Sáng kiến kinh nghiệm Trần Duy Sắc
CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.Cơ sở lý luận
2.Cơ sở thực tiễn.
⇒
Lý do chọn đề tài
II. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1.Tầm quan trọng của các định luật bảo toàn trong chương trình Vật
Lý.
2.Tỷ trọng của phần các định luật bảo toàn trong chương trình Vật
Lý lớp 10.
3.Phương pháp giải các bài tâp ứng dụng các định luật bảo toàn.
4.Một số thí dụ minh hoạ.
III. KẾT THÚC VẤN ĐỀ
1.Ý nghĩa của việc vận dụng phương pháp.
2.Hiệu quả của việc vận dụng phương pháp so với với trước chưa áp
dụng.
1
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Duy Sắc
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TÂP VẬT LÝ
ỨNG DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
I.Đặt vấn đề:
1.Cơ sở lý luận:
Trong chương trình Vật lý có các định luật bảo toàn. Trong chương trình Vật Lý
lớp 10 có các định luật bảo toàn sau:
Định luật bảo toàn động lượng.
Định luật bảo toàn cơ năng.
Định luật bảo toàn năng lượng, tuy nhiên trong chương trình vật lý lớp 10, định
luật bảo toàn năng lượng không được nhắc lại bằng văn bản, nhưng nó vẫn hiện hữu như
một nguyên lý trong sự biến đổi các dạng năng lượng của vật.

Nét đặc trưng của định luật bảo toàn là có tính tổng quát cao. Việc giải các bài toàn
ứng dụng các định luật bảo toàn thường rất ngắn gọn, chính xác và đủ nghiệm.
Thực tế, nhờ định luật bảo toàn, các nhà vật lý đã phát hiện ra một số hạt và tia,
giải thích được rất nhiều các hiện tượng vật lý khác.
2.Cơ sở thực tiễn:
Ở THCS các em cung đã được học vật lý, nhưng chương trình còn rất sơ lược. Do
nhiều năm không thi tốt nghiệp THCS, tạo ra tâm lý ỷ lại, nên các em chưa thường trực ý
thức học môn vật lý.
Kỹ năng toán học ứng dụng cho vật lý ở nhiều em còn yếu. Một điều thực tế khó
tin mà có thật, ấy la phương trình có biến toán học, các em có thể giải được, nhưng chuyển
sang biến thời gian và không gian thì các em không giải được! điều đó bộc lộ khả năng
phân tícch các hiện tượng vật lý còn yếu.
Bước chân vào trường THPT, thầy mới, bạn mới, chương trình mới, và còn rất
nặng do cải cách! Chương trình CHUẨN ngắn, nhưng thực chất là cắt bỏ phần thẩm
định kết quả, thay vào đó là phần công nhận kết quả, làm cho học sinh gặp nhiều lúng
túng. Thí dụ thì nhiều. Chẳng hạn, ở lớp 10, không phát biểu định luật bảo toàn năng
lượng, nhưng khi vận dụng, mặc nhiên coi như học sinh đã biết. Không vận dụng định luật
bảo toàn năng lượng thì học sinh không thể tính được công của lực cản của không khí
trong bài toán : thả vật rơi từ độ cao H, tới mặt đất nó chỉ nảy lên được độ cao h (h<H).
Hay ở lớp 11, nói rất sơ sài về lăng kính có góc chiết quang nhỏ, nhưng lại yêu cầu học
sinh vận dụng để tính góc lệch của tia sáng tơi khi đi qua lăng kính nói trên…
Lý thuyết thì ngắn, vận dụng thì phức tạp. Cái bất hợp lý này dành cho thầy.
Mặt khác, để vào được Đại học, học sinh phải nắm đươc sâu sắc các hiện tượng vật
lý, phải có kỹ xảo làm bài tập trắc nghiệm.
Do yêu cầu học tập và rèn luyện toàn diện, khối lượng kiến thức học sinh phải tiếp
nhận rất đồ sộ, thì thời gian lại là một thách thức! Vì vậy, trong từng phần, thầy phải
hương cho học sinh cách học, cách vận dụng sao cho hết ít thời gian nhất mà vẫn nắm
được nội dung chương trình và các kỹ năng cần thiết mà Bộ GD-ĐT quy định. Trong giới
hạn bài viết này, tôi chỉ xin được trao đổi cùng các thầy một vấn đề nhỏ trong phần “các
định luật bảo toàn”.

Vậy làm thế nào để học sinh nắm vững nội dung các định luật bảo toàn, biết cách
vận dụng linh hoạt các định luật bảo toàn vào việc giải các bài tập vật lý? Từ yêu cầu thực
tế đó, tôi chọn đề tài:
2
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Duy Sắc
Phương pháp giải bài tập vật lý ứng dụng các định luật bảo toàn.
II.Nội dung chính của đề tài:
1.Vai trò của phương pháp dùng định luật bảo toàn:
a.Trong các bài toán cơ học, có thể dùng nhiều phương pháp giải:
-Phương pháp động lực học.
-Phương pháp véc tơ.
-Phương pháp dùng định luật bảo toàn.
Phương pháp động lực học có thể coi là “phương pháp vạn năng” để giải các bài
toán cơ học. Song gắn với phương pháp động lực học là gắn với các đại lượng véc tơ và
các định luật Newton.
Để vận dụng tốt phương pháp động lực học, học sinh phải nắm vững bản chất các
loại lực, tinh thần các định luật Newton, ngoài ra còn phải sử dụng thành thạo hệ quy chiếu
và phép chiếu song song. Đối với học sinh khá, vấn đề này không nghiêm trọng. Nhưng
đối với học sinh trung bình, đôi khi còn nhầm lẫn phương trình véc tơ với phương trình
chiế trên các trục toạ độ.
Vì vậy, giải bài toán cơ, đặc biệt là các bài toán va chạm bằng phương pháp động
lực học, nhiều học sinh còn gặp lúng túng.
Giải bài toán cơ bằng cách dùng các định luật bảo toàn, học sinh tránh được các rắc
rối phức tạp trên.
Khi xét bài toán chuyển động của một vật có ma sát, cơ năng của vật thay đổi,
trong đó có một phần có một phần cơ năng biến đổi thành nội năng của các vật, làm cho
chúng nóng lên. Việc đo nhiệt lượng trong quá trình thay đổi nội năng của vật là vấn đề
rất khó thực hiện. Song nếu dùng định luật bảo toàn ta có thể xác định được ngay phần
năng lượng biến đổi đó.
b.Việc nắm vững các định luật bảo toàn còn tạo cơ hội thuận lợi khi nghiên cứu

một số phần vật lý ở lớp trên. Định luật bảo toàn năng lượng đúng cho mọi dạng năng
lượng. Lớp 10 học sinh mới chỉ tiếp cận với dạng năng lượng là cơ năng, cuối chương
trình có tiếp cận với nội năng và nhiệt lượng, nhưng không sâu. Đến lớp 11 và 12, học sinh
còn tiếp xúc với năng lượng điện, năng lượng từ, năng lượng hạt nhân… Nắm vững
phương pháp dùng định luật bảo toàn, học sinh có cái nhìn tổng quát hơn về khái niệm
năng lượng, việc giải các bài tập sẽ dễ dàng hơn.
2.Nội dung các định luật bảo toàn:
a.Định luật bảo toàn động lượng:
-Nội dung định luật:
Tổng động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
-Biểu thức định luật viết cho hệ hai vật:
Dạng véc tơ:
, ,
1 1 2 2 1 1 2 2
m v m v m v m v+ = +
ur uur
ur uur
.
Dạng vô hướng:
, ,
1 1 2 2 1 1 2 2
m v m v m v m v+ = +
.
-Điều kiện áp dụng:
Định luật bảo toàn động lượng áp dụng cho cô lập (hệ kín): hệ chỉ chịu tác dụng
của nội lực.
b.Định luật ảo toàn cơ năng:
-Cơ năng (gồm động năng và thế năng).
3
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Duy Sắc

Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực
thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò
xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động
năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.
-Biểu thức định luật:

2
1
2
d t
2 2
1 1
2 2
W=W W
( )
mv mgz hs
hs
mv k l hs

+ =

+ = ⇔

+ ∆ =



Trong trọng trường và trong hệ biến dạng đàn hồi, với hai vị trí bất kỳ, ta luôn có:
:

1
2 2
2
1 1
1
1 1 2 2
2 2
2
2 2 2 2
2 2
1 1 1 1
1 1
1 2 2
2 2 2 2
2 2
( ) ( )
( )
mv mgz mv mgz hs
mv mgz hs
mv k l mv k l hs
mv k l hs

+ = + =

+ =
 
⇔
 
+ ∆ = + ∆ =
+ ∆ =





-Điều kiện áp dụng: Định luật bảo toàn cơ năng áp dụng cho cô lập (hệ kín): hệ chỉ
chịu tác dụng của nội lực.
c.Định luật bảo toàn năng lượng:
Ở đây SGK không xây dựng định luật bảo toàn năng lượng. Nhưng ta hiểu rằng:
khi cơ năng của vật không được bảo toàn nghĩa là một phần cơ năng đã biến thành dạng
năng lượng khác. Phần cơ năng mất đi làm xuất hiện dạng năng lượng mới: nội năng….
3.Phương pháp giải bài toán ứng dụng các định luật bảo toàn:
Mỗi định luật bảo toàn, khi ứng dụng làm bài tập đều có một phương pháp riêng
đặc trưng. Nhiệm vụ của người thầy là phải giúp học sinh xây dựng được phương pháp
chung cho mỗi loại.
Để hình thành phương pháp, nên tránh màu sắc áp đặt. Phải từ cơ sở lời giải của
một bài toán cụ thể, học sinh tiếp thu tự nhiên không thụ động. Sau đây là một số thí dụ
minh hoạ cho việc xây dựng phương pháp chung cho từng loại.
a.Phương pháp giải bài toán ứng dụng định luật bảo toàn động lượng:
*Phân loại:
Bài tập ứng dụng Định luật bảo toàn động lượng có thể chia ra thành 04 dạng sau:
-Va chạm hoàn toàn đàn hồi và xuyên tâm.
-Va chạm hoàn toàn đàn hồi và không xuyên tâm.
-Va chạm mềm (hai vật nhập thành một).
-Một vật đang chuyển động thì vỡ thành hai mảnh.(một vật tách thành hai).
Sau khi chữa một số thí dụ, có thể hình thành phương pháp chung cho học sinh.
Dưới đây là một cách:
*Nội dung của phương pháp:
Bước 1:
Xác định các vật trong hệ thống. (Rất quan trọng).
Bước 2:

Chứng minh hệ vật là hệ cô lập.
Bước 3:
Tìm biểu thức của hệ trước và sau va chạm.
Bước 4:
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
“Tổng động lượng trước va chạm = tổng động lượng sau va chạm.”
.*Một số thí dụ minh hoạ:
4
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Duy Sắc
Thí dụ 1:Va chạm hoàn toàn đàn hồi và không xuyên tâm:
Va chạm không xuyên tâm là va chạm mà phương vận tốc ban đầu của một vật
không trùng với đường thẳng nối tâm của hai vật.
Chú ý:
Nếu vật thứ hai chuyển động, thì ta coi nó
là đứng yên, sau đó dùng công thức cộng
vận tốc để tính vận tốc tương đối của vật
thứ nhất.
Một vật khối lượng 1,0 kg chuyển động với
vận tốc 12 m/s tới va chạm với vật khối
lượng 2,0 kg đang ở trạng thái đứng yên.
Sau va chạm, vật 1,0 kg bị lệch khỏi phương ban đầu một góc 30
0
và có vận tốc là
11,2 m/s. Tìm:
a.Góc lệch
θ
của vận tốc vật 2,0 kg so với vận tốc ban đầu của vật 1,0 kg?
b.Giá trị của vận tốc vật 2,0 kg sau va chạm?

B1:

Hệ vật gồm 2 vật : m=1kg; M=2kg.
B2:
Hệ m và M, thời gian va chạm rất ngắn, là hệ cô lập, nên:
' '
1 1 2
P P P= +
uur uur
ur
(1).
Trong đó
1
P
ur
là động lượng của hệ trước va chạm;
' '
1 2
P P+
uur uur
là động lượng của hệ
sau va chạm.
Chọn hệ quy chiếu oxy:
0
≡
2
m
trước va chạm.
ox
≡
1
P

ur
oy
⊥
ox.
Chiếu phương trình (1) lên ox (phương của véc tơ
1
v
ur
) ta được:
' o '
1 1 2
os30 osP P c P c
θ
= +
→
o '
1.12 1.11,2 os30 2 osc v c
θ
= +
Chiếu phương trình (1) lên oy ta được:
'
1 2
0 sin 30 sin
o
P P
θ
= − →
o '
1.12 1.11,2sin30 2 sinv
θ

= +
.(2)
Ta có hệ:
o '
2
o '
2
12 11,2 os30 2 os
11,2sin30 2 sin
c v c
v
θ
θ

− =


=



cot g
θ
⇒ =

o
12 11,2 os30
11,2sin30
o
c

−
Giải ra ta được
67,5
o
θ
=
, thay vào (2) ta được
'
2
3,03 /v m s=
.
5
v
r
m
M
1
P
ur
'
2
P
uur
'
1
P
uur
1
P
ur

Sáng kiến kinh nghiệm Trần Duy Sắc
Thí dụ 2: Đạn nổ.
Một viên đạn khối lượng 2kg đang bay thẳng lên cao với vận tốc 250m/s thì vỡ
thành hai mảnh có khoíi lượng bằng nhau. Một mảnh bay với vận tốc 250m/s theo phương
lệch một góc 60
o
với đường thẳng đứng. Hỏi mảnh kia bay theo phương nào và với vận tốc
bằng bao nhiêu?
HD:
-Các bước 1,2,3 như trên.
-Động lượng hệ được bảo toàn, ta có phương trình: y
' '
1 1 2
P P P= +
uur uur
ur
(*)
Chọn hệ quy chiếu oxy:
0
≡
trùng với vị trí lúc đạn nổ.
1
P
ur
Ox
1
v⊥
ur

'

2
P
uur
ox //
1
v
ur

'
1
P
uur
60
0

α

Chiếu phương trình(*)lên ox ta được:
0 x
' 0 ' 0 '
1 2 2
0 os60 sin 250. os60 sinP c P c v
α α
= − + → =


Chiếu phương trình (*) lên oy ta được:
' 0 ' 0
1 2
os60 os 500-250cos60 250 osP P c P c c

α α
= − + → =
.
Ta có hệ phương trình:
0 '
2
'
2
250 os60 sin (1)
500 250 os (2)
c v
v c
α
α

=


− =


→
0
0
0 0
250sin 60
500 250 os60
tan 29,98 30
c
α α

−
= → = ≈
Thay vào (1) ta được:
'
2
433,0 /v m s=
Thí dụ 3a:
Nguyên tắc thử hoạt động của một súng máy tự động là khi bắn thì cò súng bật lại
sau và ấn vào lò xo, lò xo bị nén lại, tác dụng lên viên đạn. Hãy tính vận tốc của viên đạn
đẻ cò súng có thể bật lại phía sau một đoạn a. Biết khối lượng của đạn là m, của cò súng
là m
1
, độ

cứng của lò xo là k.
HD:
Gọi v là vận tốc của đạn, u là vận tốc của cò súng:
-Công của lực đàn hồi để làm cò súng bật lại một đoạn a bằng động năng của cò
súng khi nó bật trở lại:
2
2
1
1
2 2
m u
ka k
m
u a= → =
(1)
Định luật bảo toàn động lượng:

1
1
m u
m
m u mv v= → =
(2)
Thay (1) vào (2) ta được:
1
a km
m
v =
Thí dụ 3b:
Một chiếc thuyền dài AB=L, khối lượng M đậu trên mặt nước.
6