Giáo án vật lí 10 cánh diều bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng (3 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu khái niệm động lượng

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đưa ra 2 trường hợp để nghiên cứu:

TH1: Lần lượt thả cùng 1 viên bi va chạm vào đất nặn với các tốc độ khác nhau.

TH2: Lần lượt thả các viên bi có cùng kích thước nhưng khối lượng khác nhau va chạm vào đất nặn với cùng tốc độ.

Yêu cầu: Em hãy dựa vào thông tin SGK và cho biết kết quả của 2 trường hợp trên về độ lún của viên bi trên cục đất nặn?

- GV yêu cầu HS đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm để chứng tỏ tốc độ và khối lượng của vật khi va chạm càng lớn thì hậu quả do va chạm càng lớn.

Lưu ý: có thể theo phương án được trình bày trong SGK hoặc GV chuẩn bị sẵn dụng cụ rồi yêu cầu HS đề xuất phương án và thực hiện thí nghiệm.

- Dụng cụ:

+ Ba viên bi A, B, C (chọn bi B nặng hơn A và C)

+ Máng trượt (có thể dùng ống nhựa cắt dọc)

+ Một vài vật (hộp giấy, quyển sách) để tạo độ dốc cho máng trượt

- Sau khi HS đề xuất và tiến hành làm thí nghiệm, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Trong TH2, làm thế nào để một viên bi có tốc độ khác nhau khi tiếp xúc với đất nặn?

=> GV đưa ra kết luận về độ lún của viên bi. Sau đó đưa ra khái niệm, công thức tính động lượng.

- GV yêu cầu HS từ công thức (1) đưa ra nhận xét về đặc điểm của động lượng.

- GV chiếu cho HS xem một số thẻ có hình ảnh của một tình huống kèm theo khối lượng và vận tốc:

Câu hỏi đặt ra: Em hãy sắp xếp theo thứ tự động lượng tăng dần của vật trong các bức hình trên.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý nghe giảng, quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời.

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

- GV yêu cầu HS nhắc lại nội dung định luật II Newton.

- GV kết hợp với biểu thức (1) => Lực tác dụng = tốc độ thay đổi động lượng. Từ đó, phát biểu định luật II Newton qua động lượng như sau: Hợp lực tác dụng lên một vật bằng tốc độ thay đổi động lượng của nó.

- GV kết hợp công thức (2) và cho HS quan sát hình 2.2 để đưa ra nhận xét về hướng của hợp lực.

*Xét hệ gồm 2 vật hoàn toàn không chịu tác động của lực bên ngoài.

- GV yêu cầu HS nhắc lại nội dung định luật III Newton trong trường hợp này.

- GV dựa vào SGK, phân tích, giảng giải cho HS hiểu và phát biểu được định luật bảo toàn động lượng. (SGK đã trình bày chi tiết)

- GV yêu cầu HS cho biết thế nào là hệ kín.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS chú ý nghe giảng, quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời.

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

I. Động lượng.

Trả lời:

TH1: Tốc độ của viên bi càng lớn thì viên bi càng lún sâu vào cục đất nặn.

TH2: Với các viên bi cùng kích thước, viên bi nào có khối lượng càng lớn thì càng lún sâu vào đất nặn.

- HS đề xuất phương án làm thực hành thí nghiệm từ dụng cụ GV chuẩn bị sẵn:

Đặt viên bi C ngay dưới chân máng trượt

+ TH1: Lần lượt thả hai viên bi A và B (bi B nặng hơn bi A) chuyển động trên máng trượt. Quan sát và đo quãng đường dịch chuyển của bi C sau va chạm với mỗi lần thả.

+ TH2: Thay đổi độ dốc (nâng lên hoặc hạ xuống) mục đích để thay đổi vận tốc cho viên bi được thả, lần này làm thí nghiệm chỉ thả viên bi A, thả 2 – 3 lần và đo quãng đường viên bi C đi được, ghi lại kết quả đó.

- Kết quả:

+ Trong thí nghiệm TH 1: khối lượng của 2 viên bi A và B khác nhau sẽ làm cho viên bi C lăn được những quãng đường khác nhau. Cụ thể viên bi B nặng hơn bi A nên khi va chạm viên bi B làm cho viên bi C lăn xa hơn so với viên bi A.

+ Trong thí nghiệm TH2: độ dốc thay đổi dẫn đến vận tốc viên bi A lúc và chạm với viên bi C thay đổi, viên bi C sẽ lăn được quãng đường dài ngắn khác nhau. Cụ thể độ dốc càng cao, vận tốc khi va chạm càng lớn làm viên bi C chuyển động quãng đường càng dài.

=> Kết luận: chứng tỏ tốc độ và khối lượng của vật khi va chạm càng lớn thì hậu quả do va chạm càng lớn.

Trả lời:

Để một viên bi có tốc độ khác nhau khi tiếp xúc với đất nặn ta có thể thay đổi độ cao vị trí thả rơi viên bi.

=> Kết luận: Như vậy độ lún sâu vào đất nặn của viên bi phụ thuộc vào cả khối lượng và tốc độ của nó khi va chạm.

- Khái niệm: Động lượng là đại lượng đặc trưng cho lượng chuyển động của vật trong tương tác.

- Công thức tính:   (1)

Trong đó:

m: khối lượng của vật (kg)

 : vận tốc của vật (m/s)

 : động lượng (kg.m/s)

Trả lời:

+ Đặc điểm của động lượng: Động lượng là một đại lượng vectơ, cùng hướng với vận tốc. 

+ Sắp xếp động lượng của các vật theo thứ tự tăng dần:

Đổi : 20km/h = 5,56 m/s; 70km/h = 19,44 m/s; 10km/h = 2,76 m/s

Hình 1:  

               = 20. 5,56 = 111,2 (kg.m/s)

Hình 2:  = 5000.19,44

                 = 97 200 (kg.m/s)

Hình 3:  = 400.2,76

              =  1 104 (kg.m/s)

=> Như vậy động lượng theo thứ tự tăng dần là: Hình 1 (xe đạp)-> Hình 3 (ngựa)-> Hình 2 (xe tải)

II. Định luật bảo toàn động lượng

1. Động lượng và định luật II Newton

Trả lời:

Nội dung định luật II Newton: Lực bằng tích khối lượng với gia tốc của vật. F=m.a

- Hợp lực  được xác định:

 (2)

Trong đó:  là độ thay đổi động lượng trong thời gian  

Từ (2), ta thấy hướng của hợp lực theo hướng của độ thay đổi động lượng (hình 1.2)

2. Định luật bảo toàn động lượng.

Trả lời:

Nội dung định luật III Newton: Nếu vật 1 tác dụng một lực  lên vật 2 thì vật 2 cũng sẽ tác dụng lại vật 1 một lực - .

*Định luật bảo toàn động lượng: Nếu không có ngoại lực nào tác dụng lên hệ thì tổng động lượng của hệ không đổi, tức là được bảo toàn.

 (3)

Trả lời:

Hệ kín là hệ vật chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau, không có tác dụng của những lực từ bên ngoài hệ hoặc nếu có thì các lực này triệt tiêu lẫn nhau.