chiều chuyển động
⇒ V
A
= V
B
= 0 ⇒ W
dA
= W
dB
= 0 nhưng biến dạng cực
đại ⇒ W
tA
và W
tB
lớn nhất.
Nếu không có ma sát, kết quả thí nghiệm cho :
W
dO
= W
tA
= W
tB
c/ Đònh luật bảo toàn cơ năng tổng quát:
“Trong hệ kín, không có ma sát thì có sự biến đổi qua lại
giữa thế năng và động năng, nhưng tổng của chúng, tức là
cơ năng được bảo toàn”.
Đònh luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng cho hệ kín và không
ma sát : W
d
+ W
t
= Const
Nguyễn Thò Kim Dung
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét