CHUYÊN ĐỀ: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
VẬT LÍ 10
1. Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề
Khi một hệ vật chuyển động thì nói chung vị trí, vận tốc, gia tốc....của
các vật trong hệ thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp có
thể tìm được những đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ không thay đổi
theo thời gian. Đó là những đại lượng bảo toàn. Nếu đại lượng bảo toàn là
một đại lượng vô hướng thì giá trị của nó không đổi, nếu đại lượng bảo toàn
là một vector thì phương, chiều và độ lớn của nó không đổi. Các định luật bảo
toàn cơ bản của cơ học gồm: Định luật Bảo toàn động lượng; Định luật Bảo
toàn cơ năng
Các định luật này cho phép ta hiểu được sâu sắc nhiều thông tin về
chuyển động của một hệ và vận dụng có hiệu quả trong việc giải quyết nhiều
bài toán cơ học. Trong chuyên đề này Vấn đề cần giải quyết của học sinh là
Vận dụng kiến thức vật lí để giải thích các hiện tượng ví dụ như: Hiện tượng
bay lên của tên lửa, hiện tượng giật của súng đại bác, hiện tượng thuyền lùi
xa bờ khi người nhảy lên khỏi thuyền, chuyển động của viên Bi a khi va
chạm…
2. Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề
- Xung lượng của lực
- Độ biến thiên động lượng
- Hệ cô lập (hệ kín).
- Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập.
- Va chạm mềm
- Chuyển động bằng phản lực
3. Chuẩn kiến thức, kĩ năng và một số năng lực có thể được phát triển
3.1. Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa hệ cô lập
- Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng.
- Định nghĩa được xung lượng của lực; nêu được bản chất (tính chất vectơ) và đơn
KH1: Trình bày được
kiến thức về các hiện
tượng, đại lượng, định
luật, nguyên lí vật lí cơ
bản, các phép đo, các
hằng số vật lí
K2: Trình bày được mối quan
hệ giữa các kiến thức vật lí
Mô tả mức độ thực hiện trong chủ đề
- Nêu được KN Hệ kín
- Nêu được ĐN, ý nghĩa, ghi được biểu thức Động
lượng và biểu diễn động lượng dưới dạng véc tơ cho
một vật và cho cả hệ vật.
- Phát biểu được nội dung và ghi biểu thức của ĐL
BTĐL
- Trình bày mối quan hệ giữa động lượng, vận tốc và
khối lượng của vật.
- Quan hệ giữa động lượng của một vật trong hệ với
động lượng của cả hệ vật.
- Chỉ ra được điều kiện vận dụng định luật BTĐL
K3: Sử dụng được kiến thức
- Sử dụng ĐL BTĐL để giải các bài toán va chạm,
vật lí để thực hiện các nhiệm vụ tương tác giữa hai vật.
học tập
K4: Vận dụng (giải thích, dự
P2: mô tả được các hiện tượng
tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí
và chỉ ra các quy luật vật lí
trong hiện tượng đó
- Mô tả được hiện tượng súng giật sau khi bắn, đạn nổ,
trò chơi BIA, người đi trên thuyền, người nhảy từ trên
thuyền lên bờ khi đi du lịch, khí phụt về phía sau khi
bắn súng B40, khí phụt về phía sau của các tên lửa …
bằng ĐL BTĐL.
- Chỉ ra được quy luật: khi một phần của vật (hệ vật)
chuyển động về một phía thì phần còn lại sẽ chuyển
động theo hướng ngược lại.
P3: Thu thập, đánh giá, lựa
chọn và xử lí thông tin từ các
nguồn khác nhau để giải quyết
vấn đề trong học tập vật lí
- Đọc các tài liệu, tìm kiếm bài viết trên mạng Internet,
các thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm ảo, các video clip
về va chạm giữa các vật, ứng dụng và kiểm chứng định
luật BTĐL.
P4: Vận dụng sự tương tự và
các mô hình để xây dựng kiến
thức vật lí
- Vận dụng được các thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm
ảo có trên mạng internet củng cố kiến thức về va chạm,
(hoặc hệ vật) luôn ngược với phương chiều chuyển
động một phần của vật (hoặc hệ vật) được phóng ra.
P8: xác định mục đích, đề xuất
phương án, lắp ráp, tiến hành
xử lí kết quả thí nghiệm và rút
ra nhận xét.
P9: Biện luận tính đúng đắn
của kết quả thí nghiệm và tính
đúng đắn các kết luận được
khái quát hóa từ kết quả thí
nghiệm này.
X1: trao đổi kiến thức và ứng
dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí
và các cách diễn tả đặc thù của
vật lí
- Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến
hành xử lí kết quả thí nghiệm kiểm chứng định luật
BTĐL và rút ra nhận xét.
- Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và
tính đúng đắn các nhận xét từ kết quả thí nghiệm.
- Trao đổi kiến thức về véc tơ động lượng, độ lớn động
lượng, sự bảo toàn động lượng của một vật và sự bảo
toàn tổng động lượng của hệ vật cả về phương chiều và
độ lớn.
- Trao đổi, thảo luận nhóm làm thí nghiệm kiểm chứng
ĐL BTĐL và rút ra nhận xét.
X2: phân biệt được những mô
thông tin, thí nghiệm, làm việc
nhóm… ) một cách phù hợp
X7: thảo luận được kết quả
công việc của mình và những
vấn đề liên quan dưới góc nhìn
vật lí
X8: tham gia hoạt động nhóm
trong học tập vật lí
Nhóm
NLTP liên
quan đến cá
nhân
C1: Xác định được trình độ
hiện có về kiến thức, kĩ năng ,
thái độ của cá nhân trong học
tập vật lí
- Ghi lại các thông tin thu được qua việc thu tập từ các
nguồn: tài liệu tham khảo, mạng Intrnet, quan sát trong
thực tế.
- Ghi lại kết quả của nhóm khi làm thí nghiệm kiểm
chứng định luật.
- Trình bày kết quả thí nghiệm kiểm chứng ĐL BTĐL
của nhóm.
- Thảo luận kết quả làm thí nghiệm kiểm chứng ĐL
BTĐL
- Tham gia đầy đủ nội dung công việc do nhóm phân
công để thực hiện thí nghiệm kiểm chứng ĐL BTĐL.
giải bài toán ứng dụng BTĐL.
- Đánh giá được giá trị kinh tế, KH kỹ thuật, đời sống
xã hội về việc ứng dụng ĐL BTĐL chế tạo động cơ
phản lực; tên lửa; máy bay phản lực; phóng vệ tinh, tàu
vũ trụ lên không trung; động cơ phản lực ….
C5: sử dụng được kiến thức vật
lí để đánh giá và cảnh báo mức
độ an toàn của thí nghiệm, của
các vấn đề trong cuộc sống và
của các công nghệ hiện đại
- HS biết vận dụng sự bảo toàn ĐL để lưu ý và phòng
tránh được hiện tượng: Súng giật khi bắn; khí thuốc
phụt về phía sau khi bắn súng B40, B41; Bước từ
thuyền lên bờ khi đi du lịch bằng thuyền trên sông
hồ….
C6: nhận ra được ảnh hưởng
vật lí lên các mối quan hệ xã
hội và lịch sử.
- Nhận thấy việc ứng dụng ĐL BTĐL trong sản xuất
tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo chinh phục được vũ trụ
đánh dấu bước phát triển nhảy vọt của KH-KT, công
nghệ của lịch sử loài người. Các nước phát triển về
ngành vũ trụ sẽ độc quyền về thông tin được khai thác
từ ngành vũ trụ. Đặc biệt là những thông tin về quân
Thực hiện nhiệm vụ.
•
HS thảo luận phương án làm thí nghiệm
- GV tổ chức cho HS hoạt động
nhóm bằng việc sử dụng thí
nghiệm và việc sử dụng phần
mềm phân tích Video.
•
Hai nhóm nhỏ trao đổi kết quả thảo luận với nhau để
đi đến kết luận chung
3
Báo cáo, thảo luận
- Các nhóm chính đưa ra báo cáo thảo luận. Giáo viên
điều hướng học sinh đi tới kết luận
4
Kết luận hoặc Nhận định hoặc
I. Động lượng
23.3a.
m =
hay m
=
- Yêu cầu HS nêu ý nghĩa của
cách phạt biểu khác của định luật
Suy ra: m - m = t
II Niu-tơn.
b) Động lượng.
Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển
động với vận tốc
thức:
là đại lượng được xác định bởi công
=m .
Đơn vị động lượng là kg.m/s
c) Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực.
Ta có :
-
=
t
Hay:
=
HS dự doán đại lượng Bả
phương án thí nghiệm.
2
Thực hiện nhiệm vụ
- HS đề xuất phương án Thí ng
tìm ra phương án hiệu quả nhấ
3
Báo cáo, thảo luận
4
Phát biểu vấn đề
- Báo cáo phương án thí nghiệm
GV định hướng học sinh phát sử
dụng các thí nghiệm và phân tích
những khó khăn.
Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Học sinh đề xuất giải pháp và
tranh luận kết quả với nhau để
thống nhất trong nhóm lớn.
Nhận định đươc việc đo v
VC(xảy ra trong thời gian
khăn
•
Đề xuất phương án sử dụ
video
•
Căn cứ vào kết quả thí ngh
luận về: Đại lượng bảo toàn
Nhóm 1: Phân tích 2 chuyển
động cùng chiều VC
Nhóm 2: Phân tích hai CD ngược
chiều VC
Các nhóm lớn BC kết quả
Báo cáo, thảo luận
- Kết luận phương án và đưa ra
đề
II. Định luật bảo toàn động lư
- HS từ những KQ thí nghiệm đưa ra
dự đoán và hình thành kiến thức
bằng những biến đổi toán học.
1. Hệ cô lập (hệ kín).
- Một hệ nhiều vật được gọi là cô l
dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại
2. Định luật bảo toàn động lượ
Động lượng của một hệ cô lập
+
+…+
3. Va chạm mềm.
Xét vật m1, chuyển động với
đế
yên. Sau va chạm hai vật nhập làm m
vận tốc
Theo định luật bảo toàn động lượng
m1
Kết luận, nhận định
Kết luận
Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề (Thực hành)
1
Chuyển giao nhiệm vụ
Kiểm chứng lại kết quả giữa lí t
hành thu được. Đưa ra khẳng địn
bảo toàn, điều kiện bảo toàn…
2
Thực hiện nhiệm vụ
HS thực hiện thí nghiệm và kiểm
được
3
Báo cáo, thảo luận
Báo cáo kết quả
4
ghi được biểu thức Động
lượng và biểu diễn động
lượng dưới dạng véc tơ cho
một vật và cho cả hệ vật.
Công cụ đánh giá
- Lệnh: HS nhắc lại KN hệ vật, nộ
lực, ngoại lực.
- Câu hỏi (hoặc sử dụng phiếu
HT):
+ ĐN, biểu diễn và lấy được ví dụ
về: hệ kín; điều kiện là hệ kín; Động
lượng; véc tơ động lượng; Động
- Phát biểu được nội dung lượng của hệ, véc tơ động lượng của
và ghi biểu thức của ĐL hệ.
BTĐL
+ Định luật bảo toàn động lượng
- Lệnh (hoặc sử dụng phiếu HT):
- Trình bày mối quan hệ
giữa động lượng, vận tốc và
K2: Trình bày
khối lượng của vật.
được mối quan hệ - Quan hệ giữa động lượng
giữa các kiến thức của một vật trong hệ với
vật lí
động lượng của cả hệ vật.
về các hiện tượng liên quan
+ Lấy ví dụ về sự bảo toàn động
đến sự bảo toàn động
lượng của vật, hệ vật trong thực tế.
lượng.
K4: Vận dụng
(giải thích, dự
đoán, tính toán, đề
ra giải pháp, đánh
giá giải pháp,…)
kiến thức vật lí
vào các tình huống
thực tiễn
- Giải thích được một số
hiện tượng thường gặp
trong đời sống bằng ĐL
BTĐL như: Súng giật khi
bắn; Đạn nổ; khói phụt về
sau của tên lửa, máy bay
phản lực, pháo thăng thiên
…
+ Giải thích hiện tượng thực tế
Súng giật khi bắn; Đạn nổ; khó
phụt về sau của tên lửa, máy bay
phản lực, pháo thăng thiên, chuyển
động của con cá Mực và con Sứa.
- Bài tập:
P2: Mô tả được - Mô tả được hiện tượng - Phiếu HT nhóm:
các hiện tượng tự súng giật sau khi bắn, đạn
+ GV cho HS mô tả một số hiện
nhiên bằng ngôn nổ, trò chơi BIA, người đi
tượng bằng kiến thức về ĐL BTĐL
súng giật sau khi bắn, đạn nổ, trò
chơi BIA, người đi trên thuyền
người nhảy từ trên thuyền lên bờ kh
đi du lịch, khí phụt về phía sau kh
bắn súng B40, khí phụt về phía sau
của các tên lửa, pháo thăng thiên…
(có thể HS tự chọn một trong các
hiện tượng trên và mô tả ra giấy).
trên thuyền, người nhảy từ
trên thuyền lên bờ khi đi du
lịch, khí phụt về phía sau
khi bắn súng B40, khí phụt
ngữ vật lí và chỉ ra về phía sau của các tên lửa
các quy luật vật lí … bằng ĐL BTĐL.
trong hiện tượng
- Chỉ ra được quy luật: khi
đó
một phần của vật (hệ vật)
+ GV yêu cầu HS rút ra quy luật
chuyển động về một phía
khi một phần của vật (hệ vật)
thì phần còn lại sẽ chuyển
vật, ứng dụng và kiểm
chí…
chứng định luật BTĐL.
+ Trình bày kết quả thực hiện được
qua việc trình chiếu trước tập thể
lớp.
- Vận dụng được các thí
nghiệm mô phỏng, thí
nghiệm ảo có trên mạng
internet củng cố kiến thức
về va chạm, tương tác giữa
các vật liên quan đến
BTĐL.
- Phiếu tự đánh giá:
GV lập phiếu để HS tự đánh giá
những hiểu biết của mình sau kh
sưu tầm, nghiên cứu hiện tượng qua
các thí nghiệm mô phỏng, th
nghiệm ảo có trên mạng interne
củng cố kiến thức về va chạm
tương tác giữa các vật liên quan đến
BTĐL.
- Phiếu học tập:
P5: Lựa chọn và
sử dụng các công
cụ toán học phù
động của các vật sau khi va
chạm; rút ra được hệ quả có
thể kiểm nghiệm của sự bảo
P7: Ðề xuất được
toàn ĐL
được đó là:
giả thuyết; suy ra
Phương chiều chuyển động
các hệ quả có thể
của phần còn lại của 1 vật
kiểm tra được
(hoặc hệ vật) luôn ngược
với phương chiều chuyển
động một phần của vật
(hoặc hệ vật) được phóng
ra.
- Phiếu học tập:
P8: Xác định mục
đích, đề
xuất
phương án, lắp
ráp, tiến hành xử lí
kết quả thí nghiệm
và rút ra nhận xét
- Phiếu học tập:
- Xác định mục đích, đề
quát hóa từ kết
quả thí nghiệm
này
Năng lực
trao đổi
thông tin
- Lệnh:
+ HS trình bày biện luận tính đúng
- Biện luận tính đúng đắn
đắn của kết quả thí nghiệm và tính
của kết quả thí nghiệm và
đúng đắn các nhận xét từ kết quả th
tính đúng đắn các nhận xét
nghiệm.
từ kết quả thí nghiệm.
- Trao đổi kiến thức về véc
tơ động lượng, độ lớn động
lượng, sự bảo toàn động
lượng của một vật và sự
bảo toàn tổng động lượng
của hệ vật cả về phương
chiều và độ lớn.
X1: Trao đổi kiến
thức và ứng dụng
vật lí bằng ngôn
ngữ vật lí và các
- Lựa chọn, đánh giá được - Lệnh:
nguồn thông tin từ: Tài
GV Yêu cầu HS thực hiện theo
liệu, Mạng In ternet, thí
nhóm việc khai thác thông tin: Tà
nghiệm kiểm chứng, quan
liệu, Mạng In ternet các hình ảnh
thí nghiệm, video clip về va chạm
tương tác và chuyển động bằng
sát các hiện tượng thực tế
phản lực (yêu cầu trình chiếu trên
liên quan.
lớp kết quả thời gian 2 phút/1
nhóm).
X4: Mô tả được
cấu tạo và nguyên
tắc hoạt động của
các thiết bị kĩ
thuật, công nghệ
- Mô tả được cấu tạo, hoạt
động của tên lửa, máy bay
phản lực, tàu vũ trụ, vệ tinh
nhân tạo, súng B40, súng
pháo, đại bác….
X5: Ghi lại được
các kết quả từ các
việc của mình và
nghiệm kiểm chứng ĐL
những vấn đề liên
BTĐL
quan dưới góc
nhìn vật lí
- Tham gia đầy đủ nội dung
X8: Tham gia hoạt công việc do nhóm phân
động nhóm trong công để thực hiện thí
học tập vật lí
nghiệm kiểm chứng ĐL
BTĐL.
C1: Xác định được - Xác định được kiến thức - :
Năng lực cá
thể
trình độ hiện có về
kiến
thức,
kĩ
nãng , thái độ của
cá nhân trong học
tập vật lí
hiện có về động lực học,
động lượng, sự bảo toàn
động lượng, kỹ năng sử
dụng toán véc tơ để giải bài
- Chỉ ra được vai trò của - Phiếu học tập:
việc phát hiện ra và những
ứng dụng to lớn của ĐL
BTĐL trong lĩnh vực Vật
lí, trong KH-KT và đời
sống (qua việc chinh phục
vũ trụ: Tàu vũ trụ; vệ tinh
nhân tạo) …
C4: So sánh và
đánh giá được dưới khía cạnh vật
lí- các giải pháp kĩ
thuật khác nhau về
mặt kinh tế, xã hội
- Đánh giá được giá trị kinh - Phiếu học tập:
tế, KH kỹ thuật, đời sống
xã hội về việc ứng dụng ĐL
BTĐL chế tạo động cơ
phản lực; tên lửa; máy bay
phản lực; phóng vệ tinh, tàu
- Có kế hoạch học tập nhằm
bổ sung kiến thức, kỹ năng
giải bài toán ứng dụng
BTĐL.
và môi trường
sử.
- Nhận thấy việc ứng dụng - Phiếu học tập:
ĐL BTĐL trong sản xuất
tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo
chinh phục được vũ trụ
đánh dấu bước phát triển
nhảy vọt của KH-KT, công
nghệ của lịch sử loài người.
Các nước phát triển về
ngành vũ trụ sẽ độc quyền
về thông tin được khai thác
từ ngành vũ trụ. Đặc biệt là
những thông tin về quân
sự.--> sự lệ thuộc, quyền
lợi nhóm giữ các nước...
1. Phiếu học tập 01: Cho một vật A khối lượng m1 đang chuyển động với
vận tốc vA đến va chạm với vật B khối lượng m2 đang chuyển động với vận tốc
VB, sau va chạm A và B chuyển động với vận tốc V’ A, V’B. Bỏ qua mọi tương tác
giữa vật A và B với các vật khác xung quanh.
1, Bằng kiến thức đã học về ĐL II và ĐL III Niu Tơn hãy tìm biểu thức liên hệ
giữa vận tốc của vật A và B sau va chạm? (P5,C1,X2,X5,X6,X7,X8)
2, Nêu nhận xét về sự biến đổi của tích giữa m và v của vật A, B trước và sau va
chạm? (K2)
3, Nếu đặt P = m.v, hãy viết biểu thức tính tổng các P của hai vật trước và sau khi
tương tác? nêu nhận xét từ kết quả thu được? (P2, P5)
4, Nêu những nhận định về kết quả thu được ở trên trong trường hợp bài toán
đạn và của các mảnh trước và sau khi tương tác? (P2)
4, Em hãy biểu diễn tổng các véc tơ động lượng của quả lựu đạn và của các mảnh
trước và sau khi tương tác trên một hình vẽ. (P5)
4. Phiếu học tập số 3 (theo nhóm):
1. Quan sát chuyển động của con cá Mực, con Sứa, quả bóng bay bị tụt khỏi tay
khi đã thổi căng và mô tả chuyển động của chúng.
2. Quan sát hình ảnh, video clip chuyển động của tên lửa, máy bay phản lực, súng
giật khi bắn. Hãy mô tả chuyển động của chúng?
3. Các nhà du hành vũ trụ đã làm
như thế nào để di chuyển được ngoài
không trung?
4. Lấy ví dụ và so sánh chuyển động bằng phản lực và chuyển động nhờ phản
lực?
5. Phiếu học tập sô 4 (chia theo 04 nhóm):
Hãy đề xuất 1 phương án thí nghiệm để kiểm chứng định luật BTĐL.
6. Phiếu học tập sô 5 (chia theo 04 nhóm):
Hãy tiến hành làm thí nghiệm kiểm chứng định luật BT ĐL và báo cáo kết quả
của nhóm.
7. Bảng kiểm (GV đánh giá năng lực làm thí nghiệm của HS):
K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí
cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí
K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí
K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp,…)
C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí
nhằm nâng cao trình độ bản thân
C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí trong các trường
hợp cụ thể trong môn vật lí và ngoài môn vật lí
C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác
nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường
C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí
nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại
C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử.