Giáo án điện tử vật lí 10 cánh diều bài 2: Động lượng và năng lượng trong va chạm (3 tiết)

BÀI 2: ĐỘNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG VA CHẠM

(3 TIẾT)

1. KHỞI ĐỘNG

HS thảo luận nhóm đôi đưa ra câu trả lời:

Va chạm giữa các vật là hiện tượng thường gặp. Lực gây ra do 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 đổi. 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 và năng lượng của chúng thay đổi như sau:

- Từ định luật bảo toàn động lượng, ta suy ra khi các vật va chạm với nhau, động lượng của các vật đều thay đổi, 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. 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. 

1. NỘI DUNG BÀI HỌC
2. Đánh giá động lượng và năng lượng của vật và chạm bằng dụng cụ thực hành
3. Một số hiện tượng va chạm trong thực tiễn

III. PHẦN TRIỂN KHAI KIẾN THỨC

1. Đánh giá động lượng và năng lượng của vật và chạm bằng dụng cụ thực hành

Thảo luận nhóm đôi trả lời câu hỏi 1(SGK-tr100):

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:

- Xây dựng phương án thực hành: 

Để xác định động lượng và năng lượng của xe trước và sau va chạm cần xác định khối lượng, vận tốc, độ cao (dùng để tính thế năng) của các xe.

+ Dụng cụ: băng đệm khí; đồng hồ đo thời gian hiện số (chọn đồng hồ có thể hiện thị được thời gian trước và sau); hai cổng quang điện; bơm nén khí; hai xe trượt (có khối lượng bằng nhau); hai tấm cản quang; chốt ghim và các dây nối.

+ Bố trí thí nghiệm:

Bước 1: Điều chỉnh cho băng đệm khí nằm ngang, lắp ống dẫn khí từ bơm nén khí vào băng đệm khí. Cấp điện cho bơm nén khí và điều chỉnh tốc độ của bơm cho thích hợp.

Bước 2: Lắp tấm cản quang vào các chốt cắm thích hợp trên mỗi xe, đặt hai xe lên băng đệm khí.

Bước 3: Lắp hai cổng quang điện vào hai giá đỡ đặt cách nhau một khoảng. Đặt 2 xe trượt ở bên ngoài 2 khoảng hai cổng quang điện, gắn với các chốt ghim được nối với các xe. Nối dây từ hai cổng quang điện vào đồng hồ đo thời gian hiện số. Cấp điện cho đồng hồ đo thời gian hiện số.

+ Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Điều chỉnh đồng hồ hiện về số 0, chỉnh 2 xe về các chốt ghim.

Bước 2: Mở chốt ghim đồng thời gắn ở 2 xe (chốt ghim này giống như một công tắc có tác dụng đẩy 2 xe chuyển động tiến lên phía trước). Khi 2 xe đi qua 2 cổng quang điện, đồng hồ bắt đầu đo thời gian 2 xe đi qua để xác định thời gian (gián tiếp tính được vận tốc trước va chạm của mỗi xe). Sau khi va chạm 2 xe bật ngược trở lại, tiếp tục đi qua cổng quang điện, đồng hồ lại đo thời gian (gián tiếp tính được vận tốc sau va chạm)

+ Cách xử lí kết quả: Sau khi đo được thời gian mỗi xe đi qua cổng quang điện trước và sau va chạm thì tính được vận tốc trước và sau va chạm. Dùng cân để cân khối lượng mỗi xe (bước này tiến hành trước khi thực hiện thí nghiệm). Sau đó sử dụng các công thức đã học để tính động lượng trước và sau va chạm của mỗi xe. Vì thực hiện va chạm trên băng đệm khí nằm ngang nên động năng của mỗi xe cũng chính là năng lượng của mỗi xe.

- Chọn cho các xe đo chuyển động trên giá đỡ nằm ngang là để loại bỏ tác dụng của trọng lực (đã cân bằng với phản lực của giá đỡ).

HS hoạt động nhóm 4 đề xuất, tiến hành làm thí nghiệm rồi cho HS hoàn thành bảng 2.1 hoặc tham khảo số liệu được cho trong bảng ở SGK.

(GV gợi ý: đo khối lượng của xe và chọn chiều dương cho hệ vật chuyển động).

GV cung cấp thêm dữ liệu: Khối lượng của 2 xe bằng nhau và bằng 0,245kg. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe 1 trước va chạm.

Trả lời:

(Động lượng: =m.

Động năng: )

GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

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:

Từ bảng 2.1, ta suy ra:

+ Độ thay đổi động lượng của xe 1

+ Độ thay đổi động lượng của xe 2

Nhận xét: Độ thay đổi động lượng của 2 xe gần bằng nhau.

Cho biết sự liên h