TRÇn thuý h»ng − §μo thÞ thu thuû

ThiÕt kÕ bμi gi¶ng
Nhμ xuÊt b¶n Hμ Néi

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
của vật biến thiên.

dới dạng thể hiện mối liên hệ giữa
lực tác dụng vào vật với khối lợng và
vận tốc của vật ?

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)
Tìm hiểu khái niệm xung lợng
của lực


. 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
lợng vectơ không ? Nếu có thì cho
biết phơng, chiều của đại lợng này ?
Cần lu ý cho HS : giả thiết lực
F
G

không đổi trong thời gian tác dụng
t.

O. Đơn vị xung lợng của lực là gì ?


==

=
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
nhớ. Cá nhân trả lời :

Vì khối lợng là số dơng nên
vectơ động lợng cùng hớng với
vectơ vận tốc của vật.
Cá nhân hoàn thành C1, C2.
C1. Biến đổi 1 kg.m/s = 1kg.m.s/s
2

= 1 N.s.
C2. Tóm tắt
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
GV gọi một HS lên bảng tóm tắt đề
bài, chỉ ra các công thức cần thiết để
liên hệ giữa đại lợng cần tìm với các
đại lợng đã cho.
Gợi ý : 1 kgm/s
2
= 1N. 6
F = 50 N v
2
= ?
v
1
= 0

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.
O. Dùng kí hiệu động lợng viết lại
biểu thức (1) sau đó phát biểu bằng lời
biểu thức đó ? GV chính xác hoá nội dung của định lí
biến thiên động lợng. . Biểu thức (2) đợc xem nh một
cách diễn đạt khác của định luật II
Niu-tơn và còn tổng quát hơn dạng
quen thuộc. Thật vậy, nếu vận tốc của
vật rất lớn (có thể so đợc với vận tốc

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 Thiết kế hoạt động dạy học
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động 1. (5 phút)
Làm quen với khái niệm hệ cô
lậpCá nhân trả lời câu hỏi của GV và
tiếp thu, ghi nhớ khái niệm mới.

GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm
động lợng và cách diễn đạt thứ hai
của định luật II Niu-tơn.
. Khi giải bài toán xác định chuyển
động của các vật trong hệ thì cần có hệ
vật đặc biệt.
GV thông báo khái niệm hệ cô lập, nội
lực, ngoại lực.

8
Nêu ví dụ về hệ cô lập :
Hệ vật rơi tự do - Trái đất (bỏ qua
tác dụng của tất cả các vật khác)
Hệ 2 vật chuyển động không ma sát
trên mặt phẳng nằm ngang (tổng ngoại
lực bằng 0).

G
=
2
p
G

suy ra p

G
=
1
p
G
+
2
p
G
=0 (hay biến
thiên của tổng động lợng bằng 0).
Vậy tổng động lợng của hệ
không đổi trớc và sau tơng tác.

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.
O. Khi một vật chịu tác dụng của lực


9
Biểu thức :

''
11 22 11 22
m v +m v =m v +m v
GG GG
HS thảo luận nhóm, đại diện
nhóm phát biểu :
Cho hai xe lăn tơng tác với nhau
trên một mặt phẳng ngang, nhẵn.
Tạo thí nghiệm sao cho chuyển
động ngay trớc và sau tơng tác
là thẳng đều, đo vận tốc thông qua
quãng đờng và thời gian.
Nếu định luật đợc thoả mãn thì
ta có các giá trị
(
)
11 22
mv mv+ và
(
)
''
11 22
mv mv+ phải bằng nhau.

.
O. Hãy đề xuất phơng án thí nghiệm
kiểm tra định luật trên. GV nhận xét phơng án của học sinh
sau đó giới thiệu phơng án đã chuẩn
bị và làm thí nghiệm minh họa.
O. Phát biểu nội dung và viết biểu
thức tổng quát của định luật bảo toàn
động lợng ?
Chú ý điều kiện : hệ xét phải là hệ cô
lập và giá trị các đại lợng là xét đối
với hệ quy chiếu quán tính.
Hoạt động 3. (10 phút)
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


Cá nhân giải thích hiện tợng
súng giật khi bắn. Cá nhân biến đổi, rút ra biểu thức :
m
V=- v
M
G
G

Dấu
chứng tỏ hớng bay của tên
lửa ngợc với hớng khí phụt ra.

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.


11
Phiếu học tập
Câu1.
Một máy bay có khối lợng 160 tấn bay với vận tốc 870km/h. Tính động
lợng của máy bay ?
A. 38,66.10
6
kgm/s.
B. 139,2.10
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.
2
p
.
G

Phát biểu đợc định nghĩa công của một lực. Biết cách tính công của lực trong
trờng hợp đơn giản (lực không đổi, chuyển dời thẳng). Nêu đợc ý nghĩa của
công âm.
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.
O.
Khi nào có công cơ học ? Nêu ví
dụ về một số trờng hợp có công trong

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=+
GG G

Chỉ có thành phần
s
F
G
sinh
công cơ học.
Lực
n
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

Thành phần nào của lực có khả năng
thực hiện công (nghĩa là tạo ra chuyển
dời mong muốn) ?
Viết biểu thức tính công của các lực
thành phần và công của lực F
G
?


F
G14

Tìm hiểu ý nghĩa của công âm
Nêu nhận xét:

o
Khi 90 thì A > 0.<

o
Khi 90 thì A 0.= =

o
Khi 90 thì A < 0.>
Cá nhân trả lời : Khi lực sinh
công âm thì lực đó có tác dụng
cản trở chuyển động. HS thảo luận nhóm, hoàn thành
C2.
Công của lực kéo của động cơ
ô tô khi ô tô lên dốc là công
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 ?
công.

.
Ngoài ra ngời ta còn dùng đơn vị
kilôjun (kí hiệu là kJ), là bội số của
Jun
1 kJ = 1 000 J.
Hoạt động 4. (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 :
A = 2. 10

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
hiện đợc một công A

trong thời gian

16

Trả lời : Từ biểu thức tính công
suất suy ra đơn vị của công suất
là Jun/giây (J/s) hay Oát (W).
1 (W) = 1 (J/s) Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.

. 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.
Hoạt động 6. (5 phút)
Vận dụng công thức tính công
suất
Cá nhân giải bài tập.
Tính toán đợc :
P
Amgh
tt

==
10.10.5
5W.
100
==
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
các bài toán trong SGK.
II Chuẩn bị
Giáo viên
Tìm những ví dụ thực tế (tranh, ảnh minh họa) về những vật có động năng
sinh công.
Học sinh
Ôn lại phần động năng đã học ở chơng trình THCS.
Ôn lại công thức tính công của một lực, các công thức của chuyển động thẳng
biến đổi đều.

18
III Thiết kế hoạt động dạy học
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động 1. (10 phút)
Ôn lại khái niệm năng lợng và
tìm hiểu những đặc điểm định
tính của khái niệm động năng

Cá nhân nêu ví dụ, có thể là :
Năng lợng xăng, dầu để chạy
ô tô, xe máy
+ Năng lợng của nớc để vận
hành nhà máy thuỷ điện.
+ Năng lợng điện để thắp sáng.

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.

O. Hoàn thành yêu cầu C2.

O.
Động năng của một vật phụ thuộc
vào những yếu tố nào ?
O. Vậy, biểu thức toán học nào thể
hiện rõ mối quan hệ trên ?
Hoạt động 2. (15 phút)
Thành lập công thức tính động
năng
Yêu cầu HS giải bài toán : Xét một vật
khối lợng m chịu tác dụng của lực
không đổi F,
G
chuyển động theo giá

19
Cá nhân tính toán đợc công do

Động năng :
2
đ
1
Wmv
2
=
Cá nhân hoàn thành C3.
Từ công thức
2
đ
1
Wmv
2
= , ta thấy
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

2
= v).
. Công của lực sinh ra trong quá trình
thay đổi chuyển động của vật từ trạng
thái nghỉ đến trạng thái có vận tốc v
bằng năng lợng mà vật thu đợc trong
quá trình chuyển động dới tác dụng
của lực F
G
, năng lợng này gọi là động
năng của vật. Kí hiệu là
đ
W.
O. Viết biểu thức tính
đ
W.
. 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.


phơng của lực
F
G
và thay đổi vận tốc
từ v
1
đến v
2
. Hãy so sánh công mà lực
thực hiện đợc và độ biến thiên động
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.

lực (đã đợc học ở THCS), trọng
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.

22
Học sinh
Ôn lại khái niệm thế năng, trọng lực đã học trong chơng trình THCS.
Ôn lại công thức tính công của một lực.
III Thiết kế hoạt động dạy học
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động 1. (3 phút)

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.
GV thông báo biểu hiện của trọng
trờng, trọng trờng đều và biểu thức
của trọng lực của một vật :
P mg=
G
G

O. Hoàn thành yêu cầu C1.

O. Quả tạ búa máy khi rơi từ trên cao
xuống thì đóng cọc ngập vào đất,
nghĩa là thực hiện công. Vậy quả tạ ở
trên cao có năng lợng. Dạng năng

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
W .
O. Phát biểu định nghĩa và xây dựng
biểu thức của thế năng trọng trờng.
Gợi ý : Thế năng của vật bằng công
của trọng lực sinh ra trong quá trình
vật rơi.
Viết biểu thức tính công của trọng
lực. Chú ý quan hệ trọng lực của vật
với khối lợng của vật.
Nêu đơn vị của các đại lợng trong
biểu thức thế năng hấp dẫn ?
. Thông thờng ta lấy mặt đất làm
mốc để tính độ cao. Nhng cũng có
thể tính độ cao so với các vật khác nh
mặt bàn, đáy giếng, Tùy cách chọn
vị trí làm mốc mà độ cao z có giá trị
khác nhau, tức là độ lớn của thế năng

)
tt t
WWNWM=

= mgz
N
mgz
M

Công của trọng lực :
A
MN
= p(z
M
z
N
) = mg(z
M
z
N
)
= mgz
M
mgz
N

Vậy
MN t
AW=


=
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
trên đờng thẳng đứng và vật nhỏ
đang xét chuyển dời từ M đến N theo
một đờng bất kì.
O. Nhận xét liên hệ giữa tác dụng của
trọng lực với sự tăng (giảm) thế năng
của vật ? Hoàn thành yêu cầu C4.
. Vậy hiệu thế năng của một vật
chuyển động trong trọng trờng không
phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng.

O.
Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ
biến dạng nh thế nào ? Vì sao ?
. Khi đa lò xo từ trạng thái biến
dạng về trạng thái không biến dạng thì
công thực hiện bởi lực đàn hồi đợc
xác định bởi công thức :
()
2
1
Ak .
2
=
l

O. Nhắc lại tên và đơn vị các đại
lợng có mặt trong công thức ?
Hoạt động 5. (5 phút)
Củng cố, vận dụng Cá nhân hoàn thành phiếu học
tập.
GV nhắc lại định nghĩa và biểu thức
của thế năng hấp dẫn và thế năng đàn
hồi.
Một học sinh cho rằng hai vật ở

C. công của trọng lực bằng nhau.
D. gia tốc rơi bằng nhau.
Chọn câu trả lời
sai.
Câu 2.
Vật khối lợng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng bằng k, đầu kia của
lò xo cố định. Khi lò xo bị nén lại một đoạn
l (l < 0) thì thế năng đàn
hồi bằng :
A.
()
2
1
k.
2
l B.
()
1
k.
2

l
C.
()
2
1
k.
2
l D.
()