TRÇn thuý h»ng − §μo thÞ thu thuû

ThiÕt kÕ bμi gi¶ng
Nhμ xuÊt b¶n Hμ Néi
www.VNMATH.com

3

Chơng IV.
Các định luật bảo ton

Bi 23
Động lợng - Định luật bảo ton động lợng
(Tiết 1)
I Mục tiêu
1. Về kiến thức
Phát biểu đợc định nghĩa động lợng, nêu đợc bản chất (tính chất, vectơ) và
đơn vị đo của động lợng. Nêu đợc hệ quả : lực với cờng độ đủ mạnh tác
dụng lên một vật trong một khoảng thời gian ngắn có thể làm cho động lợng


Viết biểu thức định luật II Niu-tơn
dới dạng thể hiện mối liên hệ giữa
lực tác dụng vào vật với khối lợng và
vận tốc của vật ?
www.VNMATH.com

4
Cá nhân nhận thức vấn đề cần
nghiên cứu.

Phát biểu và viết biểu thức của định
luật III Niu-tơn ?
O.
Chúng ta đều biết là trong tơng
tác giữa hai vật có sự biến đổi vận tốc
của các vật. Vậy có hệ thức nào liên hệ
giữa vận tốc của các vật trớc và sau
tơng tác với khối lợng của chúng
không ? Và đại lợng gì sẽ đặc trng
cho sự truyền truyển động giữa các vật
trong tơng tác, trong quá trình tơng
tác đại lợng này tuân theo quy luật
nào ?
Hoạt động 2.

(15 phút)

G
trong thời gian
t

thì trạng thái chuyển động của vật thay
đổi nh thế nào. Có thể yêu cầu HS lấy
thêm một số ví dụ khác có đặc điểm
giống các ví dụ vừa nêu.
.
Khi một lực
F
G
tác dụng lên vật
trong khoảng thời gian
t
thì tích
Ft

G

đợc gọi là xung lợng của lực
F
G

trong khoảng thời gian
t

ấy.
O.
Xung lợng của lực có phải là đại

a=
t

G G
G

Theo định luật II Niu-tơn, ta có :

21
21
vv
Fmam
t
F t mv mv

==

=
GG
G
G
G
GG

Nhận xét : Vế trái là xung của
lực còn vế phải là độ biến thiên
của đại lợng bằng tích mv
G
.
Cá nhân tiếp thu thông báo, ghi


O.
Viết công thức tính gia tốc mà vật
thu đợc ? Viết biểu thức tơng ứng
của định luật II Niu-tơn ?

O.
Hãy biến đổi để xuất hiện đại lợng
xung của lực và nêu nhận xét về biểu
thức vừa thu đợc ?

GV thông báo định nghĩa động lợng.
Biểu thức :
p =mv
G G
. Đơn vị : kg.m/s.
.
Động lợng đặc trng cho sự truyền
chuyển động của vật.
O.
Động lợng có hớng nh thế nào ?

O.
Hoàn thành các yêu cầu C1 và C2

= mv
22
F t 50.0,01
v= = =5 m/s.
m0,1


Từ biểu thức (1) suy ra :

21
Ft p p=
G
GG
(2)
Phát biểu: Độ biến thiên động
lợng của vật trong một khoảng
thời gian bằng xung lợng của lực
tác dụng lên vật trong khoảng thời
gian đó. Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.
Tổng kết bài học
GV nhắc lại khái niệm động lợng và
cách diễn đạt thứ hai của định luật II
Niu-tơn.

www.VNMATH.com

7
Bi 23
Động lợng - Định luật bảo ton động lợng
(Tiết 2)

I

Mục tiêu
1. Về kiến thức
Phát biểu đợc định nghĩa hệ cô lập.
Phát biểu và viết đợc biểu thức của định luật bảo toàn động lợng.
2. Về kĩ năng
Giải thích đợc nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.
Vận dụng đợc định luật bảo toàn động lợng để giải bài toán va chạm mềm.
II

Chuẩn bị
Giáo viên
Bộ thí nghiệm minh họa định luật bảo toàn động lợng dùng đệm khí hoặc cần
rung.
Học sinh
Ôn lại các định luật Niu-tơn.
III

.
Trong các hiện tợng nh nổ, va
chạm, các nội lực xuất hiện thờng rất
lớn so với các ngoại lực thông thờng,
nên hệ vật có thể coi gần đúng là kín
trong thời gian ngắn xảy ra hiện tợng.
Hệ Tên lửa và khí khi tên lửa phụt khí.
Hoạt động 2.
(23 phút)
Xây dựng biểu thức của định
luật bảo toàn động lợng

Làm việc cá nhân :
11
p=F t
G
G
;
22
p=F t
G
G

mà
12
F=- F
GG
O.
Khi một vật chịu tác dụng của lực
thì động lợng của vật thay đổi. Vậy
trong hệ cô lập, nếu hai vật tơng tác
với nhau thì tổng động lợng của hệ
trớc và sau tơng tác có thay đổi
không ?
Định hớng của GV :
Viết biểu thức định lí biến thiên
động lợng cho từng vật.
Nhận xét mối quan hệ giữa
1
p
G
và
2
p
G
?
Xác định biến thiên của tổng động
lợng của hệ, từ đó nhận xét về tổng
động lợng của hệ trớc và sau tơng
tác ?
GV theo dõi HS làm việc, hớng dẫn
biến đổi với những HS chậm.
GV chính xác hóa kết quả thu đợc và
phát biểu nội dung của định luật bảo
toàn động lợng.

''
11 22
mv mv+
phải bằng nhau.
Cá nhân quan sát, nhận xét kết
quả.
Cá nhân thực hiện yêu cầu của
GV. Các HS khác lắng nghe và bổ
sung (nếu cần).
O.
Viết biểu thức của định luật cho
trờng hợp hệ gồm hai vật khối lợng
m
1
và m
2
, vận tốc của chúng trớc
tơng tác là
1
v
G
và
2
v
G
,
sau tơng tác là
1
'
v

Vận dụng định luật bảo toàn
động lợng cho các trờng hợp
va chạm mềm và chuyển động
bằng phản lực Nhận thức vấn đề bài toán đặt ra.
Lập luận điều kiện coi hệ là cô
lập. Vận dụng định luật bảo toàn
GV yêu cầu HS giải bài toán : Một
viên đạn có khối lợng m
1
chuyển
động với vận tốc
1
v
G
, đến va chạm và
chui vào một bao cát có khối lợng m
2

đang treo trên một chiếc xà ngang
đứng yên. Tìm vận tốc của hai vật sau
va chạm.
GV giới thiệu thuật ngữ chuyển động
bằng phản lực : là chuyển động của vật
tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về
hớng ngợc lại một phần của chính nó.
www.VNMATH.com


Cá nhân trả lời.
O.
Hoàn thành yêu cầu C3.
.
Sự giật lùi của súng khi bắn là một
chuyển động bằng phản lực nhng
không liên tục. Tên lửa, pháo thăng
thiên có chuyển động bằng phản lực
liên tục.
O.
Hãy xác định chuyển động của tên
lửa, ban đầu đứng yên, sau khi phụt
khí. GV có thể đặt thêm một số câu hỏi để
củng cố :

Tại sao khi bắn súng trờng cần ghì
chặt súng vào vai ?

Tại sao khi ta nhảy từ thuyền lên bờ
thì thuyền giật lùi lại ?
Hoạt động 4.
(5 phút)
Củng cố, vận dụng

Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ và
hoàn thành phiếu học tập.


5
kgm/h.
C. 38,66.10
7
kgm/s.
D. 1392 kgm/h.
Câu 2.
Một quả bóng đang bay ngang với động lợng p
G
thì đập vuông góc vào
một bức tờng thẳng đứng, bay ngợc trở lại theo phơng vuông góc với
bức tờng với cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lợng của quả
bóng là :
A. 0. B.
p.
G

C.
2p.
G
D.
-2p.
G

Câu 3.
Toa xe thứ nhất có khối lợng 3 tấn chạy với vận tốc 4 m/s đến va chạm
đàn hồi với một toa xe thứ hai đứng yên có khối lợng 5 tấn làm toa này
chuyển động với vận tốc 3 m/s. Sau va chạm, toa thứ nhất chuyển động
với vận tốc bằng bao nhiêu ? Chọn chiều dơng là chiều chuyển động
ban đầu của toa thứ nhất.


Phát biểu dợc định nghĩa công suất và đơn vị của công suất. Nêu đợc ý
nghĩa vật lí của công suất.
2. Về kĩ năng
Vận dụng các công thức tính công và công suất để giải các bài tập trong SGK và
các bài tơng tự.
II

Chuẩn bị
Học sinh
Ôn lại khái niệm công ở lớp 8 và vấn đề phân tích lực.
III

Thiết kế hoạt động dạy học
Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên
Hoạt động 1.
(5 phút)
Nhắc lại kiến thức cũ và định
hớng nhiệm vụ học tập
Cá nhân trả lời :

Muốn có công cơ học phải có
cả hai yếu tố lực và chuyển dời
dới tác dụng của lực.
Cá nhân nêu ví dụ về trờng hợp
có công cơ học :

Ngời kéo xe trên đờng.

Con bò kéo xe cát trên đờng.


.
Công thức tính công A = F.s mà các
em đã đợc học trong chơng trình
THCS chỉ dùng cho trờng hợp đơn
giản khi lực cùng phơng với đờng đi
hay điểm đặt của lực chuyển dời theo
hớng của lực.
O.
Trong trờng hợp tổng quát, khi
phơng của lực và đờng đi không
trùng nhau thì công cơ học đợc tính
nh thế nào?
Hoạt động 2.
(15 phút)

Tìm hiểu công thức tính công
trong trờng hợp tổng quát

Cá nhân thực hiện phép phân tích
lực. Chú ý quan hệ :
ns
FF F
=+

Công của lực F
G
:
O.
Dùng một lực F
G
kéo vật nh hình
vẽ, tính công của lực
F
G
?
Định hớng của GV :

Thực hiện phép phân tích lực F
G

thành hai thành phần
n
F
G
và
s
F.
G
Trả lời : giá trị của công phụ
thuộc vào độ lớn lực F, góc hợp
bởi lực F và phơng ngang, quãng
đờng s. Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.

GV nêu định nghĩa công trong trờng
hợp tổng quát và giải thích ý nghĩa các
đại lợng có mặt trong công thức đó.
O.
Giá trị của công phụ thuộc vào
những yếu tố nào?
.
Vì quãng đờng đi s phụ thuộc vào
hệ quy chiếu nên giá trị của công cũng
phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Nếu ta
kéo một cái hòm trên sàn toa xe lửa
ngợc chiều chạy của tàu, với vận tốc
có độ lớn bằng vận tốc của tàu thì ta
thực hiện công đối với tàu nhng đối
với mặt đất thì hòm vẫn đứng yên, và
công thực hiện đối với mặt đất bằng
không.
Hoạt động 3.

(6 phút)

dơng.

Công của lực ma sát của mặt
đờng khi ôtô lên dốc là công âm.

Công của trọng lực của vệ tinh
O.
Từ công thức tính công tổng quát
vừa lập, cho biết giá trị của công phụ
thuộc vào góc tạo bởi lực và hớng
chuyển dời nh thế nào ? GV yêu cầu HS đọc SGK mục I.3.
O.
Trong trờng hợp lực sinh công âm
thì lực đó có tác dụng gì ?

GV nêu kết luận về công âm (còn gọi
là công cản).
O.
Hoàn thành yêu cầu C2.
Gợi ý
: xét độ lớn góc

trong từng
trờng hợp.


(5 phút)
Vận dụng công thức tính công

Cá nhân làm bài, một HS lên
bảng trình bày.
Lực của động cơ ô tô :
F = mg(sin

+ kcos

)
Công của lực đó :
A = F.s = mgs(sin

+ kcos

)
Trong đó :
4
sin
100
=

( )
2
cos 1 sin 1
=

Công của lực F :



Cần xác định rõ đại lợng đã biết và
đại lợng cần tìm. Chú ý tính chất của
chuyển động.
GV nhận xét bài làm của HS.
Hoạt động 5.
(7 phút)
Tìm hiểu khái niệm công suất
và công thức tính công suất
Cá nhân tiếp thu thông báo, hiểu
đợc ý nghĩa của công suất.

Phát biểu chung :
P
A
t

=


.
Cùng một công có thể thực hiện
trong những thời gian khác nhau. Để
so sánh khả năng thực hiện công của
các máy khác nhau trong cùng một thời
gian ngời ta dùng đại lợng công suất.
O.
Từ định nghĩa công suất, lập công
thức tính công suất của một máy thực

O.
Tìm đơn vị đo công suất.
GV giới thiệu các đơn vị kilôoát (kW),
mêgaoát (MW), mã lực (HP).
.
Ngời ta còn sử dụng đơn vị thực
hành của công là oátgiờ (W.h)
1 (kW.h) bằng 1 "số" điện
O.
Hoàn thành yêu cầu C3.

Gợi ý
: Tính công mỗi cần cẩu thực
hiện đợc (coi cần cẩu nâng vật lên
dều, công nâng vật có độ lớn bằng
công cản của trọng lực).
Tính giá trị công suất của mỗi cần
cẩu theo công thức vừa học.
.
Đối với các nguồn phát năng lợng
không phải dới dạng sinh công cơ học
có thể dới dạng nhiệt năng, điện
năng, ... công suất ghi trên thiết bị đó
thờng là công suất làm việc. Trong
quá trình vận hành nên điều chỉnh để
công suất do thiết bị phát ra đúng bằng
công suất đã ghi, nhất là không đợc
phép vợt quá.
GV yêu cầu HS tham khảo bảng 24.1
SGK.


17
Hoạt động 7.
(2 phút)
Tổng kết bài học

Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập.
GV nhận xét giờ học.
Bài tập về nhà
: Làm bài tập trong
SGK.
Ôn lại các kiến thức về : động năng,
biểu thức tính công của một lực và các
công thức của chuyển động thẳng biến
đổi đều. Bi 25
Động năng
I

Mục tiêu
1. Về kiến thức
Phát biểu đợc định nghĩa và viết đợc biểu thức của động năng (của một chất
điểm hay một vật rắn chuyển động tịnh tiến).
Phát biểu và chứng minh đợc định lí biến thiên động năng (trong một trờng
hợp đơn giản).
Nêu đợc nhiều ví dụ về những vật có động năng sinh công.
2. Về kĩ năng
Vận dụng đợc định lí biến thiên động năng để giải các bài toán tơng tự nh

+ Năng lợng điện để thắp sáng.
...
Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ. C2 : Các vật đều có động năng vì
cùng đều đang chuyển động và có
thể sinh công vì :
+ Viên đạn đang bay có thể
xuyên vào gỗ, phạt gãy cành cây.
+ Búa đang chuyển động, đập vào
đinh có thể đóng đinh cắm vào
gỗ.
+ Dòng nớc lũ đang chảy mạnh
có thể cuốn trôi cây cối, phá hủy
nhà cửa.
Trả lời : Động năng của vật càng
lớn khi vật có khối lợng càng
lớn và vận tốc càng lớn. O.
Nêu một số ví dụ về sự tồn tại của
năng lợng ?

.
Năng lợng vật có đợc do chuyển

G
chuyển động theo giá
www.VNMATH.com

19
Cá nhân tính toán đợc công do
lực
F
G
sinh ra :
()
22
21
22
21
1
A = F.s = m.a.s = m. v - v
2
11
A= mv - mv
22

Khi v
1
= 0 và v
2
= v, ta có :

đơn vị của động năng bằng tích
đơn vị của khối lợng và bình
phơng đơn vị của vận tốc nên ta
có :
2
2
kg.m
1J 1
s
=

Cá nhân tham khảo bảng 25.1
SGK để tìm hiểu một số ví dụ về
động năng.
của lực, đi đợc quãng đờng s và vận
tốc biến thiên từ
1
v
G
đến
2
v.
G

Gợi ý
: Dựa vào biểu thức tính công
của một lực và các công thức về
chuyển động thẳng biến đổi đều, hãy
tìm mối liên hệ giữa công sinh ra bởi
lực

Đơn vị của động năng là đơn vị
năng lợng : Jun (kí hiệu là J)
O.
Hoàn thành yêu cầu C3.
.
Cũng nh vận tốc, động năng có
tính tơng đối, nghĩa là giá trị của nó
phụ thuộc vào mốc để tính vận tốc.

www.VNMATH.com

20
Hoạt động 3.

(10 phút)
Tìm hiểu định lí biến thiên
động năng

HS nhận thức vấn đề đặt ra. Làm
việc cá nhân :
Độ biến thiên động năng của
vật :
22
đđ2đ1 2 1

năng của vật khi đó ?
GV thông báo nội dung của định lí
biến thiên động năng.
O.
Nhận xét mối liên hệ giữa tác dụng
của lực (giá trị của công) và sự tăng
(giảm) của động năng của vật ?

GV lấy một số ví dụ ứng dụng định lí
biến thiên động năng. Một ví dụ phổ
biến là khi ta phanh xe đang chạy, độ
giảm động năng bằng công của lực ma
sát (là lực hãm xe).
Hoạt động 4.

(8 phút)
Vận dụng định lí biến thiên
động năng

Cá nhân tự lực giải bài tập, một
HS lên bảng trình bày bài làm.
Yêu cầu HS làm bài tập : Một ô tô khối
lợng 4 tấn đang chuyển động trên
đờng nằm ngang với vận tốc không
đổi 54 km/h. Lúc t = 0, tác dụng một
lực hãm lên ô tô làm ô tô chuyển động
đợc thêm 10 m thì dừng hẳn. Tính

trờng và biểu thức tính công của
trọng lực). Bi 26
Thế năng
I

Mục tiêu
1. Về kiến thức
Phát biểu đợc định nghĩa trọng trờng, trọng trờng đều. Viết đợc biểu thức
trọng lực của một vật .
Phát biểu đợc định nghĩa và viết đợc biểu thức của thế năng trọng trờng
(thế năng hấp dẫn). Định nghĩa đợc khái niệm mốc thế năng. Viết đợc hệ thức
liên hệ giữa độ biến thiên thế năng và công của trọng lực.
Phát biểu đợc định nghĩa và viết đợc biểu thức của thế năng đàn hồi.
2. Về kĩ năng
Vận dụng công thức tính thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi để giải các bài
tập cơ bản trong SGK và các bài tập tơng tự.
II

Chuẩn bị
Giáo viên
Tìm những ví dụ thực tế (tranh, ảnh) về những vật có thế năng có thể sinh
công.
www.VNMATH.com

22
Học sinh
Ôn lại khái niệm thế năng, trọng lực đã học trong chơng trình THCS.

(15 phút)
Tìm hiểu về thế năng trọng
trờng ( hay thế năng hấp dẫn)

Cá nhân tiếp thu thông báo, ghi
nhớ.

Cá nhân hoàn thành C1:
lực tác dụng mg
ag
khối lợng m
===
G
GG

HS thảo luận nhóm và đa ra câu
trả lời :
Năng lợng của quả tạ phụ
thuộc vào vị trí của nó so với mặt
đất và khối lợng của nó.

.
Mọi vật ở xung quanh Trái Đất đều
chịu tác dụng của lực hấp dẫn do Trái
Đất gây ra, lực này gọi là trọng lực. Ta
nói rằng xung quanh Trái Đất tồn tại
một trọng trờng.

thế năng hấp dẫn :
t
Wmgz=
Đơn vị : W
t
(J), m (kg), g(m/s
2
),
z (m). Cá nhân hoàn thành C3.
Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí
O thì :
Tại O thế năng bằng 0.
Tại A thế năng lớn hơn 0.
Tại B thế năng nhỏ hơn 0.
gây ra, bởi vậy thế năng này gọi là thế
năng hấp dẫn (hay thế năng trọng
trờng). Kí hiệu là
t


(10 phút)
Liên hệ giữa biến thiên thế
năng và công của trọng lực.

Làm việc cá nhân.
Độ biến thiên thế năng : O.
Một vật có khối lợng m rơi từ
điểm M có độ cao z
M
đến điểm N có
độ cao z
N
.
Tìm biến thiên thế năng
của vật đó ?
www.VNMATH.com

24
( ) ( )
tt t
WWNWM=

= mgz
N
mgz
M

Trả lời C4 :
Nếu chọn mốc thế năng tại O :

( ) ( )
tt MN
WM WN mgz mgz
mgMN
=
=

- Nếu chọn mốc thế năng tại N :

( ) ( )
tt M
WM WN mgz 0
mgMN
=
=
O.
Hãy so sánh độ biến thiên này với
công của trọng lực trong quá trình đó ?

GV nêu kết quả tổng quát trong
trờng hợp hai điểm M, N không cùng

bị nén lại có thế năng đàn hồi ?
.
Vật bị biến dạng đàn hồi có thế
năng đàn hồi.
O.
Nêu thêm ví dụ về vật có thế năng
đàn hồi ?
www.VNMATH.com

25
Cá nhân nêu ví dụ :
Cánh cung khi bị uốn cong.
Súng cao su khi lên đạn.
Cá nhân suy nghĩ trả lời : Khi độ
biến dạng của vật càng lớn thì vật
có khả năng sinh công càng lớn.
Vậy độ biến dạng càng lớn thì thế
năng đàn hồi càng lớn. Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.

Đơn vị : W
t

(J), k (N/m),
l
(m).
của thế năng hấp dẫn và thế năng đàn
hồi.
Một học sinh cho rằng hai vật ở
cùng một độ cao so với mặt đất thì có
thế năng bằng nhau ? Kết luận nh
vậy có chính xác không ? Vì sao ?
Một cái nỏ đợc lắp sẵn mũi tên và
dây đợc kéo căng. Khi mũi tên đợc
bắn ra, năng lợng của mũi tên hay
của nỏ dã thực hiện việc đó ? Dạng
năng lợng đó là gì ?

O.
Hoàn thành yêu cầu ở phiếu học
tập.
Hoạt động 6.

(2 phút)

Tổng kết bài học
Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập.

GV nhận xét giờ học.

Bài tập về nhà
: làm bài 5, 6 SGK.
Ôn lại các kiến thức đã học về động
năng, thế năng và cơ năng (đã đợc
học ở THCS).
www.VNMATH.com

1
k.
2
l
C.
()
2
1
k.
2
l D.
()
1
k.
2
l
Câu 3.
Tính thế năng của một vật khối lợng 10 kg rơi tự do sau khi nó rơi đợc 1s ?
Lấy g = 10 m/s
2
. Mốc thế năng tại vị trí vật bắt đầu rơi.
A. 500 J.
B. 1000 J.
C. 500 J.
D. 1000 J.
Đáp án
Câu 1
: B.
Câu 2
: A.