Đáp án Vật lí 10 cánh diều Chủ đề 4 bài 2 Động lượng và năng lượng trong va chạm

CHỦ ĐỀ 4 BÀI 2 ĐỘNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG VA CHẠM

Câu 1: Va chạm giữa các vật là hiện tượng thường gặp. Lực gây ra đo va chạm có thể rất nhỏ như khi các phân tử không khí va chạm lên da chúng ta. nhưng có thể rất lớn như khi các thiên thạch va chạm với nhau ngoài vũ trụ. Ta đã biết rằng động lượng và năng lượng của hệ kín luôn được bảo toàn. tuy nhiên động lượng và năng lượng của từng vật trong va chạm thì có thể thay đôi. Vậy khi các vật va chạm với nhau, động lượng và năng lượng của chúng thay đổi như thế nào?

Trả lời: 

Khi các vật va chạm với nhau, động lượng của các vật đều thay đổi, tuy nhiên động lượng của vật này giảm bao nhiêu thì động lượng của vật kia tăng bấy nhiêu.

Khi các vật va chạm với nhau, động năng của các vật đều thay đổi, tuy nhiên động năng của vật này giảm bao nhiêu thì động năng của vật kia tăng bấy nhiêu. Tổng động năng của hai xe được bảo toàn.

Nếu xét sự va chạm của các vật trên cùng một phẳng nằm ngang thì có thể coi như thế năng của các vật không đổi, dẫn đến năng lượng của hệ được bảo toàn.

I. ĐÁNH GIÁ ĐỘNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA VẬT VA CHẠM BẰNG DỤNG CỤ THỰC HÀNH

Câu 1: Thảo luận, xây dựng phương án thực hành để xác định động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm. Vì sao lại chọn cho các xe đo chuyển động trên giá đỡ nằm ngang?

Trả lời: 

Phương án thực hành xác định động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm:

Chuẩn bị: 2 xe đo có khối lương bằng nhau, 1 giá nằm ngang.

Các tiến hành:
+ Đặt hai xe lên giá đỡ nằm ngang
+ Cho 2 xe va chạm vào nhau.
+ Đoc và ghi tốc độ của từng xe trước và sau va chạm vào bảng( vd bảng 2.1)
+ Từ kết quả thu được , tính và đánh giá động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm.

 Câu 2: Từ kết quả thí nghiệm của mình bạn hãy tính động lượng của các xe trước và sau va chạm. So sánh độ thay đổi động lượng của xe 1 và xe 2. 

Trả lời: 

Độ thay đổi động lượng của xe 1 bằng với độ thay đổi động lượng của xe 2

Câu 3: Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 2.1, vận tốc của xe 1 là +0,444 m/s. Điền dấu đại số của vận tốc, động lượng từng xe vào bảng 2.2

Trả lời: 

Câu 4: Từ kết quả thí nghiệm của mình, bạn hãy tính động năng của từng xe đo trước và sau va chạm . So sánh tổng động năng của hai xe trước và sau va chạm. 

Trả lời: 

Động năng xe 1 trước va chạm là:  0,245.( 0,444)²/2 = 0,024 (J)

Động năng xe 1 sau va chạm là :  0,5. 0,245. (0,316)² /2= 0,012 (J)

Động năng của xe 2 sau va chạm là : 0,5. 0,245. (0,316)² /2= 0,012 (J)

Động năng xe 2 sau va chạm là :  0,245.( 0,438)²/2 = 0,024 (J)

=> Ta có thể thấy tổng động năng trước và sau của 2 xe không thay đổi.

Câu 5: Trong va chạm hoàn toàn mềm, hãy thảo luận và cho biết thành phần động năng bị giảm đã bị chuyển thành dạng năng lương nào? 

Trả lời: 

Trong va chạm hoàn toàn mềm, hãy thảo luận và cho biết thành phần động năng bị giảm đã bị chuyển thành dạng năng lượng : Nhiệt năng, âm thanh, năng lượng do biến dạng ,...

II. MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG VA CHẠM TRONG THỰC TIỄN

Câu 1: Hãy thảo luận để tìm hiểu các hiện tượng thực tế sau: 

1, Giải thích tại sao khi bắt bóng thì thủ môn phải co tay, cuộn người lại
2, Hãy dựa vào các hiểu biết về động lượng và lực trong hiện tượng va chạm để giải thích tác dụng của túi khí ô tô giúp giảm chấn thương của người trong xe ô tô xảy ra va chạm mềm
3. Tại sao khi thả quả bóng xuống mặt sàn,, khi nảy lên, bóng không thể lên tới độ cao ban đầu ? 

Trả lời: 

1, Khi bắt bóng thủ môn phải co tay, cuộn người lại để tăng thời gian va chạm giữa bóng và tay người, nhờ vậy làm giảm lực mà tay người phải tác dụng lên quả bóng.  Cách này đỡ đau tay hơn và giúp người bắt bóng không bị tuột tay.

2, Khi xảy ra va chạm, túi khi bung rất nhanh, ngay sau khi bung lại được tự động xả khí để đỡ được người ngồi trong xe. Nhờ túi khí đỡ, chuyển động phần đầu  sẽ có thêm thời gian giảm vận tốc, lực xuất hiện có giá trị nhỏ, giúp giảm chấn thương

3, Khi thả quả bóng xuống mặt sàn, khi nảy lên, bóng không thể lên đến độ cao ban đầu. Do khi quả bóng rơi và nảy lên, nó ma sát với không khí, va chạm với mặt sàn nên một phần năng lượng bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng quả bóng, mặt sàn và không khí xung quanh. Ngoài ra, một phần năng lượng còn bị chuyển hóa thành năng lượng âm (do va chạm với sàn phát ra tiếng) nên năng lượng sau khi rơi nhỏ hơn năng lượng ban đầu.

Câu 2: Tại sao nếu người lớn bế em bé ngồi ở ghế trước xe ô tô, khi xảy ra va chạm, em bé có thể bị những chấn thương nghiêm trọng mặc dù người lớn đã cài dây an toàn và túi khí hoạt động bình thường? 

Trả lời: 

Trong trường hợp em bé được bế bởi 1 người lớn, em bé vẫn gặp chấn thương nghiêm trọng vì mỗi túi khí chỉ dùng cho 1 người, trường hợp này em bé không được dùng túi khí

Câu 3: Bạn cần sử dụng một quả bóng nhỏ như quả bóng tennis đặt bên trên một quả bóng chuyền hơi và thả rơi hệ hai quả bóng từ một độ cao nhỏ, sau khi quả bóng chuyền va chạm với mặt đất, hãy quan sát và ghi nhận chiều cao đạt được của các quả bóng. Chú ý chỉ tiến hành tại nơi rộng rãi.

Dựa vào định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng, thảo luận để giải thích kết quả tại sao quả bóng nhỏ có thể đạt được độ cao khá lớn so với độ cao khi thả hai quả bóng.

Trả lời: 

Khi thả hệ hai quả bóng chuyền hơi và quả bóng tennis, ta thấy quả bóng nhỏ có thể đạt được độ cao khá lớn so với độ cao khi thả hai quả bóng riêng lẻ. Nguyên nhân là do khi quả bóng chuyền hơi chạm đất nảy lên thì đồng thời quả bóng tennis cũng va chạm với quả bóng chuyền và nảy lên. Điều này, làm tăng động năng cho quả bóng tennis (tức là quả bóng được cung cấp thêm năng lượng) và làm giảm động năng của quả bóng chuyền hơi, dẫn đến quả bóng tennis có thể đạt được độ cao khá lớn.