Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 30: Thực hành Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm

BÀI 30 THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH ĐỘNG LƯỢNG CỦA VẬT TRƯỚC VÀ SAU VA CHẠM

Câu 1:  Có hai xe chuyển động va chạm vào nhau thì động lượng các xe thay đổi. Em hãy nêu các trường hợp có thể xảy ra và dự đoán sau va chạm hai xe chuyển động như thế nào. Làm thế nào để xác định được động lượng của hai xe trước và sau va chạm bằng dụng cụ thí nghiệm, từ đó kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng?

Trả lời:

Các trường hợp có thể xảy ra khi hai xe va chạm vào nhau:

- Trường hợp 1: Hai xe dính vào nhau và di chuyển cùng nhau về phía trước.

- Trường hợp 2: Một xe dừng lại, xe còn lại di chuyển về phía trước.

- Trường hợp 3: Hai xe di chuyển ngược lại so với hướng di chuyển ban đầu.

Cách xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm, ta sử dụng bộ dụng cụ thí nghiệm xác định động lượng, từ đó kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng.

I.Dụng cụ thí nghiệm

II.Thiết kế phương án thí nghiệm

Câu 1: Đẩy cho hai xe chuyển động va chạm vào nhau trên đệm khí và thảo luận:

1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động có phải là hệ kín không? Vì sao?
2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo các đại lượng nào?
3. Hãy thử các trường hợp mà em đã dự đoán và suy nghĩ làm thế nào đo được các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm.
4. Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm tương ứng với các trường hợp va chạm có thể xảy ra?

Trả lời:

1. Hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động đó có thể được coi là hệ kín. Vì ngoại lực tác dụng vào hệ bằng không.
2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo các đại lượng:

- Khối lượng các xe.

- Tốc độ các xe trước va chạm.

- Tốc độ các xe sau va chạm.

3. Các trường hợp có thể xảy ra khi cho hai xe va chạm trên đệm khí:

- Trường hợp 1: Sau khi va chạm, hai xe dính vào nhau.

- Trường hợp 2: Sau khi va chạm, hai xe chuyển động về hai phía ngược nhau.

Cách đo các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm:

- Bước 1: Xác định khối lượng của hai xe bằng cách cho hai xe lên cân điện tử

- Bước 2: Đo quãng đường giữa hai cổng quang điện

- Bước 3: Sử dụng đồng hồ thời gian các xe đi qua cổng quang điện

- Bước 3: Thực hiện thí nghiệm và ghi lại kết quả

Do vật thực hiện chuyển động trong thời gian ngắn nên coi vật chuyển động thẳng đều

Động lượng của vật là: p = mv = m.s/t

4. Thiết kế phương án thí nghiệm:

Bước 1: Điều chỉnh cho băng đệm khí nằm ngang và lắp ống dẫn khí từ bơm nén vào băng đệm khí.

Bước 2: Lắp hai cổng quang điện vào hai giá đỡ đặt cách nhau một khoảng.

Bước 3: Nối dây từ hai cổng quang điện vào đồng hồ đo thời gian hiện số.

Bước 4: Lắp tấm cản quang và các chốt cắm thích hợp lên mỗi xe và đặt hai xe lên băng đệm khí.

Bước 5: Cấp điện cho bơm nén khí và đồng hồ đo thời gian hiện số.

III. Tiến hành thí nghiệm

IV. Kết quả thí nghiệm

Câu 1: Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm

1. Từ Bảng 30.1 và Bảng 30.2, hãy so sánh các kết quả xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm trong hai thí nghiệm.
2. Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm.

Trả lời:

1. Tham khảo bảng kết quả thí nghiệm sau:

Bảng 30.1. Thí nghiệm va chạm mềm

Độ dài tấm cản quang: 0,1 m

Bảng 30.2. Thí nghiệm va chạm đàn hồi

2. Đề xuất phương án thí nghiệm khác: Sử dụng điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video để xác định được vận tốc và động lượng trước và sau va chạm của hai xe có khối lượng xác định.

Câu 2: Sử dụng điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video để xác định được vận tốc và động lượng trước và sau va chạm của hai viên bi có khối lượng xác định.

Trả lời:

Em tải phần mềm về điện thoại và tự thực hiện thí nghiệm để rút ra kết luận.