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 = [...]... có động năng : Wd = mv 2 , sau đó xe hãm phanh 2 Khi đó công thực hiện để hãm phanh: A = Fms.s v2 − v2 v2 − v2 A = Fms 2 1 = Fms 2 1 = m(v 2 − v 12 ) 2 F 2a 2 ms m A = W 2 – Wđ1 = ∆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 W 2 –Wđ1 =Angoại lực 10 Thế năng: a/ Đònh nghóa:... nên cơ năng được bảo toàn : W B = WA ⇒ l α A h H B mv 2 = mgh ⇒ 2 v= 2gh Với h = AB Sin300 = 5m ⇒ v = 10 m/s b/ Con lắc đơn : ( Hình vẽ bên ) Chọn gốc thế năng tại B : hB = 0 mv 2 A Tại A : WtA = mghA và WdA = 2 mv 2 B Tại B : WtB = mghB và WdB = 2 Áp dụng đònh luật bảo toàn cơ năng : mv 2 mv 2 B A mghA + = mghB + 2 2 v2 ⇒ ghA = B ⇒ v B = 2gh 2 4/ Củng cố – Dặn dò: Bài 48: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG... 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 : s = v2 v2 = 2a 2T/m 11 Nguyễn Thò Kim Dung Giáo án lớp 10 Học kỳ II Do vậy : Vậy :    Tv 2  mv 2 = A = − 2  − 2T     m    Wd = mv 2 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... do từ độ cao h1 xuống h2 - Công của trọng lực làm tăng động năng của vật, theo đònh lý động năng ta có: AP =W 2 –Wđ1 (1) - Đồng thời công này cũng bằng độ giảm thế năng của vật: AP =Wt1 –Wt2 (2) Từ (1) và (2) ta thấy: độ tăng động năng = độ giảm thế năng W 2 –Wđ1=Wt1 –Wt2 ⇒W 2 +Wt2=Wđ1+Wt1 ⇒ W2=W1 - Đònh luật: “Trong quá trình chuyển động của vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực có sự biến đổi qua lại... A và S2 ở B với S1 > S2 Sau một đơn vò thời gian , khối chất lỏng chuyển động đến vò trí A’B’ với : VAB = VA’B’ = V Ta có V = S1.v1 = S2.v2 Vậy trong sự chảy ổn đònh , vận tốc của chất lỏng, tỷ lệ nghòch với tiết diện của ống v1 S 2 = v 2 S1 2 Đònh luật Bernuli: a/ Đònh luật Becnuli “ Trong sự chảy ổn đònh, tổng áp suất động và áp suất tónh không đổi dọc theo ống ( nằm ngang )” p+ρ v2 = const 2 Với... ở độ cao h là: Wt=mgh 12 Nguyễn Thò Kim Dung Giáo án lớp 10 Học kỳ II m: khối lượng của vật (kg) g: gia tốc rơi tự do (m/s2) h: độ cao (m) * Thế năng đàn hồi: Wt = 1 2 kx 2 Wt: 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 h1 chuyển sang độ cao h2 < h1 thì trọng lượng thực hiện công dương A = m.g(h1 – h2) ⇒ Wt1 – Wt2 =AP “Độ giảm thế năng... 14 Nguyễn Thò Kim Dung Giáo án lớp 10 Học kỳ II 12 Ứng dụng đònh luật bảo toàn cơ năng: a/ Mặt phẳng nghiêng: Một vật có khối lượng 1 kg trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng dài 10m và nghiêng góc 300 so với mặt phẳng nằm ngang Vận tốc ban đầu bằng 0 Tính vận tốc của vật ở cuối mặt phẳng nghiêng bằng phương pháp dùng đònh luật bảo toàn cơ năng ( Cho g = 10 m/s2 ) Hướng dẫn Vật trượt không ma sát... vật có khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v1 va vào một vật có khối lượng m2 Sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc v2 So sánh động năng của hệ trước và sau va chạm 17 Nguyễn Thò Kim Dung Giáo án lớp 10 Học kỳ II 4/ Củng cố – Dặn dò: Bài 48: ĐỊNH LUẬT BERNULI 18 Nguyễn Thò Kim Dung Giáo án lớp 10 Học kỳ II I Mục đích – yêu cầu: Nắm được đònh luật và giải thích được cơ chế... vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng AB dài 10m, nghiêng góc α = 300 so với mặt phẳng ngang Hệ số ma sát k = 0,1 Tính vận tốc vật ở cuối mặt phẳng nghiêng Hướng dẫn : Vật chuyển động có ma sát , áp dụng đònh luật bảo toàn năng lượng : WA = WB + AFms Với AFms = - Fms S ; Fms = kmgcos300 = 0,86N ⇒ AFms = 8,6J ⇒ AFms = 8,6J WB = ½ mv2 = 0,5 ⇒ 50.0,5 v2 + 8,6 ⇒ v = 9,1 m/s 16 Va chạm mềm: - Va chạm... Thò Kim Dung 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 Nội dung bài ghi GV& HS 11 Đònh luật bảo toàn cơ năng: a/ Trường hợp trọng lực: - Xét vật rơi tự do từ độ cao h1 xuống h2 - Công của trọng lực làm . 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 −=. 25 00.500500ppp 22 2 1 2 2 =+=+= mà p 2 = m 2 .v 2 ⇒ 25 00. m p v 1 2 2 == m/s Sinα = 2 2 25 00. 500 p p 2 1 == ⇒ α = 45 0 Vậy mảnh thứ 2 bay theo hướng 45 0