Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông
THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ PHỔ THÔNG
Sinh viên: Nguyễn Chí Hiến
Lớp: TN-K58, Khoa Vật Lý.
Câu 09: Thuyết trình nội dung dạy học Đ31 SGKVL 10 nâng cao: “Định luật bảo toàn động
lượng”, trong đó có sử dụng thí nghiệm với bộ thí nghiệm băng đệm khí và đồng hồ đo thời
gian hiển thị số.
* * *
TÊN THÍ NGHIỆM: Định luật bảo toàn động lượng.
1. Mục đích thí nghiệm:
Kiểm nghiệm nội dung định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp va chạm mềm
của 2 vật, sử dụng bộ thí nghiệm bộ thí nghiệm băng đệm khí và đồng hồ đo thời gian hiển thị
số.
2. Bố trí thí nghiệm:
+ Điều chỉnh cho băng đệm khí nằm ngang và lắp ống dẫn khí từ bơm nén vào băng.
+ Đặt hai cổng quang điện ở hai vị trí tùy ý trên băng đệm khí và nối chúng vào đồng
hồ đo thời gian làm việc ở chế độ Timing I..
+ Đặt xe trượt 1 có tấm dính ở đầu xe và đã được lắp thanh cản quang lên một đầu của
băng đệm khí, còn xe trượt 2 cũng có tấm dính ở đầu xe được đặt ở khoảng giữa của 2 cổng
quang điện.
3. Tiến hành thí nghiệm:
+ Cho bơm nén khí và đồng hồ đo thời gian hoạt động. Đẩy nhẹ xe 1 để nó chuyển
động, quan sát hiện tượng diễn ra và lần lượt đọc trên đồng hồ hiện số các thông số khoảng
thời gian t và t’ đẻ kiểm nghiệm các hệ quả đã rút ra
+ Lặp lại thí nghiệm để kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng trong trường hợp
xe 1 có khối lượng gấp đôi hoặc bằng nửa khối lượng xe 2.
6. Tiến trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức: Định luật bảo toàn động lượng
a. Mục tiêu dạy học:
1. Kiến thức:
- Nắm được khái niệm hệ kín.
Sinh viên: Nguyễn Chí Hiến. Lớp TN-K58, Khoa Vật Lý Trang 1

Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông
- Nắm vững định nghĩa động lượng và nội dung cuả định luật bảo toàn động lượng áp
dụng cho hệ kín.
2. Kỹ năng:
- Nhận biết hệ vật, hệ kín, khái niệm động lượng, điều kiện áp dụng được định luật bảo
toàn động lượng.
- Bíêt vận dụng định luật để giải một số bài toán tìm động lượng và áp dụng định luật
bảo toàn động lượng.
- Đề xuất được phương án thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.
b. Vấn đề cần giải quyết:
Động lượng của một hệ kín trước và sau khi va chạm có mối quan hệ với nhau như thế
nào?
c. Đề cương tiến trình:
* Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm hệ kín:
Hoạt động của giáo viên Hoạt dộng của học sinh
- Thông báo khái niệm hệ kín: Một hệ vật gọi là
hệ kín nếu chỉ có các vật trong hệ tương tác lẫn
nhau (gọi là nội lực) mà không có tác dụng của
những lực từ bên ngoài (gọi là ngoại lực), hoặc
nếu có thì phải triệt tiêu lẫn nhau.
- Hệ gồm một vật và Trái đất có phải là hệ kín
không?.
- Thông báo: Thực tế không có hệ kín tuyệt đối.
Một hệ có thể coi là kín khi mà nội lực rất lớn so
với ngoại lực.
- Suy nghĩ và trả lời câu hỏi.
* Hoạt động 2: Tìm hiểu các định luật bảo toàn.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Sinh viên: Nguyễn Chí Hiến. Lớp TN-K58, Khoa Vật Lý Trang 2
Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông

Bài toán: Một viên bi khối lượng m lăn không
ma sát từ đỉnh một máng nghiêng cao h với vận
tốc ban đầu bằng không. Xác định vận tốc của
viên bi tại chân máng.
- Thông báo: Ngoài phương pháp động lực học,
chúng ta còn có thể giải các bài toán cơ học bằng
một phương pháp khác, là phương pháp sử dụng
các định luật
bảo toàn.
- Thông
báo: Đại
lượng bảo
toàn là đại lượng không thay đổi theo thời gian.
- Thông báo: Định luật bảo toàn là định luật cho
biết đại lượng vật lý nào bảo toàn. Các định luật
bảo toàn là các định luật tổng quát trong tự
nhiên, có vai trò rất quan trọng trong đời sống.
- Không giải được theo phương pháp
động lực học: Vì máng không phẳng, lực
tác dụng vào viên bi luôn thay đổi trong
quá trình viên bi lăn trên máng.
- Tiếp thu các thông báo.
* Hoạt động 3: Xây dựng khái niệm động lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Bài toán: Xét một viên bi lăn từ mặt phẳng
nghiêng với các độ cao khác nhau và va chạm
vào một miếng gỗ. Khúc gỗ sẽ chuyển động như
thế nào?
- Như vậy dưới tác dụng của lực
F

(do viên tác
dụng) trong thời gian
t
∆
, vận tốc của khúc gỗ
thay đổi thế nào?
- Theo định luật II Niu-tơn ta được điều gì?
- Tức là ta có:
vmvmtF
−=∆
'..
- Thông báo: Vế trái
F t∆
r
gọi là xung của lực,
vế phải là độ biến thiên của đại lượng
vm
gọi
là động lượng
p
của vật
- Yêu cầu học sinh phát biểu định nghĩa động
Quan sát và trả lời: Khúc gỗ chuyện động
nhanh chậm khác nhau trong mỗi trường
hợp
- Vận tốc của khúc gỗ thay đổi từ
v

thành
v '

r
và thu được gia tốc:
v ' v
a
t
−
=
∆
r r
r
t
vv
mF
∆
−
=
'
.
- Tiếp thu các thông báo.
Sinh viên: Nguyễn Chí Hiến. Lớp TN-K58, Khoa Vật Lý Trang 3
h
Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông
lượng, viết biểu thức và nêu đơn vị.
Từ biểu thức của động lượng ta thấy hướng của
vec-tơ động lượng như thế nào?
- Thông báo: Động lượng là đại lượng đặc
trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật
tương tác. Khi một vật chịu tương tác thì động
lượng của nó thay đổi.
Động lượng của một vật là đại lượng đo

bằng tích số giữa khối lượng và vận tốc
của vật.
Biểu thức:
p
=
vm
Đơn vị: kg.m/s
Động lượng cùng hướng vec-tơ vận tốc
của vật
- Tiếp thu thông báo
* Hoạt động 4: Xây dựng định luật bảo toàn động lượng bằng con đường lý thuyết.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Động lượng của một hệ kín trước và sau khi va
chạm có mối quan hệ với nhau như thế nào?
Bài toán: Cho hệ kín gồm 2 vật tương tác với
nhau. Vận tốc ban đầu của 2 vật là
1
v
r
và
2
v .
r
Sau
thời gian tương tác là
t∆
, vận tốc biến đổi
thành
'
1

v
r
và
'
2
v .
r
• Xác định độ biến thiên động lượng
của 2 vật
• So sánh độ biến thiên động lượng của
2 vật
• So sánh tổng động lượng của hệ
trước và sau khi va chạm
Có thể gợi ý cho học sinh: Sử dụng định luật
II và định luật III Niu-tơn.
Kết luận: Tổng động lượng của hệ trước và
sau khi va chạm không thay đổi.
*
)'(
1111
vvmp
−=∆
)'(
2222
vvmp
−=∆
* Theo định luật II Newton có:
t
vv
m

t
v
mamF
∆
−
=
∆
∆
==
1
'
1
1
1
1111
t
vv
m
t
v
mamF
∆
−
=
∆
∆
==
2
'
2

2
2
2222
Theo định luật III Newton:
21
FF
−=
Do vậy:

)'()'(
222111
vvmvvm
−=−
(1)
Hay:
21
pp
∆=∆
* Biến đổi (1) ta có:
'
22
'
112211
vmvmvmvm
+=+
Suy ra:
''
2121
pppp
+=+

Hay:
'pp
=
Sinh viên: Nguyễn Chí Hiến. Lớp TN-K58, Khoa Vật Lý Trang 4
Thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông
* Hoạt động 5: Kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng bằng thực nghiệm.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Như vậy là từ lý thuyết chúng ta đã chứng
minh được tổng động lượng của hệ trước và sau
khi va chạm không thay đổi. Tuy nhiên để nó
trở thành một kiến thức khoa học thì ta cần
phải kiểm nhiệm lại bằng thực nghiệm. Các em
hãy đề xuất một phương án thí nghiệm để kiểm
nghiệm nội dung của định luật này.
- Phân tích các phương án mà học sinh đưa ra:
Trong phương án này, việc dùng thước kẻ và
đồng hồ bấm giờ để xác định vận tốc của 2
viên bi là đúng vì muốn đo vận tốc ta phai đo
quáng đường và thời gian. Nhưng trong trường
hợp này đo vận tốc của 2 viên bi trong 2 giai
đoạn là rất khó và kém chính xác. Các em có
phương án khác không?
- Như vậy là chúng ta sẽ kiểm nghiệm định luật
trong trường hợp va chạm mềm. Sau đó giới
thiệu bộ thí nghiệm đệm khí và đồng hồ đo thời
gian hiển thị số (Nói qua vì học sinh đã biết bộ
thí nghiệm này ở các bài học trước).
- Theo các em thì chúng ta phải bố trí và làm
thí nghiệm như thế nào?
- Bây giờ chúng ta cùng tiến hành thí nghiệm:

- Suy nghĩ và đưa ra phương án: Cho 2
viên bi lăn đến và va chạm với nhau,
dùng thước kẻ và đồng hồ bấm giờ để
xác định vận tốc của các biên bi trước và
sau va chạm. Từ đó ta tính động lượng
của hệ trước và sau va chạm.
- Cho một viên bi lăn tới va chạm vào
một viên bi đang đứng yên, và làm thế
nào đó để sau khi va chạm 2 viên bi lăn
cùng vận tốc.
- Đặt hai cổng quang điện ở hai vị trí tùy
ý trên băng đệm khí và nối chúng vào
đồng hồ đo thời gian làm việc ở chế độ
Timing I..
- Đặt xe trượt 1 có tấm dính ở đầu xe và
đã được lắp thanh cản quang lên một đầu
của băng đệm khí, còn xe trượt 2 cũng có
tấm dính ở đầu xe được đặt ở khoảng
giữa của 2 cổng quang điện.
- Cho bơm nén khí và đồng hồ đo thời
gian hoạt động. Đẩy nhẹ xe 1 để nó
chuyển động, lần lượt đọc trên đồng hồ
hiện số các thông số khoảng thời gian t và
t’. Dùng cân để đo khối lượng 2 xe, dùng
đước đo bề rộng thanh cản quang để kiểm
nghiệm định luật trong trường hợp này.
Sinh viên: Nguyễn Chí Hiến. Lớp TN-K58, Khoa Vật Lý Trang 5